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热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和乙烯—辛烯共聚物弹性体(POE)性能差别较大,但各有特点。本论文通过熔融共混制备了TPU/POE弹性体合金体系,详细研究在相容剂作用下,共混体系的力学性能与相容性、相态结构与聚集过程、结晶动力学以及动态流变学行为等,并探讨了相关的机理。
主要研究内容及结果如下:
1、针对TPU与POE极性差别大的特点,采用熔融共混法制备TPU/POE共混物,系统研究了加工工艺条件、POE含量和种类等对混合效果的影响;运用多种现代测试技术表征两者的相容性,并探讨TPU与相容剂POE-g-MAH及POE-g-NH2的相容机理。
2、深入分析研究了POE的含量及熔融指数、退火条件(时间、温度)以及相容剂对TPU/POE共混体系相态结构的影响,建立POE分散相粒子聚集长大过程的粒径、速率常数与温度和时间的关联表达式,提出了分散相粒子类似于链式反应的聚集过程机理。
3、采用共振散射法研究TPU/POE共混体系散射光强度与测试波长、组成的关系,验证添加POE-g-MAH对光强的影响。研究TPU/POE共混体系在等温和非等温条件下的光散射强度随时间、温度散射光强度的变化关系,得到了TPU与POE共混发生相分离的两个阶段相分离的活化能,推导出共振散射强度表征POE聚集过程的动力学表达式:R=2.39[(It-I0)/(I∞-Io)0.65。
4、通过测量TPU/POE共混体系的非等温结晶行为,研究了POE、POE-g-MAH或POE-g-NH2的加入对TPU的结晶速率常数的影响,显示了结晶过程中的异相成核作用;利用Augis-Bennett、Kissinger和Takhor方法计算TPU及共混体系的结晶活化能,并研究TPU对POE的结晶速率的影响。
5、研究了TPU/POE共混体系的动态流变学,发现其在低频区的流变行为偏离经典的lgG-lgω线性粘弹理论,出现曲线的“第二平台”,证明了TPU/POE共混体系存在相分离。研究POE、POE-MAH、POE-g-NH2的加入对共混体系的G’、G"的影响,分析POE-g-MAH、POE-g-NH2对共混体系的粘弹性质的作用,考察POE-g-MAH、POE-g-NH2以及其凝胶含量对tanδ~ω、Gc、G"c、η*等变化的影响,得到不同相容剂与TPU/POE作用下的动态模量约为2000Pa的一致性的极限值G0c。