tpu塑膠料在拉伸應變過程中,軟段和硬段分別取向,乃至結晶,從而使彈性體為現出高模量和高強度。為了說明tpu塑膠料的結構性能關系,應該了解它的取向行為,這里擬討論tpu塑膠料的結構、外界因素對取向行為的影響極其結果。
一、結構因素的影響
1、兩種嵌段的取向 tpu塑膠料的軟段(聚酯或聚醚)和硬段(氨酯或氨酯-脲)的取叫行為明顯不同。軟段的取向度和硬段的取向度都隨伸長率的增加而增加,但在伸長率相同時,是有差別的。
2、軟段結構 TPU軟段結構酯基和醚基對軟段和硬段沒有明顯的影響。由聚酯或聚醚合成的相同硬段的兩種TPU彈性體,其軟段和硬段均在同一水平上。
3、硬段結構 硬段結構對其取向影響顯著,對軟段取向沒有影響。
4、氫鍵作用 tpu塑膠料分子間形成的氫鍵對取向的作用,是與不含氫鍵的TPU進行比較得出的。
二、外界因素的影響
1、溫度 tpu塑膠料的取向行為明顯地受溫度的影響。
2、退火 退火對取向度的影響,決定于硬段濃度及退火的溫度和時間。一般地講,硬段含量低于40%、退火溫度在150℃以下、時間4h之內時,tpu塑膠料不生成微晶結構,對取向度沒有顯著影響;反之,則生成微晶結構,退火對取向度的影響類似于結晶tpu塑膠料。
3、時間 tpu塑膠料施加一定的應變之后,其取向度與時間的關系是,硬段取向度隨時間的增加而增加,軟段取向度則下降。
4、預應變 tpu塑膠料先經預應變,然后再進行取向度隨應變的實驗,是與未經預應變的實驗對比進行的。
三、取向的結果
1、殘留取向 tpu塑膠料結5min松弛后保留的取向度叫殘留取叫度,殘留取向度與預應變的關系,MDI-BDO-PBA-1000(硬段含量47%)中硬段和軟段的殘留取向度大不相同。硬段的殘留取向度大,而軟段可恢復到幾乎各向同性,因而殘留取向度很小這種差別是由于作用于分離區域的縮回應力不同所致,作用于易流動的軟段縮回應力,可使彈性體大部分回縮,因沒有同等的恢復力使因取向時重新組織的硬區恢復到各向同性的狀態,結果是硬區保留大量的殘留取向和高變形。
2、應力軟化 tpu塑膠料經預應變后,與未經預應變的應力伸長率曲線比較,其應力有所下降,這種現象叫應力軟化。
3、應力帶滯后 tpu塑膠料通過加荷、卸荷進行應力滯后試驗。逐步增加應變水平,當材料顯示零應力時為每次循環的終點,用加荷卸荷曲線所限定的面積與相應的拉伸曲線下的總面積之比計算滯后百分率。
4、應力應變 tpu塑膠料在拉伸過程中,其軟段和硬段始終是取向的,并隨應變的發展取向度逐漸增加;扯斷伸長率達300%以上時,兩種嵌段都取向成拉伸方向并產生結晶,以到扯斷;可見tpu塑膠料的高模量是兩種嵌段在拉伸過程中取向的結果,高強度是由于軟段結品并使其應力均勻化所致硬段含量為25%tpu塑膠料,其模和強度都遠低于硬段含量為45%者。這是由于前者的硬段只是分散在軟段基料上形成獨立的硬段區,無力形成咬合的區域結構,其取向度和力學性能都低。
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