熱塑性彈性體的astmd7605快速檢測方法（一）

1、第 4 期 張 逸． 熱塑性彈性體的 AS TM D7 6 0 5 快 速檢測方法 ( 一)2 5熱 塑 性 彈 性 體 的 AS T M D7605快 速 檢 測 方 法 ( 一 )張 選 編 譯 摘 要： 在過去 2 O 年里 ， 熱塑性硫化膠和其它熱 塑性彈性體在橡膠工業(yè) 中的應 用獲得 了令人 矚 目的發(fā)展 。對加工性能 和制品使用性能方面的差異研究 已經(jīng)成為新 的關注重點 。為了快速 、 有效地預測不同種類或不同等級 T

2、 P E之 間的差異 ， 開發(fā) 出 了一種采用新型 的帶平行型板 的高級 聚合物分析儀 的方法 。本文還對不同試樣 的制備方法 的優(yōu)點進行了研究。本文于 2 0 0 8年秋季首次公開發(fā)表 ， 隨后就一直被用于建立一種測試 T P E的 AS TM 標準試 驗方法 。這種 方法最 近被命 名為 AS TM D7 6 0 5 ( 熱塑性彈性體 的標準試驗方法一 采用無轉子剪切流變儀測量 聚合 物熔體 流變性 能和 固體動態(tài)性能) 。關鍵詞

3、 ： 熱塑性彈性體 ； A S T M D7 6 0 5 ； 標準 ； 檢測1 合成嵌 段 共聚物 在過去 4 O年里 ， 熱塑 性 彈性 體 在全 世 界 范 圍 內(nèi)的應用得 到 了不 斷 擴 展 ， 在許 多 方 面替 代 了傳 統(tǒng)的熱 固性橡膠聚合物和像軟質 聚氯乙烯這樣的熱塑性 樹脂 。苯 乙烯嵌 段共 聚 物是 2 O世 紀 5 O年 代 最早 被 開發(fā) 出 的 T P E之 一 ， 它 以苯 乙烯 嵌 段 共 聚 物 (

4、堅 硬 、 玻璃 疇端 基封 閉) 和丁 二烯 或 異 戊二 烯 或 丁烯 或 乙烯 嵌段共 聚 物 ( 軟 橡膠 疇 中間 封 閉) 為 基 料制 成 的 。由于這些 T P E嵌 段 聚 合 物 的 聚 苯 乙 烯 疇 會 產(chǎn) 生熔 化 ， 所 以被 限定 在它 們 自身 的熔 點 附近 ， 即 l O O ~ C左右 使 用 。如 果 把 任 一 種 苯 乙 烯 共 聚 物 制 得 的產(chǎn) 品加 熱 到 1 0 0 ℃ 以 上 ，

5、即 便 是 在 一 個 非 常 短 的時 間范 圍 內(nèi)， 它 也會 完全 熔 融 。1 ． 1 熱 塑性 聚烯 烴 熱塑性 聚烯 烴 于 2 O世 紀 7 0年 代 開始 進 入 市 場 。常見 的 TP O( 熱 塑 性 聚 烯 烴 橡 膠 ) 是 未 硫 化 或半 硫化 的 E P D M 與聚丙 烯 樹脂 的共 混物 。T P O被應 用 于 諸 如 汽 車 減 振 器 儀 表 盤 和 汽 車外觀裝飾 ， 其用量相 當大。雖然 T

6、 P O被 大量地 使 用 ， 但 它 們并 不具 有 最佳 的壓 縮永 久變 形 、 耐 油 性 和耐 高溫 性 能 。1 ． 2 熱塑 性硫化 膠 熱 塑性 硫化 膠 是 采 用 一 種 名 為 動 態(tài) 硫 化 ( 混 煉 期 問硫 化 的 彈性 體 與 熱 塑 性 樹 脂 進 行 熔 融 共 混 ) 的工 藝 加工 而成 的 T P E。動態(tài) 硫 化 最 早 是 由美 國 埃 克 森 化 學 公 司 (E x x o nC h e

7、 mi c a lC o ． ) 的 E ．A． Ge s s l e r和 W．H． Ha s s l e t 在 1 9 5 8年 提 出的 。：對 這種 原理 的進 一步 研 究則 是 由美 國尤 尼 羅 伊爾 ( Un i r o y a 1 ) 化 學 公 司 的 Wi l l i a m F a i s c h e r 完 成 的 。他 開 發(fā) 的 以 半 硫 化 的 E P DM 和 聚 丙 烯 樹 脂共 混物 為基 料

8、 的 T P V首 次投 入工 業(yè) 應用 。然 而 ， TP V 在 工業(yè) 應用 方 面 的最 后 突破 是 源 于孟 山都 ( Mo n s a n t o ) 公 司研 發(fā) 人 員 的研 發(fā) 成 果 。他們通 過 一種 更為 有效 的 動 態(tài)硫 化工 藝 改 進并 完 善 了一 種 新 型 的生 產(chǎn) 全硫化 T P V 的方法 。全 硫 化 TP V 的 開 發(fā) 對 橡 膠 工 業(yè) 產(chǎn) 生 了 巨大 的影 響 。基本 上 常用 的橡

9、膠 和塑 料都 具 有 相似 的 能夠兼 容 的表 面能 。對 于 選定 的橡 膠 和 塑 料 來 說 ， 近 似 的 表 面 能 意 味著 在 動態(tài)硫 化 發(fā)生前 熔 融 共混 物 小 滴 的尺 寸 將 會更 小 。這 也 同樣表 明 了 當這些 橡 膠 小滴 由于 動 態(tài)硫 化 ( D V) 而 成 為硫 化后 的 固體 微 粒 時 ， 這 些 微 粒 同樣也 是 小 的 ， 這 足 以 確保 相 對來 說 較 高 的 最終拉伸強度

10、 。還 發(fā)現(xiàn) 結 晶 的塑性樹 脂 具 有最 佳 的 強度 。 由于 E P D M 和 聚丙 烯 樹脂 具 有 較 優(yōu) 異 的 拉 伸強 度 和壓 縮 永久 變 形 ， 所 以 它們 具 有 可 觀 的市 場 經(jīng) 濟 前景 。P P ( 半 純化 橡膠 ) 還 可 與 I I R( 丁 基橡 膠 ) 并 用 第 4期 張 逸． 熱 塑性 彈性體 的 AS TM D7 6 0 5 快速檢測方法 ( 一)2 7加 工分 析儀 。在 T

11、P E試驗 中采 用 了平行 型 板 ， 因 為在 冷 卻 由熱熔 體形 成 的試 樣時 ， 當試樣 凝 固時 ， 平 行 型板 為 穿過 界面 進行 均勻 冷卻 提供 了條件 。這種 情 況 在 雙錐 型板 中是 不被 允許 的 。在 對 T P E熱 熔體 進行試 驗 時 ， 往往 需 要 多 次 調(diào) 整來 確保 試樣 保 持足 夠 的壓 力 ， 防止 產(chǎn)生 滑 移 。圖 1為 AP A 設 計 的型板 剖 面圖 。多余 的樣 品進

12、人 流膠 溝 圖 1 為 A P A 設 計 的 型 板 剖面 圈如 圖 1所示 ， 下模 與 一個 編有 程 序 的 高 級 自動 化 電動機 相 連 接 ， 由這 個 電機 對 橡 膠 試 樣 進 行 正 弦振蕩 。上 模 與 一個 反 扭 矩 傳 感 器 相連 ， 用 來 測 量合成 扭矩 特 性 ( S) 和 相位 角 () 。用 這 些 測 量數(shù)據(jù) 進 行傅 里 葉變換 以便 計 算 出純 彈 性扭 矩 特 性 ( S) 和

13、純粘性 扭 矩特性 ( S ，) ， 詳 見 圖 2 。圖 2純 彈 性 扭 矩 特 性 和 純 粘 性 扭 矩 特 性 曲 線 對 于平 行 型 板 來 說 ， 扭 矩 和 剪 切 模 量 之 間 的 關 系見 公式 1和公 式 2 。式 中T ： [T —— 扭矩 L—— 試樣厚度 R—— 模型半徑 G—— 復合剪切模量 0—— 應變 ( 弧度 )n 水1一( 一 2 0．6 3 m m) 4,] OL ( 2 ：簡單 地說 ， 在

14、 下 列 簡 化 了 的公 式 3中假 設 模 型 間隙設 定 為 2 ． 5 8 mm， 剪 切 模 量 G( 單 位 ： k P a )可 以根 據(jù)扭 矩 ( 單 位 ： d Nm) 計 算 出來 。公式 3 ：G=( 5 4 ． j扭矩 ) ／( 以弧度為單位 的應變 )( 公式 3為用扭矩計算 的剪切模量 )因此 ， 每 ± 1 ． 0弧 度 的應 變 等 于 ± 1 4 ％ 的應 變 。然 而 ， AP A

15、／ VT M 體 系 有 一 個 備 選 項 ， 就 是 可 以在 試驗末 期 鍵入 實 際 的試 樣厚 度 。這 可 以使 粘度 ／ 模 量 的計算 結果 更 為精 確 。在 本研 究 中 ， 對 TP E試 驗 的 大 部 分 研 究 工 作 都 是 采 用 “ 1 0 5程 序 ” 完 成 的 。這種程序 要求定量衡量 目標試樣 重量的誤差為 ±0 ． 0 2 克 ， 這等 于 1 0 5 ％的 A P A模腔填充 系數(shù)

16、 。1 0 0的模 腔 填 充 系 數(shù) 可 以通 過 對 系 列試 樣 中 的一種 進行 簡單 試驗 來 確 定 。采用 的試樣 重 量 大于 1 0 0填充 系數(shù) 。在 完成 A P A 試驗 之后 ， 將 試驗 試樣 從模 腔 中 小 心取 出 ， 薄膜 也 被小 心 地取 下 ， 仔 細地 清 除試樣 的膠邊 。然 后稱 取 1 ／ 1 0 0克重 量 的試 樣 。將 這 個重 量 乘以 1 ． O 5 以確定下面要做的 T P