什么是动态硫化及动态硫橡胶(TPV)为例介绍
一、 动态硫化 的定义
动态硫化 是指将未硫化的生胶与不能硫化的热塑性聚合物如 PP、 PVC、PA等树脂在高温,强剪切的共混设备中熔融共混,同时在交联剂的作用下将橡胶相硫化,得到大约尺寸在微米级别的硫化橡胶微粒,并均匀的分散于树脂中,并且这种结构非常稳定,在加工过程中不会发生物性变化。如 EPDM/PP、NBR/HPVC、ACM/PA 等等。这正好与传统的橡胶硫化相反,传统橡胶硫化加工,通常采用的是平板硫化机,经过配合的生胶是固定在橡胶模具型腔内,加热到一定温度,然后开始硫化反应,也可以说是一种 “静态硫化 ”。
二、动态硫化弹性体体的优势
通过动态硫化制造的热塑性弹性体,因为其中的橡胶分散相得到了交联,所以可大幅提高简单共混型热塑性弹性体的性能,如高温永久变形性、耐热性和耐油性等。因为连续相基料是热塑性塑料,所以可以采用与通用热塑性塑料一样的成型方法如:注射、挤出、吹塑、压延成型等,所以不需要像传统橡胶制品加工工艺一样,需要炼胶(开炼和密炼)、硫化等工艺,降低了设备投资、劳动力成本,提高了效率。同时它还可以废料可再生利用,这也是热塑性弹性体共同的特性,对于环保来说是非常有积极意义的。
三、动态硫化工序介绍
橡胶生胶、热塑性塑料和适宜的硫化剂体系,在适宜的温度和剪切力作用下熔融共混,熔融共混温度应高于热塑性塑料熔融温度,低于高分子材料热降解温度,而又能使橡胶相发生交联反应。共混设备应采用能产生可控的最佳温度场和剪切强度的设备,如双螺杆挤出机、密炼机等。操作时应保持必须的共混和硫化时间,使弹性体组分被高度硫化交联,并被剪切成 1~5μm 粒子均匀分散在热塑性塑料连续相中。所以动态硫化是橡胶组分和热塑性塑料在充分熔融共混状态下,橡胶组分能在较短时间呈微米级分散,并同时完成硫化交联的一种共混工艺。
四、动态硫化热塑性弹性体介绍
许多塑料和橡胶之间可形成动态硫化热塑性弹性体(因为简称 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,PA6/ACM, PP/SEBS, TPEE/AEM。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。目前在市场上占有一定份额的,主要如下:
4.1 PP/EPDM 动态硫化弹性体
PP/EPDM 动态硫化弹性体应该大致占有所有 TPV的 90% 份额,以致当说到 TPV,如果没有特别注明,就代表组成是 PP/EPDM。主要是 PP和 EPDM 材料之间有更佳的相容性, EPDM 可以采用的硫化体系相对比较成熟,并且 EPDM 具有非常好的耐气候性,最终具有居中的原材料成本等等原因。目前世界上包括美国、荷兰、韩国、日本、中国、中国台湾都能提供这种 TPV,比较著名的品牌有 Santoprene 、Sarlink 、Renprene 。
4.2....
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