再生纤维素/德国巴斯夫Elastollan 1185A10W TPU复合膜的制备及性能研究

氨纶级TPU 是一种优良的线性聚醚(酯)型热塑性聚氨酯弹性体,由二元醇与二异氰酸酯经聚合反应而得的软硬段相嵌的聚合物,高分子链是由低熔点、无定型的＂软＂链段为母体和嵌在其中的高熔点、结晶的＂硬＂链段所组成.将氨纶级TPU 添加入纤维素中,TPU 高分子上的极性基团仲胺—NH可与纤维素大分子上的羟基—OH 之间产生极强的氢键,柔性链段分子链间以一定的交联形成一定的网状结构,由于分子链间相互作用力小,可以自由伸缩,造成大的伸长性能;刚性链段分子链结合力比较大,分子链不会无限制地伸长,赋予纤维素高的回弹性.

 

德国巴斯夫Elastollan 1185A10W TPU力学性能测试

随TPU 含量的增加,复合膜的断裂伸长率显著提高,从１３％(TPU ０)增长到６５％(TPU ２０％(质量分数)),而复合膜的拉伸强度有一定程度的下降.实验中使用的熔纺氨纶TPU断裂伸长率为４７０％,TPU 含有“硬链段”与“软链段”组成的嵌段共聚物网络结构,也称“区段”网络结构,“区段”结构的共聚物是通过二异氰酸酯分段加聚获得的.由低分子二异氰酸酯与低分子二羟基化合物反应制得的较短的“硬”链段,由于具有多种极性基团,相互间可形成较多的氢键,TPU 引入纤维素中,可与纤维素大分子间形成较强烈的氢键,可防止大分子间发生滑移,并为“软”链段大幅度伸长后回复提供了节点,所以断裂伸长率显著增大;而另一方面,TPU 的引入使纤维素的结晶度在一定程度上有所降低,即纤维素结晶区域所占的比率减小,非结晶区域增大,宏观上的表现就是拉伸强度的降低

 

德国巴斯夫Elastollan 1185A10W TPU透光率测试

    随TPU 含量的增加,再生纤维素/TPU 复合膜的透光率有轻微的下降,但从总体上,TPU 含量０~２０％(质量分数)范围内,复合膜的透光率保持良好,TPU的加入量从０ 到２０％(质量分数),复合膜透光率只下降了１．８６％,均保持在８９％以上,说明TPU 的加入基本不影响复合膜的透光率,因而对复合膜的使用外观不会产生影响.

TPU 引入纤维素矩阵中,显著增加了再生纤维素膜的断裂伸长率.当TPU 加入量为２０％(质量分数),膜的断裂伸长率提高到６５％,拉伸强度有一定程度下降.再生纤维素/TPU 复合膜的透光率随TPU的加入保持良好,均保持在８９％以上,TPU 的加入基本不影响复合膜的使用外观.

 

应用原子力显微镜研究德国巴斯夫Elastollan 1185A10W TPU的微相分离

若纯软段的玻璃化温度与TPU的玻璃化温度比较接近，则说明TPU的微相分离程度越好