TPR(热塑性橡胶)材料弹性不佳可能由原材料、生产工艺、配方设计、使用环境及存储条件等多方面因素导致,以下是具体分析:
一、原材料因素
基材选择不当
SBS与SEBS差异:TPR通常以SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)为基材,而SEBS(氢化SBS)因分子链饱和度更高,弹性更优。若选用低性能SBS或回收料,可能导致弹性下降。
分子量分布:基材分子量分布过宽会导致材料内部结构不均匀,影响弹性回复。
增塑剂(油)问题
油品质量:劣质环烷油或芳烃油可能含杂质,与基材相容性差,导致析出或迁移,削弱弹性。
充油比例:充油量过高会降低材料硬度,但过量会导致塑性变形,弹性回复变差;充油量不足则材料过硬,弹性不足。
填充剂与助剂
无机填充剂:碳酸钙、滑石粉等填充剂虽能降低成本,但会破坏分子链连续性,降低弹性。
阻燃剂:含卤阻燃剂(如溴系)可能引发相分离,形成结晶区,阻碍分子链运动,导致弹性下降。
二、生产工艺因素
塑化温度控制
温度过低:材料未充分熔融,分子链未完全舒展,导致弹性不足。
温度过高:分子链断裂或降解,产生变形,弹性回复率降低。例如,SBS在230℃以上易发生热分解。
螺杆转速与剪切力
剪切力过大:高速螺杆可能过度剪切分子链,破坏其规整性,影响弹性。
混合不均:螺杆设计不合理或转速过低,导致基材、油品和助剂分散不均,局部弹性差异大。
冷却与成型条件
冷却速率过快:分子链未充分排列即被冻结,导致内应力残留,弹性回复差。
模具温度不当:模温过高或过低均会影响材料结晶度,进而影响弹性。例如,模温过低可能导致材料表面硬化而内部未完全固化。
三、配方设计因素
软段与硬段比例
硬段比例过高:硬段(如苯乙烯链段)提供强度,但过量会限制分子链运动,导致弹性下降。
软段比例失衡:软段(如丁二烯链段)赋予弹性,但比例过低或分子量不足会削弱弹性回复能力。
交联密度控制
交联不足:分子链间物理缠结点少,弹性回复率低。
交联过度:化学交联点过多导致材料变脆,弹性丧失。例如,过氧化物交联剂用量过多会引发过度交联。
添加剂相容性
相容剂缺失:若配方中未添加相容剂,不同组分间可能发生相分离,形成微观缺陷,降低弹性。
助剂冲突:某些助剂(如抗氧剂、润滑剂)可能与基材发生化学反应,破坏分子链结构。
四、使用环境因素
温度范围
高温环境:TPR材料在高温下分子链运动加剧,导致变形,弹性回复率下降。
低温环境:低温下分子链冻结,材料变硬变脆,弹性丧失。例如,SBS基TPR在-20℃以下可能失去弹性。
化学介质接触
油脂、溶剂:长期接触油脂或溶剂可能导致材料溶胀或应力开裂,破坏分子链结构,影响弹性。
紫外线与臭氧:紫外线会加速材料氧化老化,导致表面发黄、脆化;臭氧攻击双键,引发分子链断裂。
五、存储与运输条件
长期受压
堆放过高或长期受压可能导致材料内部结构变形,无法恢复原状,弹性下降。
湿度与灰尘
吸湿性:TPR材料易吸湿,水分可能导致分子链间氢键断裂,降低弹性。
灰尘污染:灰尘附着在材料表面或渗入内部,可能阻碍分子链运动,影响弹性回复。
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