TPV加工工艺与加工指导

　　TPV主要由二部分组成，一是塑料，作为连续相，二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能，一些无机填料会被填加。

　　组成

　　TPV主要由二部分组成，一是塑料，作为连续相，二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能，一些无机填料会被填加。

　　许多塑料和橡胶之间可形成TPV，但仅有个别共混物经过动态硫化后具有实用价值，目前商业化的有PP/PE/EPDM，PP/NBR，PP/ACM，PS/SEBS。在化工出版社《热塑性弹性体》一书中对11种橡胶和9种塑料制备的99种橡胶/塑料共混物进行了评论，研究发现，要得到最佳性能的橡胶/热塑性塑料动态硫化共混物，必须满足以下条件：

　　（1）塑料和橡胶两种聚合物的表面能匹配；

　　（2）橡胶缠结分子链长度较低；

　　（3）塑料的结晶度大于15%。当塑料与橡胶之间的极性或表面能差别比较大的情况下，添加合适的相容剂，再进行动态硫化，也可以得到性能优良的共混物。

　　具体性能

　　1、良好的弹性和耐压缩变形性，耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶，同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。

　　2、应用温度范围广（– 60—150℃），软硬度应用范围广(25A—54D),易染色的优点大大提高了制品设计的自由度。

　　3、优良的加工性能：可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工，高效、简单易行，无需增添设备，流动性高、收缩率小。

　　4、绿色环保，可回收使用，且反复使用六次性能无明显下降，符合欧盟环保要求。

　　5、比重轻（0.90—0.97），外观质量均匀，表面档次高，手感好。

　　基于以上性能特点， TPV在广泛的应用领域与传统橡胶材料、其他TPE弹性体（包括TPR\SBS、SEBS、TPU等）材料或PVC等塑料材料相比，在综合性能和综合成本方面都具备一定的替代优势，从而为制品企业在产品创新、提升产品附加值、提高竞争力方面提供了新的选择。

ＴＰＶ，比传统的部分交联热塑性弹性体有更优异的强度、高温力学性能、耐热性和耐油性等。随着汽车工业的发展，近年来国内ＥＰＤＭ／ＰＰ共混型热塑性弹性体的研究有所进展，目前已有ＥＰＤＭ乙烯／丙烯／二烯共聚物　增韧改性专用料投放市场。而以ＥＰＤＭ为主体的动态硫化共混型ＥＰＤＭ／ＰＰ专用料仍须进口。下面介绍ＴＰＶ加工的研究。

　　实验部分

　　１、工艺流程

　　ＴＰＶ制备工艺流程：

　　油 PP、DCP等

　　EPDM －－ 塑炼充油(80-120℃) → 塑炼预分数 → 挤出熔融共混(150-165℃)

　　↓

　　TPV产品 ← 切粒 ← 挤出剪切分数(160-180℃) ← 挤出动态硫化(170-200℃)

　　２、生产设备

　　双辊炼塑机，高速混合机，ＳＪ系列单螺杆挤出机。

　　３、基本配方

　　３０份ＰＰ：７０份充油ＥＰＤＭ及适量的过氧化二异丙苯ＤＣＰ　及超细滑石粉及其它助剂。

　　结果与讨论

　　１、ＥＰＤＭ的充油处理与熔融共混点的确定

　　对于ＴＰＶ来说，ＥＰＤＭ的分散程度和界面层结构是影响其性能的内在因素。而影响ＥＰＤＭ分散的因素归纳起来主要有热力学润湿、互溶　、动力学流变、扩散　、共硫化反应等三个方面。由于ＰＰ与ＥＰＤＭ的表面张力和溶解度参数都很接近，而加工采用动态硫化工艺，因此其共混效果主要取决于动力学因素——粘度、温度、剪切力和时间等。

　　由于ＥＰＤＭ粘度大，不具备粘度相近的共混原则。为此必须对ＥＰＤＭ进行充油处理，当充油量达３０％时，才能与ＰＰ粘度相近。在共混温度达１６５℃时，ＴＰＶ的综合力学性能较好。

　　２、ＤＣＰ的用量对ＴＰＶ性质的影响

　　从实验可知，动态交联可使共混物的力学性能显著提高，当ＤＣＰ用量达１．５％时，力学性能达到最高值。ＰＥ值拉伸强度×断裂伸长率／永久变形　比未交联时提高３０倍，其橡胶抽出量为２．５％，理论表明当橡胶抽出量低于３％时，橡胶已达到高度交联状态。由此说明，当ＤＣＰ用量为１．５时ＥＰＤＭ／ＰＰ已完全动态硫化。

　　３、ＰＰ的流动性对ＴＰＶ的影响

　　从理论上讲，ＰＰ的熔体流动速率ＭＦＲ　越大，其拉伸强度和断裂伸长率越小。但实验表明，随着ＰＰ的ＭＥＲ增大，ＴＰＶ的力学性能反而提高。这是因为高ＭＦＲ的ＰＰ在较低温度下与充油ＥＰＤＭ共混时有利于ＥＰＤＭ充分分散到ＰＰ中。这就说明，虽然小本体粉状ＰＰ比粒状ＰＰ力学性能差，因其ＭＦＲ高，所以用小本体粉状ＰＰ与使用粒料ＰＰ制备的ＴＰＶ性能相当。

　　４、超细滑石粉加入有利于ＥＰＤＭ的分散

　　在ＥＰＤＭ增韧改性ＰＰ体系中，普通填料对ＰＰ起辅助增强作用。而在ＴＰＶ中仅加入３％普通滑石粉却使拉伸强度和断裂伸长率急剧下降。原因是大颗粒的滑石粉在体系中分散不开。

　　使用超细改性滑石粉作为填料情况就大不相同，随着超细滑石粉添加量的增加，ＴＰＶ的断裂伸长率和拉伸强度均有增加，当添加量达到１２％时达到极大值，随后性能随加量的增加而下降。这对于如何使用无机填料应是一种新思路和新理念。在弹性体中加入超细无机填料有增韧效果，是提高复合材料综合性能的一条新途径。

　　５、制备ＴＰＶ的工艺路线探讨

　　由于ＥＰＤＭ难以均匀分散，制备ＴＰＶ一般选用双螺杆挤出机。这里介绍使用单螺杆挤出机的方法。第一步：在辊筒式混炼机上塑炼充油，并使各组分充分预分散。充油温度为８０～１００℃，充油完毕，添加粉状ＰＰ，抗氧剂，防老剂和ＤＣＰ等。第二步：用单螺杆挤出机熔融共混。利用粘度相近共混原则，拟定熔融共混温度，温度控制在１５０～１６５℃。第三步：用单螺杆挤出机动态硫化。物料挤出停留时间２ｍｉｎ。达到完全动态硫化，挤出机各段温度应控制在１７０～２００℃。第四步：用单螺杆挤出机剪切。硫化后重新挤出剪切，可使ＴＰＶ的拉伸强度从９．３ＭＰａ提高到１３．７ＭＰａ，可使断裂伸长率从４００％提高到４８０％，因为对于橡胶含量较高的体系，多道挤出能降低分散相的粒径。