4.1.4 低温循环拉伸
鉴于BAMO-r-THF弹性体在低温下展现出较高温更优异的力学性能,为进一步验证BAMO-r-THF弹性体网链取向对BAMO微嵌段形成微结晶性能的影响,采取低温循环拉伸方法对弹性体力学性能进行探究。
表4-3给出了BAMO-r-THF弹性体在-40 ℃下定应变500%的循环拉伸力学特性。可以看出,当应变500%高于应变诱发结晶起始点(约330%,见图4-6)的拉伸过程中,BAMO-r-THF弹性体拉伸强度随循环次数增加而逐渐下降;第4次的拉伸强度由初始(5.92±0.68)MPa降至(4.98±0.66)MPa,约为初始值的84.1%。
表4-3 BAMO-r-THF弹性体500%应变下的强度(-40℃)
室温25 ℃条件下,以甲苯为溶剂,采用平衡溶胀法对BAMO-r-THF弹性体循环拉伸样条的网络结构进行表征。图4-9是弹性体循环拉伸样条平衡溶胀曲线。溶胀过程中,同一时间点弹性体体积溶胀率随循环拉伸次数增加而增加;约370 min后体积溶胀达到平衡,初始样品平衡体积溶胀率最低,第4次拉伸后样品平衡体积溶胀率最高。依据Flory-Huggins理论,通过式(3-5)~式(3-9)可计算弹性体表观网链平均分子量Mc和表观有效网链密度N0。
表4-4是不同循环拉伸次数下BAMO-r-THF弹性体网络结构参数。可以看出,随循环拉伸次数增加BAMO-r-THF弹性体交联点间表观网链分子量Mc逐渐增大,表观网链密度逐渐减小;且第4次循环拉伸后网链相对密度由拉伸前82%降至拉伸后65%。这表明BAMO-r-THF弹性体在-40 ℃、应变高于初始结晶应变点(330%)的循环拉伸过程中均有网链断裂。
鉴于BAMO-r-THF弹性体低温高应变、高拉伸强度源于网链中BAMO微嵌段形成微晶现象,可以推断,BAMO-r-THF弹性体每次应变过程中会出现网链依次发生取向、BAMO微嵌段形成微结晶、部分网链断裂现象;此时,断裂网链的BAMO微嵌段结晶点仍维持有效物理交联,因此BAMO-r-THF弹性体四次循环拉伸相对强度均与其拉伸前网链相对密度高度一致(见表4-3、表4-4)。第2次拉伸应变时,上次拉伸断裂的悬挂网链很难再通过应变取向使其构象熵下降,BAMO微嵌段也难再形成微晶,弹性体应变时通过BAMO微嵌段结晶形成物理交联点密度下降,拉伸强度随之降低。BAMO-r-THF弹性体低温、高应变下的拉伸强度高度依赖于其应变前有效网链密度。
图4-9 BAMO-r-THF循环拉伸样条平衡溶胀曲线
表4-4 BAMO-r-THF循环拉伸样条网络结构参数