【摘 要】
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热塑性弹性体(TPE)是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶,兼具硫化橡胶的高弹性和塑料的可塑性,不仅密度低、热稳定性好、耐化学腐蚀,而且生产过程简单,生产效率高,成本较低,符合当今绿色化学的理念,在替代橡胶应用领域方面具有很好的发展前景,被广泛应用于汽车、建筑、医疗、制鞋等领域。强度和韧性是评价热塑性弹性体能否作为工程材料的重要标准,同时影响热塑性弹性体的应用范围。然而,热塑性弹性体的强度通常会
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热塑性弹性体(TPE)是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶,兼具硫化橡胶的高弹性和塑料的可塑性,不仅密度低、热稳定性好、耐化学腐蚀,而且生产过程简单,生产效率高,成本较低,符合当今绿色化学的理念,在替代橡胶应用领域方面具有很好的发展前景,被广泛应用于汽车、建筑、医疗、制鞋等领域。强度和韧性是评价热塑性弹性体能否作为工程材料的重要标准,同时影响热塑性弹性体的应用范围。然而,热塑性弹性体的强度通常会随韧性的提高而下降,因此制备刚韧平衡的热塑性弹性体材料依旧是一个挑战。本文通过对马来酸酐改性的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)进行改性制备了具有刚韧平衡的高性能热塑性弹性体复合材料,主要研究工作如下:(1)以SEBS-g-MA、3-氨基-1,2,4-三唑(ATA)、乙酸锌、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)为原料通过多步熔融共混制备ZASM/SEBS复合材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)测试表征ZASM/SEBS复合材料的组成和结构,通过拉伸测试、热老化测试、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等测试表征ZASM/SEBS复合材料的拉伸性能、相容性、热稳定性和透明度。结果表明,ATA中的氨基与SEBS-g-MA中的马来酸酐基团通过熔融反应形成酰胺三唑-羧酸基团,该基团在和锌离子成功形成Zn2+-O金属配位键的同时也可以作为氢键的配体。Zn2+-O金属配位键和氢键的成功引入显著提高了ZASM/SEBS复合材料的强度和韧性,提高了刚韧平衡。随着ZASM/SEBS复合材料中ZASM所占质量百分比的降低,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率呈现先增加后减少的规律,其中,ZASM-30达到最优异的刚韧平衡,其拉伸强度达到32.1 MPa,断裂伸长率达到1383%。另外,ZASM/SEBS复合材料的透光率接近于无色透明的SEBS,透明性良好。(2)以SEBS-g-MA、乙醇胺为原料通过溶液反应制备EASM,再把EASM和乙烯-辛烯多嵌段共聚物(OBC)进行熔融共混制备EASM/OBC复合材料。采用FT-IR测试表征EASM/OBC复合材料的组成和结构,通过拉伸测试、SEM、差示扫描量热分析测试(DSC)等测试表征EASM/OBC复合材料的拉伸性能、相容性和热稳定性。结果表明,SEBS-g-MA中的马来酸酐基团与乙醇胺反应引入羟基等极性基团,引入的羟基与羰基之间能形成可逆氢键。氢键的引入使EASM/OBC复合材料的拉伸性能得到明显提高,随着EASM/OBC复合材料中EASM所占质量百分比的降低,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率呈现先增加后减少的规律,其中,EASM-20达到最优异的刚韧平衡,其拉伸强度达到18.3 MPa,断裂伸长率达到971%。可逆氢键的引入使得EASM/OBC复合材料的热稳定性得到提高,除此之外,EASM/OBC复合材料具有良好的透明度。
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