动态硫化硅胶基热塑性弹性体的制备、 相态调控及结构-性能关系

基本信息
批准号:51673014
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:宁南英
学科分类:
依托单位:北京化工大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:乔望,吴汉光,孙海斌,花月庆,张文乾,赵鹏程
关键词:
热塑性弹性体硅橡胶动态硫化结构性能关系相态结构
结项摘要

Silicone rubber (SiR)/thermoplastic polyurethane (TPU) thermoplastic vulcanizates (TPVs), as a special class of thermoplastic elastomers (TPEs) prepared by dynamic vulcanization, is of extremely comfortable body touch and good wear resistance, and thus it is particularly suitable for the application of wearable smart devices and medical equipment. The key to prepare SiR/TPU TPV is to ensure that the high content of SiR with low viscosity and low surface energy can form dispersed rubber particles with both high crosslinking degree and small size during the process of the rapid melt blending of SiR with TPU. In this project, we will study and reveal the formation mechanism of the phase structure and the factors affecting the phase structure of SiR/TPU TPV during dynamic vulcanization by using a self-designed twin-screw extruder with high length/diameter ratio and powerful shear force, which is capable of taking out the blends online. We will then build up the relationship between the complex micro phase structure and mechanical properties, elasticity, rheological properties to provide guidance for the design and preparation of high-performance TPV. On the other hand, we will realize the matching of highly cross-linking and fast broken up under shearing force of SiR and will solve the problem of phase inversion during dynamic vulcanization through compatibilizing of SiR and TPU, designing formulation, and optimizing dynamical vulcanization technique. We will then design and prepare high performance SiR/TPU TPV with small size SiR phase dispersed in TPU matrix, and inventing our own technologies. 5-8 high-level scientific papers are expected to be published in foreign academic journals and 2-3 invention patents are expected to be applied.

硅橡胶(SiR)/热塑性聚氨酯(TPU)热塑性硫化橡胶(TPV) 是利用动态硫化反应共混技术制备的热塑性弹性体,它具有极其舒适的人体触感和耐磨性,特别适用于可穿戴智能设备、医疗器材等应用领域。如何保证低粘度、低表面能、高含量SiR在快速共混过程中动态高度交联并形成精细分散相结构是设计制备SiR/TPU TPV的关键。本项目拟采用自主设计的高长径比高剪切并可在线取料的双螺杆挤出机,研究揭示SiR/TPU TPV动态硫化过程中相态形成机理及影响因素,建立复杂微相结构与力学性能、弹性、流变性能的关系,对设计制备高性能TPV具有实际指导意义。另一方面,拟通过增容、配方设计和动态硫化工艺优化,解决SiR相在动态硫化过程中高度交联与快速剪切破碎的匹配及实现相态反转的难题,设计制备具有精细相态结构的高性能SiR/TPU TPV,形成自主技术。预期发表5~8 篇高水平研究论文,申请发明专利2~3件。

项目摘要

硅橡胶(SiR)/热塑性聚氨酯(TPU)热塑性硫化橡胶(TPV) 具有极其舒适的人体触感和耐磨性,特别适用于可穿戴智能设备、医疗器材等应用领域。开发SiR与TPU的增容技术,并保证低粘度、低表面能、高含量SiR在快速共混过程中动态高度交联并形成精细分散相结构是设计制备SiR/TPU TPV的关键。本项目通过自制多嵌段共聚物增容剂和硅烷碳量子点,解决了SiR与TPU共混物的增容难题;揭示了动态硫化制备SiR/TPU TPV的相态形成机理及影响因素;通过增容、配方设计和动态硫化工艺优化,制备了具有精细相态结构且力学性能、弹性和流变性能均优异的的SiR/TPU TPV,与国际同类产品性能相当,指导合作企业建成了千吨级SiR/TPU TPV工业化生产线。发表学术论文6篇,申请/授权发明专利5件。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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