聚丙烯/热塑性聚氨酯弹性体的相容性——增容剂增容与γ-辐照增容

摘要

为了有效的改善聚丙烯(PP)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混体系的相容性，本工作首次采用反应挤出技术，制备了聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)分别与癸二胺、十二碳二胺的接枝共聚物(依次记为PN1、PN2)两种新的增容剂，并利用双螺杆挤出机熔融共混方法制备了PP/PN1/TPU、PP/PN2/TPU两种新的共混材料；以多官能团单体TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)和TAIC(三烯丙基异氰酸酯)为敏化剂，利用熔融共混方法制备了TPU/TMPTA、TPU/TAIC、PP/TMPTA/TPU和PP/TAIC/TPU等共混材料，并利用60Co-γ射线源，在较低剂量范围内(Dose≤25kGy，即医疗用品辐射灭菌的常用剂量范围)，对所制备的共混材料进行了γ-辐照。考察了新的增容剂(PN1、PN2)、敏化剂(TMPTA、TAIC)和γ-辐照等因素对共混材料的力学性能、动态力学性能、熔融与结晶行为、熔体流变行为及其结构与形态等方面的影响。结果表明： 1.采用熔融反应挤出技术成功地制备了PN1和PN2两种新的增容剂。对PN1、PN2进行红外光谱分析表征，发现PP-g-MAH与两种二元胺均发生了反应，使得胺接枝到了PP上。 2.增容剂PN1、PN2的加入，均能有效的改善难相容体系PP/TPU的相容性，使其力学性能显著提高。与mEPDM(三元乙丙橡胶接枝马来酸酐)相比，增容效果：PN2≥PN1＞mEPDM，且在增容剂为5phr时效果最好。 3.适当的γ-辐照可以改善PP/TPU简单共混体系的相容性，使其强度、刚度和韧性均有一定提高；向PP/TPU共混体系中加入敏化剂也能够改善体系的相容性，增容效果：TMPTA＞TAIC；与γ-辐照增容相比，敏化剂增容的效果更明显；同时使用辐射增容与敏化剂增容，比单一使用一种方法增容具有更好的效果。但是，辐射增容与敏化剂增容的效果不如PN1、PN2的增容效果。 4.动态力学行为研究表明，增容剂PN1、PN2能够改善PP与TPU的相容性，且以PN2的增容效果较好；γ-辐照也能够改善PP/TPU简单共混体系的相容性；敏化剂TMPTA的加入使得PP/TPU共混体系的主转变峰向低温移动，其“肩式”内耗峰明显减弱甚至消失，表明相容性得到了改善，且以TMPTA为3phr时增容效果最好；与未辐照时相比，γ-辐照PP/TMPTA/TPU的储能模量E’和主内耗峰值温度Tg均有所提高。 5.扫描电镜(SEM)研究表明，增容剂PN1、PN2(尤其是PN2)的加入有效地改善了TPU/PP的相容性，而mEPDM增容效果不明显；γ-辐照或TMPTA的加入在一定程度上均能改善PP与TPU的相容性；两者同时作用，增容效果更好。 6.PP/增容剂/TPU共混物的熔体流动速率(MFR)随PN1、PN2的加入均有不同程度的降低，且以PN2增容的体系的MFR较小。TMPTA的加入使得PP/TPU共混体系MFR大为下降；γ-辐照时辐射交联和降解同时存在，随着辐照剂量的增加，PP/TPU二元体系的MFR逐渐增大，PP/TMPTA/TPU三元体系的MFR先减小后增大。 7.不同增容剂或敏化剂增容前后的PP/TPU共混体系均为假塑性流体，其表观粘度ηa随剪切速率γ的增大而降低，且降低的幅度逐渐减小。在同一剪切速率下，增容剂的加入使得PP/TPU的ηa有所提高，粘流活化能△E有所减小，并且以PP/PN2/TPU的ηa最大，△E最小；随着PN2用量的增加，TPU/PP的ηa先升高后稍有降低，△E先减小后增大，在PN2为5phr时，ηa和△E分别达最大值和最小值。随着TMPTA含量的增加，PP/TMPTA/TPU的ηa逐渐提高，△E逐渐减小；γ-辐照使得PP/TMPTA/TPU的ηa有所降低。 8.熔融与结晶行为研究表明，向PP/TPU中分别加入增容剂PN1、PN2与敏化剂TMPTA，均有利于PP/TPU在较高的温度下开始结晶，并使得其结晶度提高。经过25kGy的γ-辐照后，PP/TPU二元体系的熔点有所降低，结晶温度变化甚微，结晶度有所升高；而PP/TMPTA/TPU三元体系的熔点、结晶温度及结晶度均因γ-辐照而有不同程度的降低。 9.在γ-射线作用下，TMPTA、TAIC对难于发生交联反应的TPU的辐射交联均有一定的促进作用；在相同的辐照剂量下，与TMPTA相比，TAIC的反应活性较低。本体TPU的强度和刚度因γ-辐照有所下降，向TPU中加入少量的TMPTA或TAIC，使得γ-辐照TPU的强度和刚度显著提高，TMPTA或TAIC能够有效地改善TPU的辐射稳定性。γ-辐照使本体TPU的MFR增大，使TPU/TMPTA、TPUU/TIC的MFR减小；在同一辐照剂量下，各体系的MFR大小：TPU/TMPTA＜TPU/TAIC＜TPU。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

1.前言

2.实验部分

3.结果与讨论

4.结论

参考文献：

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文