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      TPV橡膠加工工藝簡析及制備tpv的工藝路線探討

      TPV橡膠加工工藝簡析及制備tpv的工藝路線探討

      • 作者:塑伯
      • 來源:www.softaku.com
      • 發布時間:2022-05-20 11:04
      • 訪問量:

      TPV橡膠加工工藝簡析及制備tpv的工藝路線探討

      • 分類:TPE/TPU行業資訊
      • 作者:塑伯
      • 來源:www.softaku.com
      • 發布時間:2022-05-20
      • 訪問量:241

        TPV加工工藝與加工指導

       

        TPV主要由二部分組成,一是塑料,作為連續相,二是橡膠作為分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑與之配合。硫化劑和一些輔助助劑也是必不可少的。另外為了降低成本或者提高某方面的性能,一些無機填料會被填加。

       

        組成

        TPV主要由二部分組成,一是塑料,作為連續相,二是橡膠作為分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑與之配合。硫化劑和一些輔助助劑也是必不可少的。另外為了降低成本或者提高某方面的性能,一些無機填料會被填加。

        許多塑料和橡膠之間可形成TPV,但僅有個別共混物經過動態硫化后具有實用價值,目前商業化的有PP/PE/EPDM,PP/NBR,PP/ACM,PS/SEBS。在化工出版社《熱塑性彈性體》一書中對11種橡膠和9種塑料制備的99種橡膠/塑料共混物進行了評論,研究發現,要得到最佳性能的橡膠/熱塑性塑料動態硫化共混物,必須滿足以下條件:

       ?。?)塑料和橡膠兩種聚合物的表面能匹配;

       ?。?)橡膠纏結分子鏈長度較低;

       ?。?)塑料的結晶度大于15%。當塑料與橡膠之間的極性或表面能差別比較大的情況下,添加合適的相容劑,再進行動態硫化,也可以得到性能優良的共混物。

        具體性能

        1、良好的彈性和耐壓縮變形性,耐環境、耐老化性相當于三元乙丙橡膠,同時其耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。

        2、應用溫度范圍廣(– 60—150℃),軟硬度應用范圍廣(25A—54D),易染色的優點大大提高了制品設計的自由度。

        3、優良的加工性能:可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工,高效、簡單易行,無需增添設備,流動性高、收縮率小。

        4、綠色環保,可回收使用,且反復使用六次性能無明顯下降,符合歐盟環保要求。

        5、比重輕(0.90—0.97),外觀質量均勻,表面檔次高,手感好。

        基于以上性能特點, TPV在廣泛的應用領域與傳統橡膠材料、其他TPE彈性體(包括TPR\SBS、SEBS、TPU等)材料或PVC等塑料材料相比,在綜合性能和綜合成本方面都具備一定的替代優勢,從而為制品企業在產品創新、提升產品附加值、提高競爭力方面提供了新的選擇。

      TPV,比傳統的部分交聯熱塑性彈性體有更優異的強度、高溫力學性能、耐熱性和耐油性等。隨著汽車工業的發展,近年來國內EPDM/PP共混型熱塑性彈性體的研究有所進展,目前已有EPDM乙烯/丙烯/二烯共聚物 增韌改性專用料投放市場。而以EPDM為主體的動態硫化共混型EPDM/PP專用料仍須進口。下面介紹TPV加工的研究。

        實驗部分

       ?。?、工藝流程

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        油 PP、DCP等

        EPDM -- 塑煉充油(80-120℃) → 塑煉預分數 → 擠出熔融共混(150-165℃)

        ↓

        TPV產品 ← 切粒 ← 擠出剪切分數(160-180℃) ← 擠出動態硫化(170-200℃)

       ?。?、生產設備

        雙輥煉塑機,高速混合機,SJ系列單螺桿擠出機。

       ?。?、基本配方

       ?。常胺荩校校海罚胺莩溆停牛校模图斑m量的過氧化二異丙苯DCP 及超細滑石粉及其它助劑。

        結果與討論

       ?。?、EPDM的充油處理與熔融共混點的確定

        對于TPV來說,EPDM的分散程度和界面層結構是影響其性能的內在因素。而影響EPDM分散的因素歸納起來主要有熱力學潤濕、互溶 、動力學流變、擴散 、共硫化反應等三個方面。由于PP與EPDM的表面張力和溶解度參數都很接近,而加工采用動態硫化工藝,因此其共混效果主要取決于動力學因素——粘度、溫度、剪切力和時間等。

        由于EPDM粘度大,不具備粘度相近的共混原則。為此必須對EPDM進行充油處理,當充油量達30%時,才能與PP粘度相近。在共混溫度達165℃時,TPV的綜合力學性能較好。

       ?。?、DCP的用量對TPV性質的影響

        從實驗可知,動態交聯可使共混物的力學性能顯著提高,當DCP用量達1.5%時,力學性能達到最高值。PE值拉伸強度×斷裂伸長率/永久變形 比未交聯時提高30倍,其橡膠抽出量為2.5%,理論表明當橡膠抽出量低于3%時,橡膠已達到高度交聯狀態。由此說明,當DCP用量為1.5時EPDM/PP已完全動態硫化。

       ?。?、PP的流動性對TPV的影響

        從理論上講,PP的熔體流動速率MFR 越大,其拉伸強度和斷裂伸長率越小。但實驗表明,隨著PP的MER增大,TPV的力學性能反而提高。這是因為高MFR的PP在較低溫度下與充油EPDM共混時有利于EPDM充分分散到PP中。這就說明,雖然小本體粉狀PP比粒狀PP力學性能差,因其MFR高,所以用小本體粉狀PP與使用粒料PP制備的TPV性能相當。

       ?。?、超細滑石粉加入有利于EPDM的分散

        在EPDM增韌改性PP體系中,普通填料對PP起輔助增強作用。而在TPV中僅加入3%普通滑石粉卻使拉伸強度和斷裂伸長率急劇下降。原因是大顆粒的滑石粉在體系中分散不開。

        使用超細改性滑石粉作為填料情況就大不相同,隨著超細滑石粉添加量的增加,TPV的斷裂伸長率和拉伸強度均有增加,當添加量達到12%時達到極大值,隨后性能隨加量的增加而下降。這對于如何使用無機填料應是一種新思路和新理念。在彈性體中加入超細無機填料有增韌效果,是提高復合材料綜合性能的一條新途徑。

       ?。?、制備TPV的工藝路線探討

        由于EPDM難以均勻分散,制備TPV一般選用雙螺桿擠出機。這里介紹使用單螺桿擠出機的方法。第一步:在輥筒式混煉機上塑煉充油,并使各組分充分預分散。充油溫度為80~100℃,充油完畢,添加粉狀PP,抗氧劑,防老劑和DCP等。第二步:用單螺桿擠出機熔融共混。利用粘度相近共混原則,擬定熔融共混溫度,溫度控制在150~165℃。第三步:用單螺桿擠出機動態硫化。物料擠出停留時間2min。達到完全動態硫化,擠出機各段溫度應控制在170~200℃。第四步:用單螺桿擠出機剪切。硫化后重新擠出剪切,可使TPV的拉伸強度從9.3MPa提高到13.7MPa,可使斷裂伸長率從400%提高到480%,因為對于橡膠含量較高的體系,多道擠出能降低分散相的粒徑。

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