热塑性聚酰胺弹性体的扩链反应及发泡行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.003

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 14-20.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.003

热塑性聚酰胺弹性体的扩链反应及发泡行为研究

温慧¹, 马宇飞¹, 信春玲¹^,²(), 何亚东¹^,²()

^1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029
^2.高分子材料加工装备教育部工程研究中心，北京 100029

收稿日期:2021-03-12 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27

Study on Chain Extension and Foaming Behaviors of Thermoplastic Polyamide Elastomer

WEN Hui¹, MA Yufei¹, XIN Chunling¹^,²(), HE Yadong¹^,²()

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.Engineering Research Center for Polymer Processing Equipment，Ministry of Education，Beijing 100029，China

Received:2021-03-12 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: XIN Chunling,HE Yadong E-mail:xincl@mail.buct.edu.cn;heyd@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用环氧型扩链剂KL-E4370对热塑性聚酰胺弹性体（TPAE）进行了扩链改性，通过旋转流变仪、差示扫描量热仪（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）等对扩链前后TPAE的流变性能、结晶性能和发泡性能进行了表征，并研探讨了扩链反应的机理。结果表明，TPAE的熔体黏弹性较差，可发性差；加入扩链剂能够有效提高TPAE的支化程度；通过对TPAE进行扩链改性可使其复数黏度增加一个数量级以上，提高熔体黏弹性，从而增大发泡倍率，拓宽发泡温区，改善泡孔破裂及合并问题；但扩链后TPAE的结晶性能下降，起始结晶温度降低20 ℃左右，使得泡孔收缩情况明显；扩链剂含量为1 %（质量分数，下同）的TPAE泡沫的发泡倍率从纯TPAE的5.5倍增加到了约9倍，泡孔直径达50 μm。

关键词: 热塑性, 聚酰胺, 弹性体, 扩链, 发泡

Abstract:

In this study， an epoxy?type chain extender （KL-E4370） was used to modify the thermoplastic polyamide elastomer （TPAE）. The rheological， crystalline， and foaming properties of TPAE before and after the chain extension were investigated using a rotating rheometer， differential scanning calorimeter and scanning electron microscope， and the corresponding chain extension reaction was studied， too. The results indicated that the molten TPAE has poor thermal and foaming properties. The introduction of chain extender can effectively increase the branching level of TPAE. After modification， the complex viscosity of TPAE was increased by more than one order of magnitude， the foaming rate was increased， the foaming temperature zone was widened， and the bubble rupture and merging problems were effectively overcome. However， the crystallization performance of TPAE decreased， and the initial crystallization temperature decreased by about 20 °C， resulting in obvious shrinkage of the bubble. When the content of chain extender was 1 wt%， the foaming rate of TPAE increased from 5.5 times to approximately 9 times， and the diameter of the bubble reached 50 μm.

Key words: thermoplastic, polyamide, elastomer, chain extension, foaming

中图分类号:

TQ323.6

温慧, 马宇飞, 信春玲, 何亚东. 热塑性聚酰胺弹性体的扩链反应及发泡行为研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 14-20.

WEN Hui, MA Yufei, XIN Chunling, HE Yadong. Study on Chain Extension and Foaming Behaviors of Thermoplastic Polyamide Elastomer[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 14-20.

图/表 19

图1 TPAE的流变性

Fig.1 Rheological behavior of TPAE

图2 TPAE的DSC曲线

Fig.2 DSC curves of TPAE

图3 TPAE的发泡倍率和表观密度

Fig.3 Foaming rate and apparent density of TPAE

图4 TPAE泡孔的SEM照片

Fig.4 SEM image of foamed samples

图5 扭矩?加工时间曲线

Fig.5 Torque?processing time curve

样品名称	反应峰面积	反应峰斜率
TPAE?0.5	18.4	0.065
TPAE?1	42.0	0.092
TPAE?1.5	77.7	0.088

表1 扩链反应参数表

Tab.1 Parameters of chain extension

图6 TPAE与KL?E4370的反应过程示意图

Fig.6 Reaction mechanism for TPAE and KL?E4370

图7 复数黏度?角频率曲线

Fig.7 Complex viscosity?angle frequency curves

扩链剂含量/%	复数黏度/Pa·s
0	1 116
0.5	1 853
1.0	2 453
1.5	7 083

表2 角频率为0.628 rad/s时不同样品的复数黏度

Tab.2 Complex viscosity of different samples at an angular frequency of 0.628 rad/s

图8 储能模量?角频率曲线

Fig.8 Storage modulus?angle frequency curves

图9 tanδ?角频率曲线

Fig.9 tanδ?angle frequency curves

图10 Cole?cole图

Fig.10 Cole?cole curves

图11 降温结晶曲线

Fig.11 Crystallization curve during cooling

图12 升温熔融曲线

Fig.12 Melting curve during heating

样品名称	熔点温度/℃	熔融焓/J·g^-1	起始结晶温度/℃
TPAE	185	18.32	83
TPAE?0.5	183	15.81	84
TPAE?1	182	13.82	79
TPAE?1.5	181	12.74	57

表3 样品的结晶性能

Tab.3 Crystallization performance of the sample

图13 样品的发泡倍率

Fig.13 Foaming rate of the sample

图14 收缩前后的发泡样品

Fig.14 Picture of foamed samples before and after shrinkage

图15 不同TPAE样品的SEM照片

Fig.15 SEM images of different TPAE samples

图16 不同TPAE样品的泡孔直径和密度

Fig.16 Diameter and density curve of the cells of different TPAE samples

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