热塑性聚氨酯弹性体(TPU)由于具有弹性高、耐磨性和耐油性较好等优良性质及热塑性,已经越来越引起人们的重视。但由于其成本较高和部分性能的缺限,限制了它的应用和推广,通过加入聚合物进行机械共混改性往往可以改善其性能缺陷或降低成本。在 TPU 共混改性中,常以加入价格便宜且性能较好的聚氯乙烯(PVC)研究为多。 本课题主要研究了 TPU 与 PVC 二元共混和加入第三组分聚合物的三元共混两大体系,重点研究共混物的机械性能、电性能、流变性能、耐油和耐溶剂性能,旨在得到一种性能优异和成本适中的高分子共混材料。同时,选择了刚果红法测量 TPU/PVC 二元共混体系的脱氯化氢反应速度,表征该共混体系的热稳定性,探索了热塑性聚氨酯在共混物脱氯化氢反应中的影响,以及有机锡和铅盐二大系列热稳定剂对共混物热稳定的作用。另外还讨论了增塑剂的用量和 TPU/PVC 不同共混比对共混体系热稳定性的影响。在探讨 TPU 在 TPU/PVC 热分解脱氯化氢反应过程中的作用时,比较了热稳定剂在 TPU/PVC 共混体系和增塑的 PVC 两大体系热稳定规律的异同。 通过 TPU/PVC 共混体系与增塑聚氯乙烯体系脱氯化氢反应对比实验结果得到, TPU 在 TPU/PVC 共混物热分解脱氯化氢反应过程中,不仅起到稀释聚氯乙烯作用,还起到促进聚氯乙烯的热分解作用。在二元共混体系热稳定性实验研究所选的三种有机锡稳定剂当中,硫醇系热稳定剂要好于非硫醇系。以硫醇系有机锡热稳定剂 395A 和 T-137 作用效果较好。二月桂酸二丁基锡(DBTL)和硬脂酸钙(Cast)、环氧大豆油复合,都具有协同作用。由于受加入 TPU 的影响,TPU/PVC共混体系的热稳定性并不随着铅盐稳定剂用量的增加而改善,而增塑的 PVC 体系的热稳定性却随着铅盐稳定剂用量的增加而变好。在相同的条件下比较三种铅盐热稳定剂,发现二盐基亚磷酸铅稳定剂抑制 TPU/PVC 共混物脱氯化氢反应的效果最好。此外,二盐基亚磷酸铅和三盐基硫酸铅复合配比为 1:3 时,其抑制TPU/PVC 共混物脱氯化氢反应的效果要好于其他配比。 采用机械共混制备热塑性聚氨酯与聚氯乙烯的共混物。研究结果表明:TPU和 PVC 共混物在力学性能上有协同作用,耐油、耐溶剂性能均较好,当 TPU/PVC共混比(质量比)为 90/10 时,其力学性能综合性最佳,而当 TPU/PVC 共混比(质 I<WP=4>摘要量比)为 30/70 时,共混物性能次之,从成本和应用两方面出发,选择共混比 30/70为研究更有实用性。增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的增加,共混物的力学性能呈下降趋势。有机锡 395A 在 3 份时作用效果最好,白碳黑(SiO2)在所选填料中补强效果最好,但在其加到 15 份后,力学性能下降幅度较大。此外,还用扫描电镜观察共混物的微观结构,共混比为 70/30 有较好的相容性,这与其力学性能结果相一致。DSC 分析表明 TPU/PVC 共混体系是个部分相容体系。TGA 分析结果显示 TPU 提高了共混物的热稳定性。 在三元共混物研究中,重点探讨了极性橡胶(丁腈橡胶、氯丁橡胶)和非极性橡胶(顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶)与 PVC、TPU 共混后对制得共混物性能的影响。实验结果发现:极性的丁腈橡胶与聚氯乙烯、热塑性聚氨酯共混物的力学性能最好;顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶等非极性橡胶与聚氯乙烯、热塑性聚氨酯共混物的力学性能较差。在同一类丁腈橡胶中,以 NBR-3604 和 N-41两个品种与 TPU、PVC 共混物的力学性能较突出。在 TPU/PVC/NBR 共混体系中,在一定量的范围内,随着丁腈橡胶量的增加,TPU 量的减少,三元共混物力学性能维持不变,丁腈橡胶起到替代 TPU 的作用。DOP 对聚氯乙烯的增塑作用在共混体系中得到了很好的体现。随着 PVC 聚合度增大,共混物强度变大,但高聚合度的 PVC(DP=2500,3000)共混物的力学性能却有些下降。使用 DCP可使 TPU/PVC/NBR-3604 共混体系发生部分交联,提高了共混物的断裂伸长率和降低了永久变形。扫描电镜观察共混物微形态,极性的丁腈橡胶与 TPU/PVC共混,其相容性较好,而非极性的橡胶则较差。P-83 作为粉末丁腈橡胶改性三元共混体系,便于实际生产加工,在将来应用上具有实际价值。红外分析表明:TPU 和 PVC 二元共混以及 TPU、PVC 和 P-83 的三元共混,共混过程中没有发生化学反应,只是简单的物理共混。 TPU 与 PVC 机械共混改性研究,对制备性能优异、价格合适的新型高分子材料,具有实用意义。