苯乙烯类嵌段共聚物及其共混物的黏弹行为研究

【摘要】：苯乙烯类嵌段共聚物作为一类重要的热塑性弹性体,广泛地被应用于汽车部件及工具手柄、电线电缆包皮或绝缘带、医疗制品及食品容器、密封胶、粘合剂、涂料以及聚合物共混改性等领域。对上述应用目标而言,黏弹行为不仅影响制品的加工性能,而且是决定制品最终性能的重要的因素之一。 本文选择四种苯乙烯类嵌段共聚物作为研究对象,系统考察了其线性、非线性黏弹行为以及热流变行为。鉴于它们在聚合物合金方面的广泛应用,还考察了尼龙/弹性体共混合金的线性和非线性黏弹行为。 动态应变扫描的结果表明四种嵌段共聚物的临界剪切应变(γ_c)的变化规律为,γ_c(SBS791)≈γ_c(SBS796)γ_c(SEEPS)γ_c(SEBS)。首次发现SEBS和SBS796嵌段共聚物的动态损耗模量(G”)～γ曲线中,在γ=24%和γ=61%处呈现最大值,这种现象与粒子填充橡胶体系相似。我们认为,当PS相区的尺寸与填充橡胶中的无机粒子尺寸在相同数量级时,嵌段共聚物的交联网络结构发生了类似于填充橡胶中填料网络的变化,这从SBS796的TEM照片得到了证实。动态时间扫描发现,动态应变扫描破坏的样品结构随着时间延长逐渐修复。 除SEBS嵌段共聚物外,其它三种嵌段共聚物均可从不同温度的动态频率(ω)扫描得到较宽ω的主曲线。分别用WLF方程和Arrhenius方程对移动因子(α_T)随温度的变化进行了模拟,得到了SEEPS和SBS的黏流活化能。基于不同温度的logG'～logG”曲线,考察了温度对嵌段共聚物微结构的影响,发现由于存在微相分离结构,嵌段共聚物的主曲线与均聚物不同,不是一条直线,而是一条在高ω区域上翘的曲线。此外,从动态损耗正切(tan δ)的最小值和交叉模量分别计算得到四种嵌段共聚物的平台模量和缠结分子量。长时应力松弛曲线证实了嵌段共聚物复杂的松弛行为,并从这些松弛曲线计算得到了四种嵌段共聚物的松弛时间谱。修正的BSW模型可以很好地模拟得到松弛时间谱,得到四种嵌段共聚物的最长松弛时间。 对四种嵌段共聚物的非线性黏弹行为进行了研究,并用Wagner模型对非线性黏弹行为进行了预测。结果表明,四种嵌段共聚物的线性松弛行为可用