阻燃永久抗静电型TPAE复合材料的制备

研究将聚酰胺弹性体(TPAE)、氮磷系阻燃剂和聚季铵盐永久抗静电剂,通过双螺杆挤出机进行共混、熔融、挤出,制备得到阻燃抗静电的TPAE复合材料,考察其导电、阻燃和力学性能。结果表明:随着抗静电剂的增加,TPAE材料的表面电阻率呈降低趋势;氮磷系阻燃剂可使TPAE材料的阻燃等级达到UL94-V0级。

热塑性聚酰胺弹性体合成研究进展

热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)是一种由聚酰胺为硬段和聚醚或聚酯等为软段构成的多嵌段共聚物,具有密度低、热稳定性好和耐磨性优等优异性能。TPAE的硬段和软段主要通过它们之间不同类型的端基反应连接,包括羧基与羟基、羧基与氨基、异氰酸酯基与羧基、酰氯与氨基、异氰酸酯基与氨基等官能团之间的缩合反应。本文综述了TPAE合成的研究进展,系统介绍了缩聚反应法、聚加成反应法、原位聚合反应法及其它合成TPAE的方法的反应机理与特点,并分析讨论了它们的优缺点。

不同软段的长碳链聚酰胺弹性体的合成与性能

为研究软段种类对聚酰胺(PA)弹性体性能的影响,合成了具有不同性能的热塑性PA弹性体(TPAE)。以十二碳二元酸、十二碳二元胺和三种不同种类的聚醚[聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)和聚四氢呋喃(PTHF)]为原料,采用一步法分别合成了三个系列的PA1212基热塑性弹性体。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱确定了TPAE的成功合成,通过差示扫描量热分析、热失重分析、动态力学分析(DMA)、力学性能测试、吸水性能测试和电阻率测试对TPAE的性能进行了表征。结果表明,合成的TPAE的熔点高于170℃,热分解温度高于410℃,其中PEO系列弹性体的熔点和结晶温度较高。DMA测试结果表明PEO软段与PA硬段相容性最好,而PPO系列弹性体在-50~-40℃之间的tanδ大于0.3,表明此种材料在低温下具有良好的阻尼性能。PEO系列弹性体力学性能最优,拉伸强度在30~38.5 MPa之间,断裂伸长率高于620%,且拥有较高的吸水性能,饱和吸水率可达到30.2%,体积电阻率相对于PA1212降低了6个数量级。而PTHF系列弹性体有着最低的吸水率,饱和吸水率低至1.4%。三种材料可以应用于不同场景。

生物基聚酰胺510弹性体的制备及表征

以生物基戊二胺和癸二酸为单体采用熔融缩聚制备全生物基聚酰胺510。以双端羧基的聚酰胺510作为硬段,聚乙二醇为软段,采用两步熔融缩聚法制备生物基聚酰胺510弹性体。采用核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱表征聚酰胺510弹性体的化学结构;通过差示扫描量热仪和热重分析仪测试聚酰胺510弹性体的热性能;利用万能试验机测试力学性能。结果表明,聚酰胺510弹性体的熔点、结晶温度、起始热分解温度、最大分解速率温度分别为210,163,395,452℃,低于聚酰胺510的217,177,410,456℃;在热学性能表征中,与聚酰胺510相比,聚酰胺510弹性体具有宽的加工窗口;在力学性能上,聚酰胺510弹性体的拉伸强度为42.7 MPa,低于聚酰胺510的拉伸强度60.3 MPa,断裂伸长率为224%,高于聚酰胺510的172%,聚酰胺510弹性体的柔韧性要高于聚酰胺510;在流变性能分析中,聚酰胺510弹性体低于聚酰胺510的储能模量、损耗模量及复数黏度,这是因为聚乙二醇影响了聚酰胺510的晶型结构及晶型的完整性。

聚酰胺弹性体对生物基聚酰胺56和聚酰胺66共混物的增韧改性及其发泡行为研究

采用聚酰胺弹性体MH2030对生物基聚酰胺56/聚酰胺66(PA56/PA66)混合物进行增韧改性,并采用超临界CO_(2)间歇发泡技术制备了一系列不同的生物基PA56泡沫。研究了MH2030含量对PA56/PA66结晶性能、流变性能、力学性能及发泡性能的影响。结果表明,MH2030的加入提高了PA56/PA66材料的黏弹性和发泡性能,使结晶峰向高温方向移动,可能作为了体系的成核剂促进了结晶。MH2030使PA56/PA66材料的韧性增加、刚性降低,在添加20%(质量分数,下同)时材料的抗冲击强度最高,比未增韧时提高了30.4%。对MH2030增韧的PA56/PA66样品进行发泡及泡沫压缩测试,在MH2030含量为10%时,基于其较高的泡孔密度和较好的基体力学性能,得到了具有较小泡孔尺寸(19.24μm)和较高压缩强度(0.71 MPa)的微孔泡沫,比未增韧PA56泡沫的压缩强度高29.1%。

无机粒子对热塑性聚酰胺弹性体发泡及抗收缩行为的影响:开孔机制揭示

以超临界CO_(2)为发泡剂,制备了低收缩高倍率的热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)/无机粒子微孔泡沫。基于扫描电子显微镜、接触角仪、真密度仪等仪器,并结合间歇发泡实验研究了无机粒子对TPAE发泡及抗收缩行为的影响。结果表明,相比较于滑石粉(Talc),硅酸钙(CaSiO_(3))、碳酸钙(CaCO_(3))以及硅灰石(WI)这3种无机粒子都分别与TPAE间的界面张力更高,表现出明显的热力学不相容行为。通过对泡沫开孔结构形成机制的分析,发现复合物泡沫的开孔率随无机粒子与TPAE基体间界面张力、无机粒子直径以及分布密度的增加而提高。而开孔结构的形成可加快CO_(2)与空气的置换速率,降低TPAE泡沫的收缩。故无机粒子的引入改善了TPAE泡沫的泡孔密度和泡孔结构的均匀性和尺寸稳定性,进而制备出开孔率超过90%、发泡倍率达到20倍、收缩率低于5%的TPAE泡沫,并显著增强了TPAE泡沫的尺寸稳定性。

聚酰胺6热塑性弹性体的合成与表征

热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)分子结构设计的优化研究与国产化开发,已成为当前的探索热点。区别于二元酸制备法中的酯化缩聚反应机理,基于酰胺化缩聚反应机理,将双端羧基封端的聚酰胺6(PA6)与聚醚胺(PEA)经一步熔融缩聚反应制备PA6型热塑性弹性体。通过傅里叶变换红外光谱与核磁共振氢谱表征其分子结构;采用差式扫描量热分析、热失重分析、力学性能测试、密度测试、邵氏硬度测试方法分别对其热性能、热稳定性、力学性能、密度、邵氏A硬度特性进行表征。结果表明,制备的PA6弹性体分子结构与预设结构一致,熔融温度高于210℃,热稳定性能与力学性能优异,断裂伸长率大于500%,密度小于1.1 g/cm 3,邵氏A硬度范围宽(85~95),是一种性能优异的热塑性弹性体材料。

PA1211-b-PEG弹性体的制备与性能

采用熔融缩聚法,以十一碳二元酸、十二碳二元胺和聚乙二醇(PEG)为反应原料,钛酸四丁酯为催化剂,制备了5种不同相对分子质量聚酰胺链段的PA1211-b-PEG弹性体。通过红外光谱(FTIR)表征了PA1211-b-PEG的化学结构,采用广角X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等,研究了硬段分子量对PA1211-b-PEG弹性体的结晶形态、熔融和结晶温度、热稳定性、断裂面微观形貌和力学性能的影响。研究结果表明,双端羧基的PA1211预聚体与双端羟基的PEG发生了酯化反应,成功制备了PA1211-b-PEG弹性体。同时,随着硬段分子量的减小,PA1211-b-PEG弹性体的熔融温度由179.5℃减小至172.2℃、结晶温度由152.3℃减小至145.6℃,热分解温度逐渐向低温区移动;软段和硬段间存在显著的微相分离。另外,随着硬段相对分子质量的减小,PA1211-b-PEG弹性体的拉伸强度由35.5 MPa减小至14.8 MPa、拉伸模量减小了约640 MPa,冲击强度由6.7 kJ/m^(2)增大至11.9 kJ/m^(2),断裂伸长率增大了约200%。

聚酰胺类热塑性弹性体材料的制备进展

近年来,聚酰胺类热塑性弹性体(TPAE)发展迅速,对其高性能化制备研究提出了迫切需求。共混法以橡胶和聚酰胺为软硬段,通过加入交联剂,对橡胶相接枝及合理地设置转速、反应温度与时间等,可有效地调控分子结构与形态,制备热力学性能优异的TPAE。阴离子聚合法以己内酰胺与端羟基聚醚为原料,经引发剂、阴离子催化剂作用,制备聚酰胺6弹性体。异氰酸酯法以芳香族二异氰酸酯为偶联剂,制备端羧基聚酰胺与端异氰酸酯基软段,再经嵌段共聚制备共聚物弹性体。二元酸法是较常见的合成法,与传统的酯化缩聚反应相比,通过酰胺化反应制备TPAE提升了反应效率。除此以外,在分子主链中引入聚酯组分、聚醚结构,制备了可降解、抗静电、易吸湿排汗的多功能TPAE。因此,研究并优化合成反应机理与分子结构设计将成为TPAE高性能化制备的发展趋势。

聚酰胺6基弹性纤维的制备及其结构与性能

针对传统二元酸法制备聚酰胺6(PA6)基弹性体时不能灵活调整软硬段比例的问题,引入乙二醇辅助聚乙二醇(PEG)满足化学计量数平衡,以灵活调控PEG占比进行嵌段共聚。通过控制己内酰胺、己二酸和PEG的配比和相对分子质量制备不同软硬段比例与长度的PA6基弹性体,进一步对可纺性良好的弹性体进行熔融纺丝制备得到PA6基弹性纤维。探究了PA6基弹性体及纤维的热性能、晶型结构、力学性能和弹性性能与链结构之间的关系。结果表明:PA6基弹性体的晶型结构由PA6链段主导,随着PEG链段含量的增多,纤维的弹性回复率增大,但断裂强度与断裂伸长率下降;与PA6纤维相比,含有超过20%PEG的弹性纤维在定伸长超过10%的阶段中表现出更高的回弹性,弹性回复率提升最大达17.5%;系列PA6基弹性纤维中综合性能最优样品断裂强度达1.57 cN/dtex,断裂伸长率为106.89%,10%定伸长弹性回复率达94.3%。

热塑性聚酰胺弹性纤维的结构与性能

以热塑性聚酰胺弹性体为原料,使用卧式微量单孔挤出机制备了TPAE初生丝和牵伸丝。采用单纱强力机、X射线衍射仪及万能试验机等对TPAE纤维结构和性能进行表征,探讨了牵伸和热定型工艺对TPAE纤维结晶、取向、弹性回复率和热收缩性能的影响。结果表明:随牵伸倍数提高,TPAE纤维结晶度、取向度、弹性回复率和沸水收缩率均增大,抗蠕变性能提高。随热定型温度提高,TPAE纤维结晶度、取向度、和弹性回复率增大,抗蠕变性能提高,沸水收缩率下降。在牵伸倍数4倍,热定型温度为120℃时,TPAE纤维弹性回复率在定伸长15%时达91.5%,在定伸长50%时达90.7%,沸水收缩率达27.0%。研究结果为开拓TPAE在纤维方面的应用提供借鉴。

永久抗静电聚苯乙烯的制备及其性能

为了考察永久抗静电剂5505-5Y对高抗冲击聚苯乙烯(PS-HI)树脂抗静电改性的使用效果,使用5505-5Y作为抗静电助剂加入PS-HI树脂中,通过平行异向双螺杆挤出熔融共混制备了永久抗静电PS-HI复合材料,分别考察了抗静电剂5505-5Y含量对抗静电PS-HI复合材料拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、表面电阻率、体积电阻率、熔体流动速率、结晶温度的影响。实验结果表明:PS-HI/永久抗静电剂5505-5Y复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度都随抗静电剂加入量的增加而降低,强度最低值分别为25.7 MPa和5.85 kJ/m^(2)。断裂伸长率随抗静电剂加入量的增加先增加后降低;表面电阻率和体积电阻率都随抗静电剂加入量的增加而降低,当抗静电剂用量达到25%时,表面电阻率和体积电阻率都达到最低值,分别是8.0×10^(7)Ω,9.2×10^(8)Ω·cm,抗静电逾渗阈值为15%;熔体流动速率(MFR)随着抗静电剂用量的增加而增加,抗静电剂用量为25%时,PS-HI复合材料的MFR是8.44 g/10 min,MFR增加了74.4%,结晶温度不随抗静电剂加入量的增加而变化。

聚酰胺6-聚醚胺弹性体的制备及其共混改性研究

以己内酰胺、聚醚胺为原料,采用一步法制备聚酰胺6-聚醚胺(TPAE)弹性体,并将该弹性体与聚酰胺6(PA 6)进行熔融共混制备PA 6/TPAE共混料,研究了TPAE弹性体含量对PA 6结晶性能、熔体流动性能及力学性能的影响。结果表明:制备的TPAE弹性体断裂伸长率为703.45%,常温冲击不断,热失重5%时的温度为341.3℃,具有弹性体高韧性的特征和较好的热稳定性,在高温高剪切作用下适合与PA 6共混;当共混添加质量分数为2.5%的TPAE弹性体时,PA 6/TPAE共混料的结晶度为23.07%,共混熔体压力为2.60 MPa,每10 min熔体流动速率为11.06 g,优于经螺杆剪切的PA 6,拉伸强度和弯曲强度分别为75.31,105.11 MPa,达到未经螺杆剪切的PA 6的强度,弥补了PA 6经高温剪切后的力学性能损失。

聚酰胺弹性体的市场与技术分析

综述了聚酰胺弹性体(TPAE)的市场与技术现状及发展趋势,并提出了展望。2022年,全球TPAE总产能约51 kt/a,产量约40 kt,产品以聚酰胺12(PA 12)型TPAE为主;国内TPAE产能5 kt/a,产量为1.6 kt,进口量为7.2 kt,表观消费量为8.7 kt,产品以聚酰胺6(PA 6)型、聚酰胺66(PA 66)型TPAE为主。国内TPAE主要应用于鞋材、汽车工业、医疗器械、消费电子等领域,其中鞋材领域消费占比55%。TPAE的生产方法主要有阴离子聚合法、水解开环聚合法,其中水解开环聚合法又可分为二元酸法和二异氰酸酯法,二元酸法是当前的主流生产工艺。TPAE兼具橡胶和塑料基本特性,拉伸强度高、抗冲击性能好、抗静电性优异、发泡密度小、易于加工成型。预计随着国内PA 12短缺的局面得到改善,TPAE的对外依赖度将逐渐降低,下游应用领域也将进一步扩大。未来TPAE应在完善反应控制体系、调控产品性能、提高生物基原料的应用比例等方面加大研究力度。

聚酰胺弹性体熔体输送泵的改进

在聚酰胺弹性体熔体输送过程中,熔体输送泵发生电流逐渐增大,直至超电流跳停的情况,影响生产的稳定运行。熔体输送泵由齿轮泵更换为双转子泵后,双转子泵运行电流平稳,无振动等异常情况,能满足熔体输送的要求。但是双转子泵的输送压力较低,不适用于压力较高场合。

聚酰胺类热塑性弹性体的合成与发展现状

聚酰胺类热塑性弹性体 (TPAE)是一种新型热塑性弹性体 ,具有突出的性能优势 ,其合成方法主要有二元酸法和异氰酸酯法 ,应用领域广泛 ,有着良好的发展前景。

POE-g-MAH增韧半芳香尼龙的研究

使用马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH),通过共混改性半芳香尼龙PA6T/66。制备了不同POE-gMAH含量的聚合物,并对其力学性能、热性能及动态力学性能进行了研究。结果表明,POE-g-MAH的加入,在不对基体PA6T/66的力学性能和热性能产生明显影响的同时,有效提高了材料的冲击性能。

尼龙/聚氨酯共混材料的研究进展

尼龙的弯曲强度、耐磨、耐蠕变等性能非常突出,但在低温及干态下冲击强度较低,吸水率高。针对这些不足的增韧改性研究很多。在尼龙基体中加入一定量的橡胶或弹性体,能使其冲击强度显著提高。增韧改性可以使尼龙树脂的抗冲击性能和耐低温性能明显改善,并拓宽其应用领域。文中对近年来尼龙与弹性体复合改性的方法进行了概括,特别阐述了尼龙与聚氨酯的共混改性进展,并提出了使用氨纶废丝增韧尼龙的新方法。

动态硫化法制备三元乙丙橡胶/聚酰胺热塑性弹性体

采用动态硫化技术制备了三元乙丙橡胶(EPDM)/聚酰胺(PA)热塑性弹性体,研究了增容剂种类及用量、硫化体系及其用量、加料顺序、PA用量对其性能的影响,用扫描电镜分析了其相态结构。结果表明,用13份(质量份,下同)的氯化聚乙烯作为增容剂时,对该共混体系的增容效果最好;硫黄硫化体系是EPDM/PA热塑性弹性体的最佳硫化剂,当硫黄用量为2份时,既保证了该热塑性弹性体中的橡胶相能充分交联,又可避免过硫化对产品性能造成的负面影响;PA用量为35份的EPDM/PA热塑性弹性体具有良好的力学性能、耐溶剂性能和耐热老化性能;EPDM以平均粒径为2～5μm的粒子形态均匀分布于PA连续相中。

丁腈橡胶/聚酰胺热塑性弹性体的制备及性能

采用Haake密炼机工艺、开炼机工艺和开炼机预混-Haake密炼机工艺制备了丁腈橡胶(NBR)/聚酰胺(PA)热塑性硫化胶(TPV),研究了NBR/PA TPV的结晶结构及其性能。结果表明,采用开炼机预混-Haake密炼机工艺可制得相态结构均匀、分散相粒径较小、力学性能和耐溶剂性能较好的NBR/PA TPV。在NBR/PA TPV中,NBR可诱发PA结晶。PA连续相结晶结构分布的均匀性和相界面之间的相互作用是提高NBR/PA TPV耐溶剂性能的主要因素。