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TPV橡胶加工工艺简析及制备tpv的工艺路线探讨

TPV橡胶加工工艺简析及制备tpv的工艺路线探讨

  • 作者:塑伯
  • 来源:www.tpe-sp.com
  • 发布时间:2022-05-20 11:04
  • 访问量:

TPV橡胶加工工艺简析及制备tpv的工艺路线探讨

  • 分类:TPE/TPU行业资讯
  • 作者:塑伯
  • 来源:www.tpe-sp.com
  • 发布时间:2022-05-20
  • 访问量:241

  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。

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