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具有通用粘合特性的新型热塑性弹性体

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-06-02   来源:中国化工信息网   浏览次数:1301
     前言

     在过去的十年间,在刚性热塑性体上再二次成型热塑性弹性体(TPEs)的做法非常流行。热塑性基材的应用十分广泛,其中包括PP,PS,ABS,共聚酯,SAN,PC等。最近,许多TPEs被用于与特定基材相粘合,这种基材的表面能与热塑性弹性体的极性相匹配。然而,这些TPEs通常不能与表面能不相似的各类热塑性基材粘合(例如PP和共聚酯)。如今,一些新型的TPEs已开发成功,这些TPEs能够与PP、共聚酯、ABS等不同热塑性基材结合。文中阐述了这项技术的方方面面。

     TPEs和刚性热塑性基材的硬/软结合,使产品具备了各种不同的用途。由于市场的发展趋势推动了这种硬/软结合的结构具有更强的人体工程学中触感、抓感、美观、缓冲抗冲击、减振或阻尼以及绝缘性,二次成型技术使这种结合变得容易起来。虽然,二次成型需要新的工具和复杂的设备,但是自从二十世纪90年代开始,人们对于这种TPE经二次模压结合到不同基材上的需求大幅上升。传统的粘合工艺需要黏合剂和黏合处理剂,而二次成型技术淘汰了这项工艺,并且在产品的表面能够方便地形成复杂的结构。正因为如此,二次成型技术能够制备由传统粘合工艺无法制得的新型产品。

     多年来,许多刚性热塑性体都使用这种硬/软设计使制品具有特殊的性能和高附加值。刚性热塑性体包括日用热塑性体和工程用热塑性基材,如聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),高耐冲性聚苯乙烯(HIPS),聚碳酸脂(PC),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS),聚对苯二甲酸乙二(醇)脂(PET),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),苯乙烯丙烯腈二元共聚物(SAN),聚苯醚(PPO),聚酰胺(PA),PC/ABS共混物和PPO/PS共混物等。

     近年来,人们对于可以与多种刚性热塑性基材结合的TPEs需求,促进了许多新型TPEs的发展。大多数新型TPEs的设计思想都是基于TPEs和基材之间的表面能的匹配。表1所示为多种热塑性弹性体与刚性热塑体的表面能的匹配情况。这些TPEs通常与具有相似表面能的基材有很好的结合力。然而,它们与其他基材的结合力却很差。例如,一种TPE可以与PC结合却不能和PP结合,反之亦然。那么,对于大多数现有的经二次成型技术制备的TPE来说,其中一个限制就是对于不同种类的基材,需要开发和使用不同种类的TPE材料。
 
     Venkataswarmy等人介绍了二次成型的总的概况釉在不同场合下基材的选择原则。可经二次成型结合到各种工程塑料的新型TPE材料在其它地方也有过报道。文中着重介绍了一类能够与多种具有不同表面能和极性的基材(诸如PP,ABS,PC和COPE等)粘合的新型TPEs,这类TPEs也称为通用二次成型TPE。这项新技术为需要与不相似的基材结合的TPEs创造了前所未有的机遇。同时,这项新技术还能够通过减少用于不同场合的TPEs的量而减少成本支出。

     1 实验

     1.1 材料

     在这项研究中,开发和使用了两种通用二次成型TPEs。TPE-1和,TPE-2邵尔A硬度分别为40-45和50-55。

     1.2 试样的注射成型

     使用米拉克龙牌注射成型机制备试样,用以测定试样的物理性能和粘合性能。用于测定黏合力的试样板是将TPE材料注射到冷却的刚性热塑材料的表面上制得。注射成型机的。机筒温度为180℃-235℃,注射速率设定为15mm/sec-65mm/sec。

     1.3 物理性能

     测定两种TPEs的邵尔A型硬度(ASTM D2240),相对密度(ASTM D792),拉伸强度(ASTM D412),拉断伸长率(ASTM D412)以及撕裂强度(ASTM D624)。

     1.4 粘合性

     TPE和刚性热塑性基材之间的粘合力通过90°剥离试验测定,这项测试使用的是最新的ASTM D903方法。在这个试验中,含有TPE的二次成型试样搭接在刚性热塑性基材上。使用英斯特朗拉伸试验机,剪取25mm宽的TPE胶条与基材呈90°进行拉伸。基材被固定在轮子上以使弹性体在拉伸的过程中保持90°。粘合性也可通过目测观察粘合破坏的形式进行分类:脱胶或者内聚破坏。

     1.5 流变学

     使用毛细管流变仪测定TPE-1和TPE-2这两种材料在不同剪切速率下的黏度。测定温度200℃,测定方法按ASTM D3835规定。

     2 结果和讨论

     2.1 TPE-1

     TPE-1材料邵尔A型硬度为40-45。TPE-1A是半透明的,TPE-1B是不透明的。表2列出了TPE-1A和TPE-1B的物理性能(拉伸强度,撕裂强度,拉断伸长率)。图1所示为TPE-1A和TPE-1B在200℃时的毛细管流变仪黏度,由图可知,采用注射成型的方法可以得到良好的流动特性。

表3列出了TPE-1A和TPE-1B经于二次成型后与不同基材间的粘合强度。正如表3所示,TPE-1与十种表面能和极性差异很大的基材之间都有着良好的粘合力;从低相似的PP到高相似的PC和ABS都是如此。与PP粘合的破坏方式为内聚破坏,与所有其它基材的粘合破坏为脱胶破坏。TPE-1A和IPE-1B可以在较宽的加工范围内得到良好的粘合力。图2和图3为TPE-1A和TPE-1B与PP(D040W6),PC(Lexan 141)和ABS(Cycolac NA1000)从190℃到235℃的剥离强度,图4和图5也显示出TPE-1A和TPE-1B在25-64 mm/s的良好的剥离强度。
 

      3 结论

     文中研究了两种与刚性热塑性体进行二次成型的TPE配方。测定和对比了它们的物理性能和粘合性能。正如图7所示,这些TPEs与PP、Ps、HIPS、PMMA、PC、PET、ABS、PC/ABS和 聚酯等多种基材表现出良好的粘接特性。TPE-1和TPE-2在注射成型时也具有良好的流动性能。结果证实,TPE-1A和TPE-1B和TPE-2B确实为通用性二次成型TPEs。
 
 
 
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