高体感相容性有机硅热塑性硫化胶的制备、结构及性能的研究

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有机硅热塑性硫化胶(TPSiV)是经动态硫化(DV)后,大量的硅橡胶(VSR)呈分散相,分散在少量呈连续相的热塑性塑料基体中的新型特种热塑性弹性体。而VSR/聚氨酯(TPU)TPSiV因兼有VSR的低硬度、耐高低温、耐化学品性、高弹性和TPU突出的物理机械强度、良好的生物相容性等优势而广泛地应用于具有苛刻要求的穿戴设备、医疗器械等特殊领域。至今,国际上只有美国Dow Corning公司将TPSiV产业化,而国内则仍停留在实验室研究阶段。本文首先研究了VSR/TPU简单共混物的增容。接着分别以2,5-二甲基-2,5双(过氧化叔丁基)己烷(DBPH)过氧化物硫化体系、硅氢(Si-H)/铂(Pt)催化剂硫化体系制备VSR/TPU TPSiV,并对其微观相态结构和性能进行了研究。最后对基于过氧化物(DBPH)硫化体系制备的VSR/TPU TPSiV进行了产业化开发的研究。从以上研究工作中得到了下列重要的结论:(1)采用毛细管流变仪测试了不同牌号的VSR、TPU的流变性能,确定了牌号VSR 110-1、TPU 9380AU。(2)对比研究了不同用量的自制增容剂PDMS-PU、商业化EMA对VSR/TPU简单共混物的增容效果。结果表明:PDMS-PU、EMA对VSR/TPU简单共混物均有增容效果,且PDMS-PU的增容效果优于EMA。当PDMS-PU的用量为4 phr时,增容效果最佳。(3)基于过氧化物(DBPH)硫化体系制备VSR/TPU TPSiV,首先研究了抑制剂4-羟基2,2,6,6-四甲基哌啶氧(TEMPO)对VSR/TPU体系动态硫化过程及性能影响,并揭示了其作用机理。当TEMPO用量为0.3 phr时,体系的焦烧时间、正硫化时间延长,VSR的交联速率减缓,体系的力学性能较好。接着研究了转速、橡塑比对动态硫化VSR/TPU体系相态、性能的影响。结果表明:转速为110 rpm、橡塑比为50/50的VSR/TPU体系发生了相反转并且VSR具有精细的尺寸(约150 nm),体系的综合性能基本达到了TPSiV性能指标的要求;橡塑比越高,体系越难以发生相反转,橡塑比为60/40、70/30的VSR/TPU体系未发生相反转,其综合性能很差。(4)基于Si-H/Pt硫化体系制备VSR/TPU TPSiV,将VSR/Si-H/TPU在Hakke流变仪中进行高温预混,然后在冷辊下加抑制剂马来酸二烯丙酯DAM/Pt,最后采用Hakke DV的新方法成功制备了VSR/TPU TPSiV。研究表明:DAM的加入对常温下VSR的硫化起到了显著的抑制作用,解决了常温下Pt的存在导致VSR的过早快速交联难以控制的问题;微观相态及综合性能表明,新方法成功制备的VSR/TPU TPSiV具备较精细的相态(VSR相域平均尺寸约5um)和良好的分散性,赋予其突出的综合性能,其性能完全符合TPSiV的性能指标且远优于过氧化物硫化体系。(5)有关制备高性能VSR/TPU TPSiV产业化示范的研究表明,体系的性能基本满足TPSiV产业化性能指标。
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