高体感相容性有机硅热塑性硫化胶的制备、结构及性能的研究
发布时间：2022-01-23 00:46
有机硅热塑性硫化胶（TPSiV）是经动态硫化（DV）后,大量的硅橡胶（VSR）呈分散相,分散在少量呈连续相的热塑性塑料基体中的新型特种热塑性弹性体。而VSR/聚氨酯（TPU）TPSiV因兼有VSR的低硬度、耐高低温、耐化学品性、高弹性和TPU突出的物理机械强度、良好的生物相容性等优势而广泛地应用于具有苛刻要求的穿戴设备、医疗器械等特殊领域。至今,国际上只有美国Dow Corning公司将TPSiV产业化,而国内则仍停留在实验室研究阶段。本文首先研究了VSR/TPU简单共混物的增容。接着分别以2,5-二甲基-2,5双（过氧化叔丁基）己烷（DBPH）过氧化物硫化体系、硅氢（Si-H）/铂（Pt）催化剂硫化体系制备VSR/TPU TPSiV,并对其微观相态结构和性能进行了研究。最后对基于过氧化物（DBPH）硫化体系制备的VSR/TPU TPSiV进行了产业化开发的研究。从以上研究工作中得到了下列重要的结论:（1）采用毛细管流变仪测试了不同牌号的VSR、TPU的流变性能,确定了牌号VSR 110-1、TPU 9380AU。（2）对比研究了不同用量的自制增容剂PDMS-PU、商业化EMA对VSR...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球TPE市场需求量及增长率
高体感相容性有机硅热塑性硫化胶的制备、结构及性能的研究2据美国GrandViewResearch咨询公司测算，亚太地区2017年TPE消费量约1900kt，2022年亚太地区市场总需求量将达2400kt，总产值超过78亿美元，年均增速6.7%，中国市场约占亚太市场份额的55%，亚太地区各类TPE产品市场需求量变化趋势预测如图1-2所示。图1-2亚太地区各类TPE产品市场需求量（kt）Fig.1-2Marketdemand(kt)forvariousTPEproductsintheAsia-Pacificregion1.2热塑性硫化胶（TPV）1.2.1TPV国内外研究进展为响应环保和节能要求，目前TPV是增长最快的TPE，并日渐取代基于石油不可回收的传统热固性橡胶。TPV是采用动态硫化（DV）技术，硫化橡胶（含量＞50%）被剪切破碎成微米级小颗粒分散在连续的塑料相（含量＜50%）中形成独特的海-岛相结构的TPE（汤琦等,2019）。TPV中塑料相呈连续相，可赋予其优良的热可塑性和反复加工特性，硫化橡胶相呈精细的分散相，可赋予其高弹性。因此成功制备高性能TPV的关键是实现相反转且橡胶相须以精细的尺寸均匀分散（刘聪等,2018,吴叔青等,2019,姚鹏军,2016）。过去，许多研究者对有关TPV的微相结构-性能关系进行了探索，为TPV系列产品的开发奠定了基矗2017年全球TPV市场需求约600kt，主要生产商有埃克森美孚化工（ExxonMobil原AES）、特诺尔爱佩斯（TeknorApex原DSM）、山东道恩高分子材料股份有限公司等，其中埃克森美孚全球市场占有率约90%，为该行业绝对领导者。北美为TPV主要消费市场，超过全球40%，亚太地区市场增速最快，预测年复合增长率7.4%。
海南大学硕士学位论文3图1-3是2012年至2020年全球TPV的消费增长趋势及消费结构。由图1-3知，全球TPV的消费量逐年大幅度增加，其中汽车行业占据消费量的60%以上，还广泛应用于在流体处理、日用消费品、医疗等领域。图1-3全球TPV消费增长趋势及消费结构（kt）Fig.1-3Consumptiongrowthtrendandconsumptionstructure(kt)ofglobalTPV除埃克森美孚外，美日欧还有TPV厂商约30家，多数规模较小且分散，我国TPV产业存在类似情况，现有TPV厂商超过20家，道恩股份扩产后年产能已达33kt，南京金陵奥普特高分子材料有限公司年产能8kt，张家港市美特高分子材料有限公司、中广核三角洲集团(苏州)特威塑胶有限公司、宝瑞龙高分子材料(天津)有限公司、金发科技股份有限公司等年产量都在3kt以下。2006年国内TPV的年消费量为10kt，得益于我国汽车工业的飞速发展和汽车轻量化工作的推进，2017年增长至约50kt，其中60%以上应用于汽车工业。TPV主要用于替代汽车的非轮胎橡胶件，如车窗密封条、防尘罩、进气系统、车身密封件、内外饰等。但是，受制于高档TPV生产技术门槛，绝大多数国内TPV产品质量距离汽车等行业的高要求尚有一定差距，特别是在高流动性和高弹性的兼顾方面较差，尤其是规模较小的TPV工厂，因为缺乏必要的生产设备和检测设备的投入，质量波动很大。此外，TPV还应用于医疗包装密封、电线电缆、胶管、胶带、轨道交通、铁道垫板等领域。随着技术和市场的发展，丁基橡胶和聚丙烯或者尼龙（IIR/PPTPV、IIR/PA）、丙烯酸酯橡胶尼龙（ACM/PA）、硅橡胶热塑性聚氨酯（VSR/TPU）等体系TPV新产品被开发、商业化，以埃克森美孚、道康宁公司（DowCorning）等公司处于领先地位，国内道恩股份在主要TPV新品的开发和推广方面也在跟进：IIR/PATPV（DVA）主要用?
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硫磺用量对MPU/TPEE动态硫化热塑性弹性体重复加工及热油老化前后物理机械性能的影响[J]. 李长皓,邓涛. 橡塑技术与装备. 2020(03)
[2]基于微观角度探讨TPO防水卷材结构与热老化性能的关系[J]. 观姗姗,王晓莉,李健,杨胜. 中国建筑防水. 2020(01)
[3]热塑性聚氨酯弹性体的无卤阻燃研究进展[J]. 王康琪,崔静宇,张咪,林福华,王新龙. 聚氨酯工业. 2019(06)
[4]双恶唑啉及环氧类扩链剂对TPEE的改性研究[J]. 李晶,张建,李庆男,孟楷,杨钟. 合成技术及应用. 2019(04)
[5]丁基橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的结晶和动态力学性能研究[J]. 汤琦,曹兰,宗成中. 橡胶科技. 2019(12)
[6]科思创将展示用于鞋垫3D打印的TPU材料[J]. 郭智臣. 化学推进剂与高分子材料. 2019(06)
[7]热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材在地下车库种植屋面上的应用[J]. 林涛. 中国建筑防水. 2019(11)
[8]汽车内饰热塑性聚烯烃弹性体（TPO）搪塑表皮性能及工艺研究[J]. 龙宇,蒋焕均,程冬霞. 汽车工艺与材料. 2019(09)
[9]不同种类促进剂对MPU硫化特性及MPU/TPEE TPV物理机械性能和门尼黏度的影响[J]. 李长皓,尤黎明,杜伟,邓涛. 橡塑技术与装备. 2019(17)
[10]TPO卷材在粮库屋面应用效果研究[J]. 谢和生. 粮油仓储科技通讯. 2019(04)
博士论文
[1]三元之丙橡胶/聚丙烯动态硫化热塑性弹性体的相态结构、形成机理与性能关系[D]. 吴汉光.北京化工大学 2016
[2]特种热塑性硫化胶的相态结构形成机理与结构性能关系[D]. 姚鹏军.北京化工大学 2016
硕士论文
[1]热塑性聚氨酯/硅橡胶共混材料的制备及其性能研究[D]. 疏红扬.青岛科技大学 2018
[2]基于超支化增容体系的硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体制备及性能研究[D]. 罗小刚.广东工业大学 2016
[3]聚氨酯/硅橡胶动态硫化热塑性弹性体的制备及性能研究[D]. 李善良.广东工业大学 2011
本文编号：3603245
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球TPE市场需求量及增长率
高体感相容性有机硅热塑性硫化胶的制备、结构及性能的研究2据美国GrandViewResearch咨询公司测算，亚太地区2017年TPE消费量约1900kt，2022年亚太地区市场总需求量将达2400kt，总产值超过78亿美元，年均增速6.7%，中国市场约占亚太市场份额的55%，亚太地区各类TPE产品市场需求量变化趋势预测如图1-2所示。图1-2亚太地区各类TPE产品市场需求量（kt）Fig.1-2Marketdemand(kt)forvariousTPEproductsintheAsia-Pacificregion1.2热塑性硫化胶（TPV）1.2.1TPV国内外研究进展为响应环保和节能要求，目前TPV是增长最快的TPE，并日渐取代基于石油不可回收的传统热固性橡胶。TPV是采用动态硫化（DV）技术，硫化橡胶（含量＞50%）被剪切破碎成微米级小颗粒分散在连续的塑料相（含量＜50%）中形成独特的海-岛相结构的TPE（汤琦等,2019）。TPV中塑料相呈连续相，可赋予其优良的热可塑性和反复加工特性，硫化橡胶相呈精细的分散相，可赋予其高弹性。因此成功制备高性能TPV的关键是实现相反转且橡胶相须以精细的尺寸均匀分散（刘聪等,2018,吴叔青等,2019,姚鹏军,2016）。过去，许多研究者对有关TPV的微相结构-性能关系进行了探索，为TPV系列产品的开发奠定了基矗2017年全球TPV市场需求约600kt，主要生产商有埃克森美孚化工（ExxonMobil原AES）、特诺尔爱佩斯（TeknorApex原DSM）、山东道恩高分子材料股份有限公司等，其中埃克森美孚全球市场占有率约90%，为该行业绝对领导者。北美为TPV主要消费市场，超过全球40%，亚太地区市场增速最快，预测年复合增长率7.4%。
海南大学硕士学位论文3图1-3是2012年至2020年全球TPV的消费增长趋势及消费结构。由图1-3知，全球TPV的消费量逐年大幅度增加，其中汽车行业占据消费量的60%以上，还广泛应用于在流体处理、日用消费品、医疗等领域。图1-3全球TPV消费增长趋势及消费结构（kt）Fig.1-3Consumptiongrowthtrendandconsumptionstructure(kt)ofglobalTPV除埃克森美孚外，美日欧还有TPV厂商约30家，多数规模较小且分散，我国TPV产业存在类似情况，现有TPV厂商超过20家，道恩股份扩产后年产能已达33kt，南京金陵奥普特高分子材料有限公司年产能8kt，张家港市美特高分子材料有限公司、中广核三角洲集团(苏州)特威塑胶有限公司、宝瑞龙高分子材料(天津)有限公司、金发科技股份有限公司等年产量都在3kt以下。2006年国内TPV的年消费量为10kt，得益于我国汽车工业的飞速发展和汽车轻量化工作的推进，2017年增长至约50kt，其中60%以上应用于汽车工业。TPV主要用于替代汽车的非轮胎橡胶件，如车窗密封条、防尘罩、进气系统、车身密封件、内外饰等。但是，受制于高档TPV生产技术门槛，绝大多数国内TPV产品质量距离汽车等行业的高要求尚有一定差距，特别是在高流动性和高弹性的兼顾方面较差，尤其是规模较小的TPV工厂，因为缺乏必要的生产设备和检测设备的投入，质量波动很大。此外，TPV还应用于医疗包装密封、电线电缆、胶管、胶带、轨道交通、铁道垫板等领域。随着技术和市场的发展，丁基橡胶和聚丙烯或者尼龙（IIR/PPTPV、IIR/PA）、丙烯酸酯橡胶尼龙（ACM/PA）、硅橡胶热塑性聚氨酯（VSR/TPU）等体系TPV新产品被开发、商业化，以埃克森美孚、道康宁公司（DowCorning）等公司处于领先地位，国内道恩股份在主要TPV新品的开发和推广方面也在跟进：IIR/PATPV（DVA）主要用?
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硫磺用量对MPU/TPEE动态硫化热塑性弹性体重复加工及热油老化前后物理机械性能的影响[J]. 李长皓,邓涛. 橡塑技术与装备. 2020(03)
[2]基于微观角度探讨TPO防水卷材结构与热老化性能的关系[J]. 观姗姗,王晓莉,李健,杨胜. 中国建筑防水. 2020(01)
[3]热塑性聚氨酯弹性体的无卤阻燃研究进展[J]. 王康琪,崔静宇,张咪,林福华,王新龙. 聚氨酯工业. 2019(06)
[4]双恶唑啉及环氧类扩链剂对TPEE的改性研究[J]. 李晶,张建,李庆男,孟楷,杨钟. 合成技术及应用. 2019(04)
[5]丁基橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶的结晶和动态力学性能研究[J]. 汤琦,曹兰,宗成中. 橡胶科技. 2019(12)
[6]科思创将展示用于鞋垫3D打印的TPU材料[J]. 郭智臣. 化学推进剂与高分子材料. 2019(06)
[7]热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材在地下车库种植屋面上的应用[J]. 林涛. 中国建筑防水. 2019(11)
[8]汽车内饰热塑性聚烯烃弹性体（TPO）搪塑表皮性能及工艺研究[J]. 龙宇,蒋焕均,程冬霞. 汽车工艺与材料. 2019(09)
[9]不同种类促进剂对MPU硫化特性及MPU/TPEE TPV物理机械性能和门尼黏度的影响[J]. 李长皓,尤黎明,杜伟,邓涛. 橡塑技术与装备. 2019(17)
[10]TPO卷材在粮库屋面应用效果研究[J]. 谢和生. 粮油仓储科技通讯. 2019(04)
博士论文
[1]三元之丙橡胶/聚丙烯动态硫化热塑性弹性体的相态结构、形成机理与性能关系[D]. 吴汉光.北京化工大学 2016
[2]特种热塑性硫化胶的相态结构形成机理与结构性能关系[D]. 姚鹏军.北京化工大学 2016
硕士论文
[1]热塑性聚氨酯/硅橡胶共混材料的制备及其性能研究[D]. 疏红扬.青岛科技大学 2018
[2]基于超支化增容体系的硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体制备及性能研究[D]. 罗小刚.广东工业大学 2016
[3]聚氨酯/硅橡胶动态硫化热塑性弹性体的制备及性能研究[D]. 李善良.广东工业大学 2011
本文编号：3603245
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