动态硫化TPU/ENR/Fe3O4基热塑性弹性体混合物的温度扫描应力松弛行为

《Polymer Engineering & Science》：Temperature Scanning Stress-Relaxation Behavior of Dynamically Vulcanized TPU/ENR/Fe3O4-Based Thermoplastic Elastomeric Blends

研究动态硫化TPU/ENR复合材料中Fe?O?和ZDMA的协同效应，通过温度扫描应力松弛（TSSR）及微观分析发现其呈现三阶段松弛行为（快<τ?>、中<τ?>、慢<τ?>），相容性提升导致界面强化，时间-温度超叠（TTS）揭示玻璃态、Rouse和 reptation三区域，平衡模量达6.0 MPa，显著优于ENR-ZDMA体系。

　　

摘要

本研究探讨了动态硫化TPU/ENR共混物在添加Fe₃O₄和锌二甲基丙烯酸酯（ZDMA）增强后的温度扫描应力松弛（TSSR）行为，以了解其网络结构和非等温松弛动力学。观察到了两种不同的松弛转变：一种低温转变（约60°C），归因于非晶段的软化；另一种高温转变（约120°C），与硬段的软化有关，这凸显了这种多相弹性体系统的复杂松弛机制。利用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）研究了共混物的微观结构演变，发现动态硫化共混物的相分散性有所改善。松弛动力学通过Maxwell–Wiechert模型进行量化，分析结果表明这些材料存在三种不同的松弛模式：快速松弛（τ₁），与局部段运动相关；中等松弛（τ₂），对应于链段的合作运动；以及慢速松弛（τ₃），由长程链重排和界面过程引起。此外，还利用时间-温度叠加（TTS）原理研究了材料网络结构的影响，该原理表征了三种粘弹性区域：玻璃态、类Rouse态和类蠕动态松弛区域。动态硫化共混物的行为与Rouse模型存在轻微偏差，表明由于硬段的存在和离子簇的形成，链段的移动受到限制。在类蠕动态中，材料的平衡 plateau 模量（E_eq）为6.0 MPa，而ENR-ZDMA样品的平衡 plateau 模量为0.24 MPa，这表明ENR与TPU之间的交联密度和相相互作用增强，有效限制了链段的移动性，并提高了热塑性硫化物的整体机械强度。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者提出合理请求后获取。