聚酯型热塑性弹性体

聚酯型热塑性弹性体 聚酯型热塑性弹性体(thermoplastic polyether ester elastomers)是一种线型嵌段共聚物，它是热塑性弹性体中引起普遍重视的新品种。这种材料除了具有硫化橡胶所特有的性能，特别是在室温和低温条件下的抗压及耐屈挠性优越外，兼有热塑性塑料的加工特性。 目前世界上有美国Du Pont公司，荷兰AKIO Chemic公司、日本Toyobo公司等生产聚酯型热塑性弹性体。Dn Pont公司生产的商品牌号为Hytrel，按照硬度的不同，有一系列的品种，以硬度(邵尔)分别为40D、55D、63D、72D。根据不同的使用要求，又分为各种型号。表20-24为工业化Hytrel的型号、性能和用途。 表20-24  工业化生产的Hytrel聚合物① 型  号 硬度 简    介 性      能 用    途 4055 40D 通用型模压与挤出树脂 耐低温，抗冲击，弹性好，耐曲挠。在适中温度下耐油、耐溶剂。温度范围：-51～107℃   管子、软管、薄膜、板材、胶带、汽车装饰部件、密封件、齿轮、其它模压部件 4056 40D 非污染型模压与挤出级 耐低温，抗冲击，弹性好。耐曲挠。在适中温度下耐油、耐溶剂。温度范围：-51～107℃   管子、软管、薄膜、板材、胶带、汽车装饰部件、密封件、齿轮、其它模压部件 5526 55D 通用型非污染模压级，也有些适用于挤出成型 有很好的高低温综合性能，如柔软、耐冲击、抗蠕变、耐曲挠、耐磨耗、耐油与溶剂。温度范围：-51～149℃   管子、软管、薄膜、板材、胶带、汽车装饰部件、密封件、齿轮、其它模压部件 5555  HS 55D 热稳定级，可长时间在131℃上的温度下位用，包括在油中使用 有很好的高低温综合性能，如柔软、耐冲击、抗蠕变、耐曲挠、耐磨耗、耐油与溶剂。改善了在热空气和热油中的使用性能。温度范围：-51～149℃   液压软管和管子、各种配件、炉子及其它热区使用的胶带 5556 55D 非污染挤出级适用于某些模压制品 与5526相同，用于彩色制品   液压软管和管子、各种配件、炉子及其它热区使用的胶带。主要用于管子与软管、各种异形件与其它挤出件 HTX-4275 55D 5556型的改性品种 提高了溶融粘度，以保证吹塑成型的型坏稳定 容器、其它吹塑成型制品 6345 63D 通用型模压与挤出级 气密性与液密性优异，耐油与溶剂的性能很好，有优良的耐磨耗、耐冲击和抗蠕变性能。温度范围：-51～163℃。可长时间地在131℃以上的温度下曝露 管子、软管、薄膜、挤出异形体、齿轮、燃料油箱 6346 63D 非污染模压与挤出级 气密性与液密性优异，耐油与溶剂的性能很好，有优良的耐磨耗、耐冲击和抗蠕变性能。温度范围：-51～163℃。可长时间地在131℃以上的温度下曝露 管子、软管、薄膜、挤出异形体、齿轮、燃料油箱 7246 72D 通用型非污染模压与挤出级 非污染型树脂，具有最低的渗透性和最好的耐用油与溶剂性能。温度范围：-51～163℃。可长时间地在131℃以上的温度进行混炼 管子、软管、薄膜、挤出异形体、齿轮、燃料油箱 HTG-4450 （添加剂）   耐燃母炼胶 用于各种品级的热塑性橡胶，含有67%（重量）的阻燃材料。建议每75份Hytrel添咖25份HTG-4450   HTG-3539 （添加剂）   母炼胶，提高了热老化与油老化能力 与Hytrel熔融混合，保证了制品在131℃以上的温度长期使用时的耐热老化性能   10MS   水解稳定剂母炼胶 在湿热环境中应用于其它品级，使下降到10～1   ①几种硬度从邵尔A92到邵尔D72的Hytrel热塑性弹性体也可生产。还有一些用以改善性能的其它添加剂母炼胶。 一、合    成 聚酯型热塑性弹性体通常是由二羧酸及其衍生物、长链二醇(分子量600～6000)及低分子量二醇混合物通过熔融酯交换反应制备的。其中象对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-丁二醇、聚环氧丁烷二醇等，由于原料易得，制得的产品性能优良，因而被优先采用。 二、结构特征 由对苯二甲酸二甲酯、聚四亚甲基乙二醇醚和1，4-丁二醇通过酯交换反应得到的是长链的无规嵌段共聚物。这种共聚物除了含有对苯二甲酸和可聚合的聚四亚甲基乙二醇醚反应生成的链段较长的无定形软段外，尚含有对苯二甲酸和低分子二醇反应生成的结晶的短链硬段结构。在聚酯型热塑性弹性体中受热可变的物理“交联”，就是短的结晶链段所起的作用。 根据电子显微观察，聚酯型弹性体在低于结晶相熔点时，同样具有相分离结构，如图20-15所示。连续相由软段以及链长度不够或链缠结而不能结晶的其它聚酯嵌段构成。结晶相彼此相连。示差扫描量热法(DSC)绘制的热图如图20-16所示。对于硬度(邵尔D)为55，硬段含量58%(重量)的共聚物来说，显示了两个温度转化点：约-50℃为无定形相的玻璃化转变点(Tg)，约200℃为结晶熔点(Tm)。聚酯型热塑性弹性体的低玻璃化温度和高结晶熔点，是这种聚合物使用温度范围宽的重要原因。 三、性    能 聚酯型热塑性弹性体具有一系列的性能，这些性能是指弹性好，抗屈挠性能优异，耐磨以及使用温度范围宽。此外还具有良好的耐化学介质、耐油、耐溶剂及耐大气老化等性能。 (一)基本物理机械性能 现以美国Du Pont公司的四种不同硬度的Hytrel 40D、55D、63D、72D，展示聚酯型热塑性弹性体的基本物理机械性能。表20-25的数据表明，四种不同硬度的Hytrel既有高的模量，又有良好的耐曲挠性能。 表20-25  聚酯型热塑性弹性体的物理机械性能   ASTM试验 Hytrel40D Hytrel55D Hytrel63D Hytrel72D 拉伸强度，MPa 扯断伸长率，% 100%定仲应力，MPa 25%，压缩应力，MPa 弯曲模量(22.5℃)，MPa 压缩永久变形，% (700℃×22h热处理后) 撕裂强度，kN/m   切口   裁刀B   裁刀C 德墨西亚曲挠，万次 Taber磨耗，mg/1000转 Cs-17轮，ke负荷 H-18轮，ke负荷 NBS磨耗，标准% 脆性温度，℃ 软化点(Vicot)，℃ 密度，kg/m3 巴肖氏弹性，% D-638 D-638 D-412 D-695 D-790 D-412 D-470 D-624 D-624 D-813 D-1044 D-1044 D-1630 D-746 D-1525 D-720 25.5 450 6.4 13.8 48.3 <8 29.8 110.4 122.5 20 3 100 800 <-34.5 234 1170 62 38.0 450 14.5 30.0 207 38 35 163.6 157.5 7 5 64 3540 <-34.5 356 1200 53 39.3 350 18.6 — 345 50 — 184.6 148.8 不适用 8 160 2300 <-34.5 363 1220 43 39.3 350 28.3 — 517.5 不适用 — 不适用 不适用 不适用 13 — — <-34.5 397 1250 不适用 聚酯型热塑性弹性体系列产品，其弹性和刚性介于橡胶和塑料之间，硬度为40D的 Hytrel，其巴肖氏弹性超过60%，显示了这类弹性体材料弹性高的突出优点。 与其它热塑性弹性体相比，在低应变条件下，聚酯型热塑性弹性体模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高。这在以模量为重要设计因素时，缩小制品的横切面积，减少材料的用量是有利的。应变分别为10%和20%和各种不同硬度的Hytrel的拉伸应力随温度变化如图20-17和图20-18所示。 由图可见，在应变较小的条件下，这些不同硬度的Hytrel仍然保持优异的抗拉伸性能，这就使得聚酯型热塑性弹性体可以在相当大的温度范围内具有使用价值。 INCLUDEPICTURE "D:\\我的文档\\聚酯型热塑性弹性体.files\\聚酯型热塑性弹性体2.files\\xjgysc-1-p1019-t2.jpg" \* MERGEFORMATINET 与其它热塑性弹性体相比，Hytrel具有弯曲模量高的特点，因而这些材料适用于制备悬臂梁等制件。表20-26为Hytrel与聚氨酯耐弯曲疲劳性能的比较。表中数据表明，由于Hytrel具有高弹性和低生热性能，从而表现为优异的抗裂口增长性能。 表20-26  Hytrel与聚氨酯的耐弯曲疲劳性能的比较 (数据由DeMattia与Ross弯曲试验①测得)   硬度 (ASTM D-2240) DeMattia弯曲试验，刺破的样品(ASTM D-813)破坏弯曲，千次 Ross弯曲试验刺破的样品(ASTM D-1052)切口增长5倍，千次 23℃ 121℃ 23℃ -40℃ Hytrel TPU-ESTER TPU-ESTER TPU-ESTER Hytrel TPU-ESTER Hytrel 40D(92A) 80 91 90 55 55 63 216 1.5 216 3 72 1.5 — 108 1.5 18 当即 18 当即 — >300② 30 >300② 144 >300② 84 280 >12③ 当即④ 当即 当即 >12④ 当即 当即 Hytrel TPU-ESTER TPU-ESTER TPU-ESTER Hytrel TPU-ESTER Hytrel 40D(92A) 80 91 90 55 55 63 216 1.5 216 3 72 1.5 — 108 1.5 18 当即 18 当即 — >300② 30 >300② 144 >300② 84 280 >12③ 当即④ 当即 当即 >12④ 当即 当即 注：性能数据系用注射成型的试验样品测定。     ①刺破的样品。     ②曲挠30万次之后刺破部分的长度不变。     ③切口增长3倍后试验终止。     ④切口增长4倍后试验终止。 表20-27为四种硬度的Hytrel与聚氨酯压缩模量及拉伸模量的比较。由表可见，硬度相同时，Hytrel的压缩模量与拉伸模量比聚氨酯高得多，用相同硬度的Hytrel和聚氨酯制作同一零件，前者可以承受更大的负载。 表20-27  四种硬度的Hytrel与聚氨酯压缩模量及拉伸模量的比较   硬度(ASTM D-2240) 压缩模量(MPa(1bf/in2)(ASTM D-695) 拉伸模量(MPa(1bf/in2)(ASTM D-638) Hytrel TPU-ESTER TPU-ESTER Hytrel TPU-ESTER TPU-ESTER Hytrel Hytrel 40D(92A) 91A 90A 55D 55D 55D 63D 72D 51.0 (7400) 27.6(4000) 33.1(4800) 86.2(12500) 60.7(8800) — 138(20000) — 53.8(7800) 38.6(5600) 38.6(5600) 138(20000) — — 345(50000) 517(75000) 注：1．性能数据采用注射成型的试验样品测定。     2．拉坤强度为兆帕(MPa)。 聚酯型热塑性弹性体低温柔顺性好，低温冲击强度高，表20-28为三种硬度的Hytrel在室温和低温两种情况下与聚氨酯及增塑尼龙11的抗冲击性能的比较。数据表明，该材料的抗冲击强度比其它材料要好。     表20-28  三种硬度之Hytrel的扰冲击性能在两种温度下与聚氨酯和增塑尼龙11的比较 材料 抗冲击性能   硬度ASTM D-2240 悬臂梁冲击强度(ASTM D-256),法)N·m/m Gardner冲击强度①N·m(-40℃) 不带切口的 有切口的 23℃ -40℃ 23℃ -40℃ Hytrel TPU-ESTER Hytrel 增塑尼龙11 Hytrel 55D 55D 63D 65D 72D 1068 未破裂 >1015 未破裂 >1068 未破裂 >1015 未破裂 2136 未破裂 >1068 未破裂 >1068 未破裂 >1068 未破裂 801 2136 未破裂 >1068 未破裂 >908 未破裂 >1068 未破裂 27 208 >1068 未破裂 37 27 32 43 214.0 无数据 133.3 81.6 111.5 注：性能数据系根据注射成型试验样品测定。     ①系根据1.91mm(75mil)胶板测定。 在低应变匣用条件下，聚酯型热塑性弹性体具有优异的耐疲劳性能，且滞盾损失少。滞后性能好也是聚酯型热塑性弹性体的一大特点。这一特点与高弹性相结合，因此该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料，齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带均可采用。 (二)化学稳定性和耐介质性能 聚酯型热塑性弹性体在很多不同条件下，如在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下，化学稳定性优良。象大多数热塑性弹性体一样，在紫外光作用下会发生降解，因此对于室外应用或制品受阳光照射的条件，配方中应活加紫外光防护助剂，其中包括炭黑和各种颜料或其它屏蔽材料。酚类防老剂和苯并三唑型紫外光屏蔽剂并用，能够有效地起到防护紫外光老化作用。 表20-29  Hytrel热塑性弹性体耐化学品的能力 化  学  品 能    力 化  学  品 能    力 乙酸(20%) 乙酸(30%) 冰醋酸 冰醋酸(38℃) 乙酸酐 丙    酮 乙    炔 氯化铝溶液 硫酸铝溶液 氯化铵溶液 氢氧化铵溶液 硫酸铵溶液 硫酸铵溶液 乙酸戊酯 戊    醇 苯    胺 ASTM1号油(140℃) ASTM2号油(149℃) ASTM参比燃料油A(70℃) ASTM参比燃料油(70℃) ASTM参比燃料油C ASTM参比燃料油C(70℃) ASTM参比燃料油C(70℃) 沥    青 氢氧化钠溶液 啤    酒 苯 苯 硼吵溶液 硼酸溶液 溴、无水液体 丁    烷 乙酸丁酯 乙酸丁脂 氯化钙溶液 氢氧化钙溶液 次氯酸钙溶液(5%) 二硫化碳 二硫化碳 二氧化碳 一氧化碳 四氯化碳 四氯化碳 四氯化碳 蓖麻油 蓖麻油 氯气(干) 氯气(湿) A A A B T A A T T A T B(40 、50 、63D) A(72D) B A C A A A A A B(40 、55D) A(63 、72D) T T A B(40 、55D) A(63 、72D) A A X A B(40 、55D) A(63 、72D) A T A B(40 、55D) A(63 、72D) A A C(40D) B(55 、63D) A(72D) B(40 、55D) A(63 、72D) X X 氯乙酸 氯    苯 氯    仿 氯    仿 氯磺酸 拧檬酸溶液 氯化铜溶液 硫酸铜溶液 棉子油 环己烷 邻苯二甲酸二丁酯 癸二酸二乙酯 邻苯二甲酸二辛酯 表氯醇 乙酸乙酯 乙酸乙酯 乙    醇 氯乙烷 氯乙烷 二氯己烯 二氯乙烯 乙二醇 环氧乙烷 氯化铁溶液 氟硅酸 甲醛(40%) 甲    酸 氟里昂-11 氟里昂-12 氟里昂-113(55℃) 氟里昂-114 汽    油 胶    水 甘    油 正己烷 肼 盐酸(20%) 盐酸(37%) 氢氰酸 氧氟酸(48%) 氢氟酸(75%) 氢氟酸酐 氢 硫化氢 异辛烷 异丙醇 JP-4喷气燃料油 煤    油 X X C(40 、55D) B(63 、72D) C A A A A A A A A X B(40 、55 、63D) A(72D) A C(40 、55D) B(63 、72D) C(40 、55D) B(63 、72D) A A T T B B A A A A A A A A C B C T X X X A A A A A T 化  学  品 能    力 化  学  品 能    力 漆用溶剂 漆用溶剂 乳    酸 亚麻子油 润滑油 氯化锰溶液 氢氧化锰溶液 氯化汞溶液 汞 甲    醇 甲乙酮 中乙酮 二氧甲烷 矿物曲 石脑油 萘 萘 硝酸(10%) 硝酸(30%) 硝酸(60%) 硝酸(70%) 发烟硝酸 硝基苯 油  酸 发烟硫酸(20～25%) 棕搁酸 全氯乙烯 全氯乙烯 苯    酚 酸浸溶液(20%硝酸、4%HF) 酸浸溶液(17%硝酸、4%HF) 重铬酸钾溶液 氢氧化钾溶液 PYDRAUL312① 吡    啶 SAE10油 海    水 B(40、55D) A(63、72D) T T A T T T A A B(40、55D) A(63、72D) C A A B(40、55D) A(69、72D) B C C C C C A C A C(40、55D) B(63、72D) C X X T A A X A A 硅润滑油   SKYDROL500②   皂溶液   氯化钠溶液   重铬酸钠(20%)   氢氧化钠(20%)   氢氧化钠(46.5%)   次氯酸钠(5%)   豆    油   氯化亚锡(15%)   藻汽(100℃)   蒸汽(110℃)   硬脂酸   苯乙烯   熔融硫   二氧化硫(液体)   二氧化硫(气体)   硫酸(50%以下)   硫酸(50%以上)   发烟硫酸(20%发烟硫酸)   亚硫酸   丹宁酸(10%)   酒石酸   四氢呋喃   四氢呋喃   甲    苯   甲    苯   三氯乙烯   三氯乙烯   三乙醇胺   磷酸三钠溶液   桐油   水(70℃)   水(100℃)   二甲苯   二甲苯   氯化锌溶液 A A   A   A T A   B   A T   T   B   C T   X   T T T A   C C   B   A   T   B(40、55D)   A(63、72D)   B(40、55D)   A(63、72D)   C(40、55D)   B(63、72D)   C   A T   A   B   B(40、55D)   A(63、72D) A 化    学   品 浸泡时间d 浸泡温度℃ 体积溶胀，% Hytrel40D Hytrel55D Hytrel63D Hytrel72D 油与液压液 ASTM1号油 ASTM3号油 乙二醇 PYDRAUL312① SKYDROL500② 溶剂与燃料油 ASTM参比燃料油C 7 7 7 7 7 7 100 100 22 100 100 22 2 23 <1 110 — 55 2 11 <1 31 22 24 <1 6 <1 20 15 15 <1 4 <1 15 — 9 化   学   品 浸泡时间d 浸泡温度℃ 体  积  溶  胀，% Hytrel40D Hytrel55D Hytrel63D Hytrel72D 正丁醇   CELLOSOLVE乙酸酯③   异辛烷   甲基异丁基甲酮   二甲苯 卤化烃   氟昂113④   全氯乙烯   三氯乙烯 酸与碱   冰醋酸   乙酸(5%)   浓甲酸   甲融(50%)   氢氧化钠(20%) 硫酸(20%) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 22 22 22 22 22 22 22 22 38 38 22 23 22 22 18 40 8 42 88 19 81 溶解 无数据 无数据 57 11 ＜1 ＜1 11 19 5 19 36 7 32 67 39 ＜1 31 8 ＜1 ＜1 5 13 <1 14 20 2 19 41 22 <1 无数据 无数据 ＜1 ＜1 2 6 <1 6 13 <1 10 25 16 <1 无数据 无数据 ＜1 ＜1  ①PYDRAUL 312，按压液。乙硅醚液体。Chevron chemical Co．Ornate Division，San Franciso，CA．     ②SKYDROL 500B，磷酸酯。Monsanlo Chemical CO.，St．Louis，MO．     ③CELLOSOLVE乙酸酯。乙二醇-乙基乙酸乙酯。Union Carbide Corp.，New York，NY．     ④氟里昂113，三氯三氟乙烷。E．I．du Pont de Nemours＆Company，Wilmington，DE．     表中列举数据概括了多种化学品对Hytrel聚酯弹性体的影响。一般规律是，Hytrel弹性体耐化学品的能力随其硬度的提高而提高。表中听示之耐化学品的能力，如无特别注明，适合于各种不同硬度的Hytel热塑性弹性体。     耐化学品的能力代号：     A—影响小或无影响；     B—有小到中等程度的影响；     C—有严重影响；     T—无数据，似有较小影响；     X—无数据，似有严重影响。     耐化学品的能力系指22℃，否则，将特别注明。化学品水溶液的浓度系指饱和溶液，特别注明者除外。 聚酯型热塑性弹性体具有良好的抗水解性能，在70℃时抗水解性能仍然保持较好。添加聚碳酰亚胺稳定剂可以明显改善其抗水解性能。添加聚碳酰亚胺抗水解剂的Hytrel 55D样  品，在水中浸泡六个月后拉伸强度保持率为64%，断裂伸长率保持率为98%。 聚酯型热塑性弹性体耐各种介质的性能也是十分优异的。对于硬度高于55D的各种聚酯型热塑性弹性体，高极性有机溶剂(酯、酮，胺等)对它均无影响，对于硬度为40D和55D的聚酯型热塑性弹性体，极性有机溶剂对它们有中等程度的溶胀作用；非极性介质如水和各种油类，即使在较高的温度条件下也不起作用。 聚酯型热塑性弹性体对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能是好的。但是，苯酚、低分子量有机酸和某几种氯代烃对它会发生作用，作用的程度随材料硬段含量(即硬度)的增高而减弱。表20-29为聚酯型热塑性弹性体Hytrel耐化学药品的能力。表20-30和表20-31分别为Hytrel硬度为72D和40D的材料在各种不同化学药品中性能变化。  表20-30  Hytrel 72D的物理性能在不同化学品中的变化 化  学  品  名  称 浸泡时间d 浸泡温度  ℃ 扯伸强度①(浸泡后为原有的)% 伸长率①(浸泡后为原有的)% 体积增加 % 抽与液压液   ASTM1号油   ASTMl号油   ASTM3号油   ASTM9号油 自动传输液   A型   A型 自动传输液   F型   F型   PYDRAUL312 溶剂与燃料油   ASTM参比燃料油B   ASTM参比燃料油B   ASTM参比燃料油C   ASTM参比燃料油C   正丁醇   CELOSOLVE乙酸酯   异辛烷   JP-4气燃料油   JP-4气燃料油   甲基异丁基甲酮   二甲苯 卤化烃   四氯化碳   氟里昂113   全氯乙烯   三氯乙烯 酸与碱   冰醋酸   乙酸(5%)   氨氧化钠(20%)   氢氧化钠(10%)   硫酸(20%)   硫酸(10%) 其    它   苯    胺   邻苯二甲酸二丁醋   乙二醇   甲苯二异氰酸酯(2，4-异构体)   WESSON油 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 121 150 121 150 121 150 121 150 121 22 50 22 50 22 22 22 22 38 22 22 22 22 22 22 38 38 22 252 22 22 22 22 22 22 22 83 98 92 83 97 101 98 99 97 102 94 99 104 108 104 98 107 112 109 99 109 106 102 98 93 107 90 109 110 102 82 98 100 110 101 62 88 62 31 70 96 74 94 121 104 10 104 103 112 112 112 103 106 112 101 109 110 104 93 100 113 104 110 117 110 88 112 114 104 110 <1 1 5 6 1 2 2 2 15 4 9 9 12 2 6 <1 <1 <1 6 13 7 <1 10 25 16 <1 <1 <1 <1 <1 31 <1 <1 6 <1 ①这些性能 是于室温下测定的，应变速率为51mm/min(2in/min)，所用哑铃状试片系从在标准条件下注射成型的胶板中裁切下来的。 原有性能：拉伸强度为39.30MPa(50700 lbf/in2)， (22℃)    伸长率为350%，           100%定伸应力为17.2MPa(2500lbf/in2)。 表20-31  Hytrl 40D的物理性能在不同化学品中的变化 化学品名称 浸泡时间d 浸泡温度 ℃ 拉伸强度(浸泡后为原有的) % 伸长率(浸泡后为原有的) % 100%定体应力(浸泡后为原有的) % 体积增加    % 油与液压液 ASTMl号油 ASTM1号油 ASTM3号油 ASTM3号油 原油(阿尔及利亚) PYDRAUL312 PYDRAUL312 URSA油 URSA油 7 7 7 7 3 7 7 7 7 22 100 22 100 70 22 100 22 100 100 83 99 78 108 90 50 112 93 101 103 107 96 101 112 104 110 104 99 111 95 100 无数据 78 44 100 110 <1 2 8 23 21 40 5 1 5 原有性能：拉伸强度为25.51MPa(3700lbf/in2)， (22℃)    伸长率为450%，     100%定伸应力为7.584MPa(1100lbf/in2)。 (三)电性能和抗辐射性能 聚酯型热塑性弹性体介电性能一般，适于低电压场合使用。表20-32为常温下Hytrel的电性能数据，电性能随湿度不同梢有变化，表20-33为Hytrel 55D和63D两种不同硬度材料在五种温度条件下的电性能。随着温度的升高，体积电阻率下降，介电常数上升，功率因数上升的幅度较大。 聚酯型热塑性弹性体具有优良的抗辐射性能，这为该材料用于核辐射开辟了新的应用领域。表20-34为三种不同硬度的Hytrel抗辐射性能。数据表明，经过105Gy(107rad)的高能辐照，Hytrel的拉伸强度及定伸应力变化不大，不致影响材料的使用。 表20-32  室温下Hytrel聚合物的电性能 电  性  能 ASMT试验方法 Hyirel40D Hytrel55D Hytrel63D Hytrel72D 介电强度，MV/m 22℃，50%相对湿度 22℃，100%相对湿度 功率因数(1kHz)，% 22℃，50%相对湿度 22℃，100%相对湿度 介电常数(1kHz) 22℃，50%相对湿度 22℃，100%相对湿度 体积电阻率，Ω·cm 22℃，50%相对湿度 22℃，100%相对湿度 D-149 150 150 257 35.4 34.0 0.66 0.77 5.97 6.01 2.25×1013 1.11×1013 33.3 29.5 0.82 0.87 4.6 4.9 5.6×1013 3.0×1013 32.1 30.9 0.80 0.91 4.85 4.96 1.43×1013 1.01×1012 25.4 — — — 4.16 — 4.45×1015 — 表20-33  Hytrel 55D和63D在五种温试下的电性能 温度，℃ 体积电阻率(ASTMD-257) Ω·cm 介电常数(1kHz)(ASTMD-150) 功率因数(ASTMD-150)，% 55D 63D     55D 63D 23 100 125 150 175 3.0×1013 9.3×109 6.0×109 2.6×109 1.0×109 1.43×1013 1.15×1010 1.19×1010 3.93×109 1.8×109 4.97 5.91 5.76 6.16 6.70 4.84 5.88 5.92 6.94 8.52 0.84 5.82 9.56 24.11 53.82 1.02 5.26 11.59 43.72 81.06 表20-34  Hytrel聚酯弹性全对于辐射电子束的稳定性   Hytrel  40D Hytrel  55D Hytrel  63D 原有性能   拉伸强度，MPa   伸长率，%   100%定伸应力，MPa   300%定伸应力，MPa 25.5 610 8.8 11.2 35.1 570 12.0 18.3 36.1 450 19.2 25.8 103Gy(105rad)辐射   拉伸强度，MPa   伸长率，%   100%定伸应力，MPa   300%定伸应力，MPa 22.8 595 8.2 11.2 30.4 525 13.6 11.5 36.3 425 48.9 26.4 104Gy(106rsd)辐射 拉伸强度，MPa 伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 24.1 600 8.8 11.7 29.5 530 13.6 17.2 33.8 430 18.5 26.9 105Gy(107rad)辐射   拉伸强度，MPa   伸长率，%   100%定伸应力，MPa   300%定伸应力．MPa 23.3 535 8.3 12.1 29.1 450 14.8 18.5 35.3 415 19.6 27.6 注：测试条件为3.2×1013J(3.2MeV)，温度30℃，湿度50% (四)老化性能 聚酯型热塑性弹性体具有优异的耐热性能。该材料在120℃以上温度使用时，其拉伸强度远远超过聚氨酯。添加紫外光屏蔽剂，其耐大气老化性能会明显提高。表20-35为Hytrel的热空气老化试验结果。结果表明，121℃热空气老化4周后，硬度为40D、55D和63D的三种材料拉伸强度保持率分别为67、83和70%，伸长率保持率分别为94、93和83%。在150℃热空气老化2周，材料的性能下降很大，就Hytrel 55D而言，拉伸强度保持率为33%，伸长率保持率为14%。但是经过稳定剂专门处理的聚合物，在150℃热空气老化2周，拉伸强度保持率为54%，伸长率保持率为67%，说明老化性能得到大大改善。 添加胺类防老剂，特别是RD即2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体类防老剂具有明显的效果。添加RD的Hytrel 5556 HS其耐老化性能较普通Hytrel 5556高8～10倍。 表20-35  Hytrel热空气老化性能   Hytrel  92A Hytrel  55D Hytrel  63D 原有性能 拉伸强度，MPa 伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 40.7 805 6.4 8.3 44.1 750 14.5 16.0 43.4 530 17.2 24.3 121℃老化四周后 拉伸强度，MPa 伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 27.6 760 6.4 8.8 36.9 700 16.4 16.5 30.3 440 19.2 19.5 150℃老化2周后 拉伸强度，MPa 伸长率，% 100%定伸应力，MPa     300%定伸应力，MPa — — — — 14.80 110 14.1 — 23.1 420 17.9 20.0 150℃老化2周后(此为经过处理的聚合物) 拉伸强度，MPa 伸长率，% 100%定伸应力，MPa     300%定伸应力，MPa — — — — 23.9 500 14.5 — — — — — 四、加    工 聚酯型热塑性弹性体兼有熔融稳定性好和结晶速度快的特点，因而具有良好的加工性，适应多种加工工艺，用热塑性塑料加工的工艺及方法如挤出成型、注射成型、吹塑成型、旋转成型、热成型及熔融浇铸成型等，都可能得到性能优异的最终产品。 聚酯型热塑性弹性体耐水性能好，与空气中的水分不发生反应，但是长时间置于空气中则很容易吸收水分。如果空气中湿度比较大，材料水分含量达到0.1%时，在使用前应进行干燥处理。 聚酯型热塑性弹性体剪切速率和表现粘度的关系见图20-19。  由图可见，在剪切速率较高时，例如注射成型和挤出成型所出现的情况，剪切速率对熔融粘度的影响是十分明显的；当剪切速率较低时，熔融粘度曲线平坦，接近牛顿流体，对加工是十分有利的。 (一)注射成型 各种硬度Hytrel聚酯型热塑性弹性体的熔点如下： Hytrel 40D  168℃    Hytrel 63D  206℃ Hytrel 55D  211℃    Hytrel 72D  213℃ 用注射成型技术可以加工成各种形状和尺寸的制品，一次注射量从几克到7kg。往复式螺杆型注射机由于能得到温度均匀一致的熔体而优先采用。Ram型机器不适用于进行聚酯型热塑性弹性体的注射成型；逐渐加热熔化的通用型螺杆注射机亦适用于加工聚酯型热塑性弹性体。如果物料输送途径短，则会造成剪切过热，而后发生热裂解。螺杆沟槽深度应逐渐变浅。推荐螺杆压缩比为3.0～3.5。压缩比过高，功率消耗大；压缩比过低，则不能使物料熔融均匀。螺杆的长径比在18：1～24：1之间。较高的长径比能保证得到混合均一的熔体。典型的注射成型条件如表20-36所示。 表20-36  典型的注射成型条件   40D(92A) 55D～63D 72D 柱塞温度，℃ 后部 中心 前部 注射口，℃ 熔融温度，℃ 螺杆速度，r/min 模型温度，℃ 周期，s 注射 升压 保持 154～171 171～188 171～193 171～199 171～199 60 27 20 2 30 199～216 216～232 216～238 216～238 216～238 60 38 10 2 30 210～227 227～243 227～249 227～249 227～249 60 52 10 2 30 表20-37  小型螺杆挤出机主要加工   40D(92A) 55D～63D 72D 筒体温度，℃ 第一段 第二段 第三段 机头温度，℃ 模具，℃ 熔融温度，℃ 155～165 170～180 170～180 170～180 170～180 170～190 195～210 210～225 210～225 210～225 210～230 210～230 205～210 210～215 215～225 215～225 215～230 215～230 (二)挤出成型 采用普通塑料挤出机可以将聚酯型热塑性弹性体挤出成型为片材、管材，电线包皮和薄膜。挤出机长径比一般为20：1～24：1。挤出机简体至少有三个独立控制的加热区。通常用于聚乙烯挤出的各种螺杆挤出机能够成功地用于挤出聚酯型热塑性弹性体。螺杆分为三个区，即加料区、压缩区和计量区。压缩比是指进料区螺纹深与计量区螺纹深之比。压缩比在2.7:1～4：1为好。聚酯型热塑性弹性体在小型螺旋挤出机上的挤出成型的主要温度参数如表20-37。 (三)其它成型工艺 聚酯型热塑性弹性体还可用旋转成型、吹塑成型和熔融浇注成型等成型工艺制造产品。如用旋转成型工艺加工球、小型充气无内胎轮胎等。旋转成型要求使用35目粉料，并在短时间内使物料加热到370℃。采用吹塑成型工艺需要共聚物具有高的熔融粘度和熔融强度。相应熔融指数要低。美国Du Pont公司的Hytrel HTG-4275是能满足吹塑成型的聚酯型热塑性弹性体。采用熔融浇铸成型工艺，加工费用低，能保证产品的尺寸稳定性。 五、应    用 1．液压软管、管线包覆层 用热塑性聚酯做成的软管具有强度高、柔软、使用温度范围宽、耐屈挠疲劳和蠕变低等特点，因而，适于多种场合下使用。如用Hytrel管与包皮制成的软管。即使很薄，强度也较大，温度使用范围可在-40～120℃。因为可以不加增塑剂，因而无增塑剂喷出胶管表面而使胶管表面变硬，不需要使用大量炭黑，胶料介电性能好，可以连续压出，无后硫化工序，可以减少设备投资，提高劳动生产率。 2．浇铸轮胎 利用旋转成型工艺可以浇铸小型充气轮胎，此轮胎具有强度高、耐屙挠疲劳和负载能力高等特点。 3．传动带 利用热塑性聚酯的高模量、低蠕变特点，可以用该材料制造传动带以代替织物一橡胶层压传动带，这种传动带可以在机器上直接续接，长度易于控制和调节。 4．其它用途 根据聚酯型热塑性弹性体性能特点，可以用于很多其它方面，如挠性联轴节、垫圈、防震制品、阀门衬里，以及高压开关、电线和电缆护套、配电盘绝缘子等电气零配件等。 附表  聚酯型热塑性弹性体主要品种牌号及生产厂家览表 品 种 牌 号 特     征 生 产 厂 家 国     别 Hytrel 4055 Hytrel 4056 Hytrel 5526 Hytrel 5556 Hytrel 5555HS Hytrel 6345 Hytrel 6346 Hytrel 7246 模压与挤出适用 模压、挤出适用 热稳定型 模压与挤出适用 模压与挤出适用 E.I.drpont de Nemours&Company 美国 品 种 牌 号 特     征 生 产 厂 家 国     别 Hytrel 10MS Hytrel G20UV Hytrel G30HS Hytrel G40CB Hytrel G4074 Hytrel G4766 Hytrel G6356 Hytrel HTG4275 Hytrel HTG4450 Hytrel HTG3539 水解稳定性母胶 紫外光稳定型 热稳定型 阻燃型母胶 耐热耐油母胶 E.I.du pont De Nemoars & company 美国 ペルプレン  H33 ペルプレン  H50 ペルプレン  H57 ペルプレン  H63 ペルプレン  H76 ペルプレン  H84 ペルプレン  P105M ペルプレン  P105B ペルプレン  P40H ペルプレン  P40B ペルプレン  S-1000 ペルプレン  S-2000 ペルプレン  S-3000 ペルプレン  S-6000 ペルプレン  S-9000   東洋纺绩 日本 ハィトレル      4056 ハィトレル      4057 ハィトレル      4766 ハィトレル      5557 ハィトレル      7246 ハィトレル HTC 2351 ハィトレル HTC 2551 ハィトレル HTC 2611 ハィトレル HTC 4275   東レデユポン 日本 ゲリラックス   大日本仁 化学工業 日本 Arnitel A04 102 Arnitel A04 900 Arnitel AV2 3605 Arnitel AV2 370 Arnitel T06 200 Arnitel T06 240 Arnitel TV4 260 Arnitel TV4 240   AK20 Mhemic 意大利