Vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo (thermoplastic elastomers)

Đệm teplon chống mài mòn

Vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo là các vật liệu có những liên kết ngang chuyển hóa thuận nghịch theo nhiệt độ, có thể được gia công như nhựa nhiệt dẻo (bởi quá trình nung nóng chảy) và chúng cũng thể hiện tính đàn hồi tương tự như vật liệu đàn hồi truyền thống (được kết mạng hóa học). Hầu hết các vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo (TPEs) là các hệ phân tách pha, ngoại trừ một số trường hợp ngoại lệ. Luôn luôn, một pha là cứng và rắn ở nhiệt độ môi trường trong khi pha còn lại có tính đàn hồi. Thông thường, các pha được liên kết hóa học bởi quá trình block hoặc graft polymer hóa. Tuy nhiên trong một số trường hợp, sự phân tán mịn của các pha là đủ. Pha cứng tạo nên độ bền cho TPEs và đại diện cho các liên kết ngang vật lý. Không có nó, pha đàn hồi sẽ chảy tự do dưới ứng suất và polymer không sử dụng được. Ngược lại, pha đàn hồi tạo nên tính uốn dẻo và tính đàn hồi cho TPEs. Khi pha cứng được nung nóng chảy hoặc hòa tan trong dung môi, vật liệu có thể chảy và gia công bằng các phương pháp thông thường. Khi làm nguội hoặc bay hơi dung môi, pha cứng đóng rắn và vật liệu lấy lại độ bền và tính đàn hồi của nó.

Các polymer riêng biệt cấu thành nên các pha tương ứng, giữ lại hầu hết những đặc tính của chúng. Vì vậy, mỗi pha này thể hiện nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) hoặc nhiệt độ nóng chảy tinh thể (Tm) riêng biệt của chúng. Tại hai nhiệt độ này, các vật liệu đàn hồi riêng biệt trải qua các trạng thái chuyển tiếp trong tính chất vật lý của chúng. Hình bên dưới minh họa cho sự thay đổi mô-đun uốn cong của TPE tiêu biểu trên một khoảng nhiệt độ rộng.

Vùng 1 - Ở nhiệt độ rất thấp, dưới sự chuyển thủy tinh của pha đàn hồi, cả hai pha đều cứng, vì vậy vật liệu cứng và giòn.

Vùng 2 - Trên nhiệt độ Tg của pha đàn hồi nên pha đàn hồi mềm và vật liệu có tính đàn hồi, giống như cao su lưu hóa truyền thống.

Vùng 3 - Khi nhiệt độ tăng, mô-đun của vật liệu tương đối ổn định (vùng này được gọi là “vùng bằng phẳng cao su”) cho tới điểm mà pha cứng mềm hoặc nóng chảy. Tại điểm này vật liệu trở thành lưu chất nhớt.

Rõ ràng, ta thấy rằng dãy nhiệt độ sử dụng thực tế của TPEs nằm giữa Tg của pha đàn hồi (nhiệt độ sử dụng thực tế ở mức thấp) và Tg hoặc Tm của pha cứng (nhiệt độ sử dụng thực tế ở mức cao).

Tham khảo từ tài liệu Handbook of Thermoplastic Elastomers, Jiri George Drobny, William Andrew, 2007, trang 2 – 3

(vtp-vlab-caosuviet)

Vietrubber - Rouleau kéo mây