CN102673056A - 一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法，叠层热塑性弹性体由包含硫化体系的橡胶组合物A层和未包含硫化体系的橡胶组合物B层叠层而成，橡胶组合物A层的厚度达到微米级或纳米级，由于橡胶组合物A层很薄，橡胶组合物B层有部分穿透橡胶组合物A层，使得橡胶组合物A层呈网状结构，橡胶组合物A层的分子由于交联或硫化的作用亦呈空间网状结构，橡胶组合物A层与橡胶组合物B层二者的生胶体系相同。本发明一种叠层网状热塑性弹性体通过串联有多个层叠器的微层共挤出制备制成，具有橡胶的弹性，加热塑化时，在剪切力作用下包含硫化体系的橡胶组合物A层的物料与未包含硫化体系的橡胶组合物B层混合，具有可塑性，是一种新型的热塑性弹性体。

Description

一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体，尤其是一种通过微层共挤出技术制备的叠层网状热塑性弹性体。
背景技术
热塑性弹性体TPE是一种兼有塑料和橡胶特性，常温下具有橡胶的高弹性、耐老化、耐油等优异性能，高温下又能塑化成型的一种高分子材料，又称第三代橡胶，边角余料和废品可重复利用，具有节省资源、生产效率高等特点。目前热塑性弹性体主要通过化学合成法和熔融共混法制备。化学合成的嵌段共聚物热塑性弹性体存在热稳定性差、压缩永久变形大、价格昂贵等不足。熔融共混法制备的热塑性弹性体成型工艺简单、成本低、性能优异，发展迅速。共混型热塑性弹性体采用橡胶、树脂熔融共混，橡胶组分在共混过程中完成动态硫化，最后以微小颗粒均匀分散在树脂连续相中，该共混体系要求橡胶、树脂的表面能相匹配，橡胶的大分子临界缠结间距值要小，树脂的结晶度要高，以及在熔融温度下有其他物质存在时，橡胶和树脂不会分解等。基于以上条件，共混型热塑性弹性体材料选择范围受到限制，只有部分橡胶和树脂的共混物可以用来制备热塑性弹性体，如天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶与聚乙烯、聚丙烯等。
发明内容
针对现在制备热塑性弹性体的不足，本发明提出采用微层共挤出技术制备一种叠层网状热塑性弹性体。包含有硫化体系的橡胶组合物A与不包含硫化体系的橡胶组合物B分别通过塑化供料装置熔融共混，经汇流器、层叠器、成型装置，挤出成型制备橡胶组合物A层与橡胶组合物B层交替叠层结构热塑性弹性体，其中，包含硫化体系的橡胶组合物A层形成硫化交联网状结构，具有橡胶的高的弹性，不包含硫化体系的橡胶组合物B层在高温下具有热塑性。本发明一种叠层网状热塑性弹性体，橡胶组合物A、橡胶组合物B生胶体系相同，不需考虑共混体系的相容性等问题，橡胶原材料选择范围广泛，此外，微层共挤出技术制备的一种叠层网状热塑性弹性体，每一层的厚度可以达到微米级甚至纳米级，材料性能优异。
本发明可通过以下技术方案实现：
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，由包含硫化体系的橡胶组合物A层和未包含硫化体系的橡胶组合物B层叠层而成，包含硫化体系的橡胶组合物A层的厚度达到微米级或纳米级，由于包含硫化体系的橡胶组合物A层很薄，未包含硫化体系的橡胶组合物B层有部分穿透包含硫化体系的橡胶组合物A层，使得包含硫化体系的橡胶组合物A层呈网状结构，包含硫化体系的橡胶组合物A层的分子由于交联或硫化的作用亦呈空间网状结构，所述的包含硫化体系的橡胶组合物A层与未包含硫化体系的橡胶组合物B层二者的生胶体系相同。由于包含硫化体系的橡胶组合物A层薄而呈现网状，在与未包含硫化体系的橡胶组合物B层形成层叠结构后，具有橡胶的弹性，加热塑化时，在剪切力的作用下包含硫化体系的橡胶组合物A层的物料可与未包含硫化体系的橡胶组合物B层混合，具有可塑性，因而是一种新型的热塑性弹性体。成型过程的边角料可添加到未包含硫化体系的橡胶组合物B层中，可减少材料的浪费。所述的橡胶组合物A、橡胶组合物B包含天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A、橡胶组合物B包含填充补强剂、增塑剂、防老剂、专用配合剂中至少一种。所述的橡胶组合物A、橡胶组合物B填充补强剂包含炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、碳酸钡中至少一种，增塑剂包含石油系软化剂、松香、天然油脂及其衍生物中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A硫化体系为硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系中的至少一种。所述的硫化体系为硫磺硫化体系，包含硫磺、促进剂、活性剂中至少一种。所述的促进剂包含噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、醛胺类、硫脲类中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体制备方法，所述的热塑性弹性体通过微层共挤出技术制备，橡胶组合物A、橡胶组合物B分别通过各自一台塑化供料装置熔融塑化并输送至汇流器，在汇流器中两种物料均匀汇流于一个公共流道，形成二层复合流体，两层复合流体进入层叠器，沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分流体同向扭转90度并且展宽m倍、厚度变为原来的1/m，在层叠器出口端m等分流体汇流成2×m层的复合流体，串联k个同样的层叠器，则可得到2×mk层复合流体，每一橡胶组合物A层的厚度可以达到微米级甚至纳米级，最后复合流体进入成型装置定型成相应制品，橡胶组合物A层在成型装置内或离开成型装置后完成硫化，形成交联网状结构，具有优异的弹性，橡胶组合物B层高温下具有良好的可塑性。
本发明橡胶组合物A层、橡胶组合物B层生胶体系相同，不需考虑共混体系的相容性等问题，拓宽了橡胶材料的选择范围，微层共挤出技术制备的叠层网状热塑性弹性体，每一层的厚度可以达到微米级甚至纳米级，材料性能优异。
附图说明
图1是本发明一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法微层共挤出成型装置示意图。
图2是本发明一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法汇流器出口端流体截面示意图。
图3是本发明一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法层叠器出口端流体截面示意图。
图中：1-橡胶组合物A塑化供料装置， 2-橡胶组合物B塑化供料装置， 3-汇流器，4-层叠器，5-成型装置，6-橡胶组合物A层，7-橡胶组合物B层。
具体实施方式
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，由包含硫化体系的橡胶组合物A层6和未包含硫化体系的橡胶组合物B层7叠层而成，所述的橡胶组合物A层6、橡胶组合物B层7生胶体系相同。所述的橡胶组合物A层6、橡胶组合物B层7包含天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A层6、橡胶组合物B层7包含填充补强剂、增塑剂、防老剂、专用配合剂中至少一种。所述的橡胶组合物A层6、橡胶组合物B层7填充补强剂包含炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、碳酸钡中至少一种，增塑剂包含石油系软化剂、松香、天然油脂及其衍生物中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A层6硫化体系为硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系中的至少一种。所述的硫化体系为硫磺硫化体系，包含硫磺、促进剂、活性剂中至少一种。所述的促进剂包含噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、醛胺类、硫脲类中至少一种。
本发明一种叠层网状热塑性弹性体制备方法，其特征在于，所述的热塑性弹性体通过微层共挤出技术制备，橡胶组合物A层6的物料及橡胶组合物B层7的物料通过橡胶组合物A塑化供料装置1、橡胶组合物B塑化供料装置2熔融共混输送至汇流器3，在汇流器3中均匀汇流于一个公共流道，形成二层复合流体，两层复合流体进入层叠器4，沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分流体同向扭转90度并且展宽m倍、厚度变为原来的1/m，在出口端汇流成2×m层的复合流体，串联k个同样的层叠器4，则可得到2×mk层复合流体，每一层的厚度可以达到微米级甚至纳米级，最后进入成型装置5定型成相应制品。橡胶组合物A层6完成动态硫化，形成交联网状结构，具有优异的弹性，橡胶组合物B层7高温下具有良好的可塑性。
实施例1
本发明一种叠层网状热塑性弹性体及制备方法，橡胶组合物A层6及橡胶组合物B层7生胶为丁苯橡胶，橡胶组合物A、橡胶组合物B包含填充补强剂、增塑剂、防老剂、专用配合剂中至少一种。所述的橡胶组合物A、橡胶组合物B填充补强剂包含炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、碳酸钡中至少一种，增塑剂包含石油系软化剂、松香、天然油脂及其衍生物中至少一种。橡胶组合物A硫化体系为硫磺硫化体系，包含硫磺、促进剂、活性剂中至少一种。橡胶组合物A、橡胶组合物B分别通过橡胶组合物A塑化供料装置1、橡胶组合物B塑化供料装置2熔融共混输送至汇流器3，在汇流器3中均匀汇流于一个公共流道，形成二层复合流体，两层复合流体进入层叠器4，沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分流体同向扭转90度并且展宽m倍、厚度变为原来的1/m，在出口端汇流成2×m层的复合流体，串联k个同样的层叠器4，则可得到2×mk层复合流体，每一层的厚度可以达到微米级甚至纳米级，最后进入成型装置5定型成相应制品。橡胶组合物A层6完成动态硫化，形成交联网状结构，具有优异的弹性，橡胶组合物B层7高温下具有良好的可塑性。

Claims (8)

1.一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，由包含硫化体系的橡胶组合物A层和未包含硫化体系的橡胶组合物B层叠层而成，橡胶组合物A层的厚度达到微米级或纳米级，由于橡胶组合物A层很薄，橡胶组合物B层有部分穿透橡胶组合物A层，使得橡胶组合物A层呈网状结构，橡胶组合物A层的分子由于交联或硫化的作用亦呈空间网状结构，橡胶组合物A层与橡胶组合物B层二者的生胶体系相同。
2.根据权利要求1所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的生胶体系为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶及氯磺化聚乙烯橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A层或橡胶组合物B层包含有填充补强剂、增塑剂、防老剂及专用配合剂或其中至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的填充补强剂包含炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、碳酸钡中至少一种，增塑剂包含石油系软化剂、松香、天然油脂及其衍生物中至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的橡胶组合物A层硫化体系为硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系或酚醛树脂硫化体系中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的硫化体系为硫磺硫化体系包含硫磺、促进剂、活性剂中至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种叠层网状热塑性弹性体，其特征在于，所述的促进剂包含噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、醛胺类、硫脲类中至少一种。
8.权利要求1所述的一种叠层网状热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，橡胶组合物A及橡胶组合物B分别通过各自一台塑化供料装置熔融塑化并输送至汇流器，在汇流器中两种物料均匀汇流于一个公共流道，形成二层复合流体，两层复合流体进入层叠器，沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分流体同向扭转90度并且展宽m倍、厚度变为原来的1/m，在层叠器出口端m等分流体汇流成2×m层的复合流体，串联k个同样的层叠器，则可得到2×mk层复合流体，其中每一橡胶组合物A层的厚度达到微米级或纳米级，最后复合流体进入成型装置定型成相应制品，橡胶组合物A层在成型装置内或离开成型装置后完成硫化，形成交联网状结构。
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