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分子链柔顺性决定了热塑性弹性体TPE,TPR的耐低温性

发布时间:2016-12-29 03:00:43点击率:

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 接触TPE,TPR有一段时日的朋友,想必都知道TPE,TPR弹性体具有极佳的耐低温性能(可耐低温-50℃不变硬)。笔者此文做深入分析,便于读者更深刻的理解。
昨天在本博客笔者有提到性能决定用途的思路。今天再提性能决定于结构的观点。TPE的耐低温性,可以从TPE的结构加以阐释。
TPE通常是基于SEBS,SBS基材的改性弹性体。SEBS,SBS具有丁二烯橡胶结构,丁二烯分子链具有很高的柔顺性,可以在-50~90℃进行分子链的相对移动(滑移),这种相对移动宏观表现为TPE,TPR的弹性。温度低于-50℃(大致),分子链的活动受到限制,不能进行相对滑移,这样TPE,TPR会失去弹性。这个温度为TPE的玻璃化温度Tg。TPE的粘流温度Tm大概在90~130℃(不一定很准确,作为高分子材料,具有不固定的熔点,并且跟其分子量及共混合金的体系特性有关).温度高于Tm,TPE熔化,这是TPE可以热塑成型的理论基础。在Tg~Tm这个较为广阔的温度范围内,TPE呈现类似橡胶的弹性特性。
再来看聚氯乙烯PVC,本来乙烯分子的柔顺性尚可(聚乙烯耐低温性优良),但乙烯分子中一个氢原子被氯原子取代后,由于氯原子单位质量比氢原子大得多,从而大为减弱了分子链的柔性,加强了分子链的极性和结晶倾向,使得聚氯乙烯比聚乙烯的耐低温性能要差(PVC在温度低于-10~-5℃容易失去弹性变硬)。
现在各位或许更为明白,在冬天,为什么PVC的手把,PVC的密封条为什么容易变硬,从而失去弹性。从微观角度看,是分子链的柔顺性的问题,从而导致材料的玻璃化温度的不同。分子链柔顺性越好的材料,玻璃化温度Tg越低,从而具有更佳的耐低温性能。

附:下图为赋予TPE极佳耐低温性的具有很高分子柔顺性的丁二烯分子结构:


分子链柔顺性决定了热塑性弹性体TPE,TPR的耐低温性(原创内容)


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