聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)一般是由平均相对分子质量为600~4000的长链多元醇(聚醚或聚酯)和相对分子质量为61~400的扩链剂及多异氰酸酯加成聚合的线性高分子材料。TPU大分子主链中长链多元醇(聚醚或聚酯)构成软段,主要控制其低温性能、耐溶剂性和耐候性,而扩链剂及多异氰酸酯构成硬段。由于硬、软段的配比可以在很大范围内调整,因此所得到的热塑性聚氨酯既可以是柔软的弹性体,又可以是脆性的高模量塑料,也可制成薄膜、纤维,是TPE中唯一能够做到的品种。
TPU具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性,对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力,同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂伸长率,还兼具压缩永久变形小、承载能力大等优良性能。TPU已在国民经济的许多领域如制鞋行业、医疗卫生、服装面料和国防用品等行业得到了广泛的应用,但其缺点是耐老化性差、湿表面摩擦系数低、容易打滑。而且TPU具有强极性,在加工过程中,当剪切作用强烈时,内部易发热,从而发生降解,其熔体粘度对温度依赖性强,较小的温度变化就能引起其粘度的急剧变化,因而加工温度范围窄,再加之成本较高,价格昂贵,进一步限制了TPU的推广应用。
聚烯烃类热塑性弹性体
聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3种类型,其中采用茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物(POE)和动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶是两种主要的聚烯烃类热塑性弹性体。
茂金属聚烯烃弹性体乙烯—辛烯共聚物茂金属催化剂与一般传统的Ziegler-Natta催化剂相比,具有理想的单一活性中心,因而能精密控制相对分子质量分布、共聚单体含量及其在主链上的分布和结晶结构。合成的聚合物是高立构规整聚合物,相对分子质量分布很窄,从而能准确控制聚合物的物理机械性能和加工性能。采用茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物(POE)一方面有很窄的分子量和短支链分布,因而具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能,又由于其分子链是饱和的,所含叔碳原子相对较少, 因而具有优异的耐热化和抗紫外线性能。POE的热稳定性、光学性能及抗干裂性能优于EVA,耐气候老化性优于SBS,脆化温度低于-76℃,在低温下仍有较好的韧性和延展性,POE剪切性好,有利于高速挤出和模塑,很少或不需增塑剂,使用寿命长。POE 可以用过氧化物、硅烷和辐射方法交联,交联后材料的物理机械性能、耐化学试剂及耐臭氧性能与EPDM接近;耐热老化及抗紫外线老化性能优于EPDM和EPM,因此POE更适合于户外使用,并且POE的热压缩永久变形比EPDM小。POE 作为改性剂,既可以改性橡胶,也可以改性塑料。由于POE的加工温度较低,因而与非极性橡胶,特别是EPR、EPDM、NR、SBR及BR等的混合较为容易。POE 的最大应用还是在塑料制品上。用POE改性PP,对其缺口冲击强度提高很大;将马来酸酐接枝POE后的弹性体用来改性PA6,可使材料的吸湿性减小、冲击强度大幅提高。