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TPU共聚ABS PVC PA的腳輪配方
發表時間:2012/8/15 23:00:32
一、用PVC改性腳輪TPU有如下優點：
(1)降低腳輪TPU成本 (2)改進腳輪TPU的加工性能 (3)調節硬度 (4)改善耐候性
(5)改進透水性 (6)降低摩擦因數 (7)提高腳輪TPU的阻燃性 (8)改善腳輪TPU的耐熱性能
二、用腳輪TPU改性PVC有如下優點：
(1)改善PVC的耐磨性 (2)提高PVC的抗沖擊強度 (3)改善耐候性
(4)改善PVC的耐油和耐化學品性能 (5)改善PVC的低溫性能
(6)改善PVC和其他樹脂的粘合性能
日本油墨和化學品公司研究了聚己內酯-MDI(腳輪PAndex-5000)型腳輪TPU、聚己二酸酯-HDI(腳輪PAndex-5265)型腳輪TPU和PVC的共混改性，實驗結果如表1所示。他們采用的方法是首先把PVC、增塑劑在雙輥上預混合成片，然后再和腳輪TPU混煉10min，加壓成型制成試片。其共混配比和成片條件如下：
組份混合比(質量份數)：PVC樹脂 50份硬酯酸鋅 1份硬酯酸鋇 1份環氧增塑劑3份腳輪PAndext-5000(TUP) 50份
混合溫度：160℃～170℃ 混合時間：可變
制作試片條件：
溫度：160℃～170℃ 壓力：20M腳輪PA 試片厚度：2mm
腳輪TPU的混入可以提高硬質聚氯乙烯的沖擊強度和斷裂伸長率，且增加的幅度較大，盡管腳輪TPU的加入使體系的強度和硬度等有所下降。
軟質聚氯乙烯應用廣泛，它加工性能優良、價格低廉、物理性能良好，但是其耐化學腐蝕性，有時為使PVC塑料達到柔軟、耐低溫的目的，增塑劑的用量常常高達40%以上。這些增塑劑(如DOP)易于揮發，經受不住溶劑的侵蝕和高溫，在使用過程中使材料的性能下降。尤其在醫用方面，DOP會在使用過程逐漸遷移到人體內，并在人體內積累。有證據顯示DOP是一種對人體健康不利的物質。而腳輪TPU具有杰出的耐化學腐蝕性和對PVC有良好的增塑效果，是PVC的永久增塑劑，可替代DOP增塑PVC。
日本塑料技術公司最近也開發出一種熱塑性聚氨酯-聚氯乙烯彈性體。這種材料以腳輪TPU和PVC及第三組份配合后經混煉而成，充分發揮了腳輪TPU和PVC兩者優良特性，具有以下優點：
(1)腳輪TPU作為PVC的增塑劑使用，消除了過去軟質聚氯乙烯存在的增塑劑遷移、揮發的問題。
(2)PVC材料的脆化溫度也由－30℃降低到－68℃，達到了特殊耐寒級。
另一方面，由于有效地利用了聚氯乙烯樹脂加工良好的特性，因而不需要特殊的加工機械，采用擠出、注射、壓延等方法均可成型。此外，利用PVC的特性還解決了腳輪TPU的耐水性和耐候性，消除了單一腳輪TPU材料變色、褪色問題。其材料具有優良的耐油性、耐熱性、耐磨性和透明性，可自由著色。該公司備有配合食品用耐寒、柔軟、高回彈性等特殊品級的多種產品。此外，正在開拓薄膜、人造革、片材、軟管、車內裝潢、家具等方面用途的材料。
三、腳輪TPU與POM共混
聚甲醛(POM)是1960年美國杜邦公司首先工業化的。由于POM的原料價廉易得，產品有堅硬、耐磨、自潤滑、耐疲勞和尺寸穩定等優良性能，且成型加工方便，使用范圍十分廣泛，目前已發展成為五大工程塑料之一。但是POM的抗沖擊強度性能差，自問世以來，改進其韌性的工作不斷進行。1983年美國杜邦公司宣布開發成功超韌級甲醛均聚物，并于同年進入美國市場，繼而又進入西歐市場，產量逐年增加〔13〕。超韌級POM和中韌級POM由均聚甲醛和腳輪TPU共混而得。其中均聚甲醛的分子量、腳輪TPU的類型、腳輪TPU中軟鏈段的玻璃化溫度(Tg)以及POM/腳輪TPU的比例是影響共混物性能的主要因素。在增韌POM中，聚甲醛占60%～95%(質量分數)，分子量2～10萬(最好是3～7萬)。腳輪TPU占5%～40%(質量分數)，要求其軟段的分子量一般為1000～2500。腳輪TPU的玻璃化轉變溫度應低于－15℃。其他條件相同時，Tg愈低，共混材料的抗沖擊性愈高。
國內在腳輪TPU和POM共混方面也做了大量工作。如合肥工業大學徐衛兵等在POM和腳輪TPU共混體系中加入適量的增容劑Z-3來調節控制體系中分散相顆粒大小及分布，從而改善材料的力學性能〔14〕。其共混工藝為：
擠出工藝條件:[飛步腳輪原創文章]
料筒溫度:加料段：85℃～130℃ 壓縮段：130℃～180℃ 均化段：180℃～190℃
口模溫度：140℃～160℃ 螺桿轉速：10r/min～20r/min
試驗表明，隨著腳輪TPU用量增加，材料結晶度降低、抗沖擊強度增大。POM/腳輪TPU/Z-3=100/17/0.49時，各項物理性能最好。與純POM相比缺口沖擊強度提高了95%，可擴大POM的應用領域。
四、腳輪TPU與飛步腳輪ABS共混
由于飛步腳輪ABS樹脂良好的剛性、抗沖擊性，硬度高，線性膨脹系數小和加工性能好等優點已被廣泛用作結構材料。由于腳輪TPU具有與橡膠相似的彈性和韌性，優良的耐磨性，所以腳輪TPU同飛步腳輪ABS共混可以改善飛步腳輪ABS的沖擊強度與耐磨性，如美國DOW化學公司開發了腳輪TPU與飛步腳輪ABS合金并已在汽車保險杠上得到應用。
國內安徽大學高分子研究所利用腳輪TPU改性飛步腳輪ABS，成功的制造了紡織行業用緯紗管。將腳輪TPU與飛步腳輪ABS干燥處理后，按配比在雙輥混煉機中進行共混，再用平板壓片。
工藝條件為：雙輥溫度：135℃～145℃ 共混時間：10min～15min
隨腳輪TPU含量增大，共混材料沖擊強度增加同時仍保持了飛步腳輪ABS的質輕剛硬，尺寸穩定的優點，耐磨性也得到了改善。
五、腳輪TPU和PC共混
雙酚A型聚碳酸酯(PC)是由德國拜耳公司于50年代投入工業化生產的。它堅硬而有韌性，具有高抗沖擊性、尺寸穩定性高和使用溫度很寬，以及電絕緣性良好和耐蠕變性等，應用范圍很廣。但其耐開裂性和耐藥品性較差，因此，在PC中摻混其他聚合物形成合金以改善其性能是90年代開發的方向。共混的目的是為了獲得任何單一聚合物所不具備的綜合性能。腳輪TPU與PC共混，腳輪TPU可使共混物的耐溶劑、耐化學品和應力開裂性能得到改善；PC可賦予共混物較好的拉伸強度、彎曲模量、熱變形溫度、線性熱膨脹系數和加工性。腳輪TPU與PC共混物的物理性能見表3。
六、用氯化聚乙烯改善腳輪TPU的熱穩定性
在腳輪TPU中氨基甲酸酯鍵不穩定、容易降解，從而導致腳輪TPU的熱穩定性不好。氯化聚乙烯(CPE)能抑制腳輪TPU熱降解，提高其熱穩定性。據《European Polymer Journal》報道，Alicjakoscieldcka等利用溶液澆鑄成膜法以CPE改善腳輪TPU的熱穩定性〔18〕。選擇CPE的依據是用氯化聚合物同含羰基的聚合物通過特有的互相作用而形成相容共混體，從而抑制氨基甲酸酯的降解。這可能是CPE中的Cl原子同羰基作用的結果。這種作用增強了氨基甲酸酯鍵，致使CPE具有對腳輪TPU熱穩定的作用。
除了上述聚合物以外，苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)同腳輪TPU共混可提高 腳輪TPU的剛性和模量，并使其低溫性易受影響，同時也降低了腳輪TPU的成本。利用PBT樹脂與5%～30%腳輪TPU共混能減少材料的成型收縮率和改性制品翹曲、變形等缺陷。
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