通过物理共混调整TPU微相分离结构提高其力学性能方法

通过物理共混调整tpu微相分离结构提高其力学性能方法
技术领域
1.本发明涉及一种提高高分子材料力学性能方法，特别是涉及一种通过物理共混调整tpu微相分离结构提高其力学性能的方法。


背景技术：

2.tpu作为一种热塑性弹性体，其独特的微相结构和多种优异的性能使得其在机电、车辆、土木、航空、纺织、轻工、建筑等部门都有相当广泛的应用。但是，由于tpu种类繁多，性能范围变化大，在实际生活中，一般采用共混改性的方法来改善tpu材料的应用和加工性能。现阶段对于tpu共混改性的研究大多集中在tpu与聚烯烃、工程塑料、热塑性弹性体、橡胶等共混改性方面。相比于tpu与其他材料进行共混改性，tpu与tpu之间的共混改性却很少，主要是由于tpu所拥有的独特的微相分离结构，而这种微相分离结构对tpu的热性能和力学性能具有决定性的影响。因此通过调整tpu的微相分离结构，从而达到改善tpu的热性能和力学性能的目的具有重要的实际应用价值。
3.公开专利号cn 1709959 a公开了一种相容性共混物及其制备方法与应用，其创造性地将这两种弹性体材料tpu与poe共混制成新型热塑性弹性体，获得兼备两种材料优点的新型材料。
4.公开专利号cn 105860007 a一种改性tpu材料及其制作方法，其将磁粉加入tpu中，制得既具有传统tpu优异性能，还兼具磁疗作用的tpu共混物。尽管这两个发明都对tpu进行了共混改性，使tpu得性能得到优化，但是考虑到tpu独特的微相分离结构，对共混物的相容性有很大的影响，因此在实验操作中均需要加入一定的增容剂来改善材料的相容性，配方比不容易控制，操作复杂，成本增加。
5.相比之下，本发明通过物理共混来调整tpu的微相分离结构，增加其共混相容性，来达到提高tpu力学性能的目的，效果明显，操作步骤简单，成本低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种通过物理共混调整tpu微相分离结构提高其力学性能的方法，本发明在于提供一种通过物理共混调整tpu微相分离结构及力学性能的方法，本发明使用tpu基材与一种聚酯型tpu进行物理共混，以达到调整tpu微相分离结构的目的，进而在不改变材料热性能和加工温度的前提下，显著改善tpu的力学性能。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：通过物理共混调整tpu微相分离结构提高其力学性能的方法，所述方法包括以下制备过程：将干燥后的tpu基材50
‑
90重量份；与聚酯型tpu 10
‑
50重量份加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟；其tpu基材硬段组成为tdi或mdi中的一种，硬段含量在20%
‑
35%，熔点范围在160
℃
‑
180℃，硬度在25d
‑
30d；其聚酯型tpu硬段组成为tdi或mdi中的一种，硬段含量在25%
‑
35%，分子量为1.5*105g/mol
‑
2.5*105g/mol；熔点范围为180℃
‑
210℃，硬度为50d
‑
70d。
8.本发明的优点与效果是：本发明采用的增韧材料是以tdi为硬段的一种聚酯型tpu,其本身具有良好的加工性能和物理性能，并且作为tpu的一种，本身就具有独特的微相分离结构。将这种聚酯型tpu与tpu基材进行物理共混后，经过小角x射线衍射测试证明，共混物中没有出现宏观相分离，且显著改变了基材的微相分离结构（如图1所示），由于微相分离结构的改变，与tpu基材相比，共混物的熔点变化不大，加工性能未有明显改变，但材料硬度、拉伸强度和屈服强度明显增大。这种通过物理共混调整tpu微相分离结构及力学性能的方法，效果明显，操作简单，对于国内tpu的共混改性及其加工应用具有实际意义。
附图说明
9.图1为本发明 聚酯型tpu/tpu基材共混后的小角散射曲线图。
具体实施方式
10.下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。但本发明不受这些实施例的限制。
11.通过力学拉伸测试，硬度测试和dsc来反映共混物的性能。
12.原料来源聚酯型tpu, covestro生产。tpu基材1和2，basf生产。
13.性能测试dsc测试，使用的5
‑
8 mg的样品，保存在密封的铝盘中，在氮气气氛中进行测试，流速为 50 ml/min，温度范围为
ꢀ‑
50 至 270 ℃。
14.硬度测试，使用肖氏 d 标度测量样品的硬度。硬度值通过硬度计压头压脚插入样品来确定。
15.拉伸性能测试，测试时拉伸速度为100毫米/分钟，标距20毫米。
16.比较例1tpu基材 1 (basf)
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100份聚酯型tpu (covestro)
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0份比较例2tpu基材 2 (basf)
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100份聚酯型tpu (covestro)
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0份比较例3tpu基材 (basf)
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0份聚酯型tpu (covestro)
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100份实施例1tpu基材 1 (basf)
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90份聚酯型tpu (covestro)
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10份
具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 1 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按90:10的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
17.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
18.实施例2tpu基材 2 (basf)
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90份聚酯型tpu (covestro)
ꢀꢀꢀ
10份具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 2 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按90:10的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
19.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
20.实施例3tpu基材 1 (basf)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
80份聚酯型tpu (covestro)
ꢀꢀꢀ
20份具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 1 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按80:20的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
21.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
22.实施例4tpu基材 2 (basf)
ꢀꢀꢀꢀ
80份聚酯型tpu (covestro)
ꢀꢀꢀ
20份具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 2 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按80:20的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
23.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
24.实施例5tpu基材 1 (basf)
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70份聚酯型tpu (covestro)
ꢀꢀꢀ
30份具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 1 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按70:30的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为
180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
25.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
26.实施例6tpu基材 2 (basf)
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70份聚酯型tpu (covestro)
ꢀꢀꢀ
30份具体实施步骤如下：（1）将干燥后的tpu基材 2 (basf)、聚酯型tpu (covestro)按70:30的比例加入混料机低速共混10分钟后，加入双螺杆挤出机中共混挤出，双螺杆挤出机设置加热温度为180
‑
200℃，转速为60
‑
90转/分钟。
27.（2）将制得的料粒通过平板硫化仪压制成1毫米厚的片材，再通过裁刀裁剪为4
×
20的哑铃型样条。
28.如表格数据所示，实施例1、3、5是比较例1的改性结果，实施例2、4、6是比较例2的改性结果，实施例中的硬度较对应比较例提升了10%
‑
45%、拉伸强度较对应比较例提升了5%
‑
13%，屈服强度较对应比较例提升了5%
‑
31%，同时熔点温度仅提升了2℃
‑
8℃，未明显改变材料的加工性能。