CN109627590A - 一种汽车密封条用耐磨tpv材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体公开了一种汽车密封条用耐磨TPV材料及其制备方法，所述耐磨TPV材料包括以下组分：PP树脂、EPDM弹性体、橡胶油、无机润滑剂、有机润滑剂、交联剂、助交联剂、抗UV剂、抗氧剂、着色剂，其依次通过一次搅拌混合、一次挤出造粒、二次搅拌混合以及二次挤出造粒的制备工艺制得，具有优良的持久耐磨性能、力学性能以及抗老化性能，以免后续另外增加生产工序，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命。

Description

一种汽车密封条用耐磨TPV材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种汽车密封条用耐磨TPV材料及其制备方法。

背景技术

TPV是Thermoplastic Dynamic Vulcanizate(热塑性动态硫化橡胶)的缩写，TPV按成分材质不同可以分为很多种类，目前应用最为广泛的TPV材料是以PP/EPDM为基材，经过动态硫化过程制得。

以PP/EPDM为基材的TPV材料，与PVC材料相比，具有比重小，耐候性能优异，压缩永久变形性能良好，环境友好等的优点；与EPDM等橡胶相比，具有成型工艺简便，生产能耗低，生产效率高，可回收重复使用等优点。因此，以PP/EPDM为基材的TPV材料正越来越多的应用于汽车密封条产品上。

然而，以PP/EPDM为基材的TPV材料，由于材料的摩擦系数大，内聚力小，制成的密封条耐磨性能差。尤其作为车窗玻璃导槽密封条使用时，由于车窗玻璃长期的上下移动，反复摩擦密封条表面，这就要求密封条表面具有非常好的耐磨性能。传统的硫化橡胶密封条，通常在密封条成型后，通过在其表面喷涂一层耐磨涂层来解决这一问题，但也不可避免的增加了生产工序。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其具有优良的耐磨性能和力学性能，以免后续另外增加生产工序，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命。

本发明的第二个目的在于提供一种汽车密封条用耐磨TPV材料的制备方法，其通过两次混合、挤出造粒，使得物料充分混匀，同时保证物料优良的耐磨性能。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种汽车密封条用耐磨TPV材料，包括以下重量分数的组分：

通过采用上述技术方案，本发明中，PP树脂和EPDM弹性体作为基材，具有比重小，耐候性能优异，压缩永久变形性能良好，环境友好等的优点；其有机润滑剂的加入能够有效改善各加工助剂添加至EPDM弹性体中的分散性，以满足其制成的密封条在汽车上的应用；交联剂和助交联剂协同作用，其能够在基材分子间架桥，从而使得多个线性分子相互键合交联成网状结构，从而增加了基材分子的结构稳定性，有效提高了基材的耐磨性和力学性能，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命；

抗UV剂和抗氧剂能够改善基材的光氧化性和热氧化性，有效延长由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命，从而使得密封条能够长期保持优良的耐磨性和力学性能。

进一步地，所述有机润滑剂包括5.0份-10.0份的有机硅润滑剂以及0.3份-1.0份的石蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌中的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，有机硅润滑剂可以为超高分子量聚二甲基硅氧烷和带有乙烯基的聚二甲基硅氧烷，其中超高分子量聚二甲基硅氧烷与传统的低分子量聚二甲基硅氧烷相比，能够在保证基材原有的力学性能的基础上，有效提高基材的持久耐磨性，从而使得TPV材料具有优良的力学性能和耐磨性能；另外，带有乙烯基的聚二甲基硅氧烷在交联剂和助交联剂协同作用下，能够与基材分子进行架桥，从而增加基材与聚二甲基硅氧烷之间的连接稳定性，有效提高基材的持久耐磨性和力学性能，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命；

石蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌均为固态有机润滑剂，其熔点低于130℃，在制备耐磨TPV材料时，该固态润滑剂能够先快速分散于PP树脂和EPDM弹性体之间，随后随着温度的升高而均匀的熔化于PP树脂和EPDM弹性体中，相对于液态润滑剂能够减少组分之间发生粘结成团的情况，以此更好的起到润滑作用；此外，固态润滑剂相对于液态润滑剂能够有效减少耐磨TPV材料在使用时出现润滑剂渗出的状况，使得固态润滑剂稳定的置于PP树脂和EPDM弹性体中，进而使得耐磨TPV材料能够长期保持优良的耐磨性。

进一步地，所述有机硅润滑剂为超高分子量聚二甲基硅氧烷和乙烯基硅油中的一种或两种的混合物。

通过采用上述技术方案，超高分子量聚二甲基硅氧烷由于其超高的分子量通常呈固态，由此有效减小加入有机润滑剂对PP树脂或EPDM弹性体的力学性能的影响；而乙烯基硅油的分子结构中含有活性基团，其能够较好的与PP树脂或EPDM弹性体结合，同样能够保证TPV材料优异的力学性能；另外，由本发明的TPV材料制成的密封条在使用过程中，超高分子量聚二甲基硅氧烷或者乙烯基硅油相对于低分子量的聚二甲基硅氧烷能够有效减少其渗出量，以此使得密封条能够长期保持优良的耐磨性。

进一步地，所述橡胶油为环烷油、石蜡油、芳烃油的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，环烷油、石蜡油、芳烃油均聚能与PP树脂、EPDM弹性体以及聚二甲基硅氧烷具有较好的相容性，促使三者之间分散均匀，增加耐磨TPV材料的加工成型性；此外，当聚二甲基硅氧烷选用乙烯基硅油时，上述橡胶油还能促使其与PP树脂和EPDM弹性体之间形成稳定的网状结构，进而改善TPV材料的力学性能。

进一步地，所述无机润滑剂为石墨或二硫化钼中的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，石墨和二硫化钼均为六方晶体结构，具有良好的结构稳定性，其同一层平面间的原子结合力远大于平面层与平面层之间的原子结合力，因此当其受到摩擦力切向作用时，层面之间容易发生解离，表现为低摩擦因数的层间滑移；当其填充于PP树脂和EPDM弹性体中时，使得PP树脂和EPDM弹性体内发生相互滚动或滑动的分子数量和空间增加，以此减少PP树脂和EPDM弹性体中分子之间的摩擦，从而使得TPV材料具有优异的耐磨性。

进一步地，所述交联剂为酚醛树脂交联剂和过氧化物交联剂中的一种。

通过采用上述技术方案，酚醛树脂交联剂和过氧化物交联剂均适用于高温环境中，以此保证交联剂对PP树脂饱和EPDM弹性体优异的交联作用。其中，酚醛能够较好的分散于基材中，进而对基材加以交联，而过氧化物交联剂则通过在基材的分子链上夺氢生成碳-碳键，两种交联剂均能有效改善耐磨TPV材料的耐磨性和力学性能。

进一步地，所述助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、N，N-间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、1，2-聚丁二烯、N-苯基马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，三聚氰酸三烯丙酯、N，N-间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、1，2-聚丁二烯、N-苯基马来酰亚胺能够较好的与交联剂发生作用，从而使得耐磨TPV材料具有更为优异的耐磨性和力学性能。

进一步地，所述抗UV剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，二苯甲酮类紫外线吸收剂和苯并三唑类紫外线吸收剂能较好对紫外线加以吸收，将紫外线的能量转化为热量，从而减缓紫外线对PP树脂和EPDM弹性体的氧化作用；而受阻胺类光稳定剂能对高分子材料中的自由基加以有效去除，生成稳定的结合物，以此使得三者均能有效改善耐磨TPV材料的抗UV性能，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命。

进一步地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的混合物。

通过采用上述技术方案，酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂均能改善耐磨TPV材料的加工稳定性和耐热稳定性，其能够与抗UV剂协同作用，起到良好的抗老化性能；另外，酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂之间还能发生协同作用，有效提高抗氧剂的抗老化性能。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种汽车密封条用耐磨TPV材料的制备方法，包括以下步骤：

①.将上述PP树脂、EPDM弹性体、无机润滑剂、有机润滑剂、抗UV剂、抗氧剂、着色剂按比例加入到速范围为50-200rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

②.将步骤①的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-230℃、主机转速为200-800rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，同时将橡胶油通过计量泵按比例加入到该双螺杆中与熔融物料进行混合，挤出造粒后得到物料；

③.将步骤②挤出造粒后的物料、交联剂、助交联剂按比例加入到转速范围为50-200rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

④.将步骤③的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-230℃、主机转速为200-800rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，最后经切粒冷却后得到本发明材料。

通过采用上述技术方案，本发明中，先将PP树脂、EPDM弹性体、无机润滑剂、有机润滑剂、抗UV剂、抗氧剂、着色剂和橡胶油进行混合、挤出造粒，实现耐磨TPV材料的初步改性，以便于无机润滑剂和有机润滑剂能够充分发挥作用，改善耐磨TPV材料的耐磨性和力学性能；随后再将第一次挤出造粒后的物料与交联剂和助交联剂混合、挤出造粒，以此实现耐磨TPV材料的再次改性，使得物料充分混匀，PP树脂和EPDM弹性体能够得到充分的改性，保证耐磨TPV材料优良的耐磨性和力学性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过在PP树脂和EPDM弹性体添加交联剂和助交联剂、无机润滑剂和有机润滑剂，使得耐磨TPV材料具有优良的耐磨性能和力学性能，以免后续另外增加生产工序，再结合抗UV剂和抗氧化剂的添加，延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命；

2、本发明通过使用高分子量聚二甲基硅氧烷微粉或乙烯基硅油，其不但能够有效改善耐磨TPV材料的持久耐磨性，同时对其本身的力学性能的影响较小，因此保证了耐磨TPV材料较高的力学性能；

3、本发明通过两步改性的制备步骤，使得物料充分混匀，使得PP树脂和EPDM弹性体能够得到充分的改性，保证耐磨TPV材料优良的耐磨性和力学性能。

附图说明

图1为制备汽车密封条用耐磨TPV材料的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

1、材料准备

PP树脂为均聚、嵌段共聚或无规共聚的PP树脂，优选为230℃、2.16kg熔体流动速率≤1.0g/10min的PP树脂；

EPDM弹性体为第三单体含量≤10％的EPDM弹性体；

橡胶油优选为环烷油、石蜡油、芳烃油的一种或多种，除此之外的其他橡胶油亦可；

无机润滑剂优选为石墨或二硫化钼中的一种或多种的混合物，优选石墨为目数≥2500目的石墨，进一步优选目数为5000目的石墨，优选二硫化钼为粒径≤10微米的二硫化钼，除此之外的其他无机润滑剂亦可；

有机润滑剂优选为有机硅润滑剂以及石蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌中的一种或多种的混合物，除此之外的其他有机润滑剂亦可；

其中，有机硅润滑剂优选为超高分子量聚二甲基硅氧烷和乙烯基硅油中的一种或两种的混合物；超高分子量聚二甲基硅氧烷的分子量大于150万，呈粉末状，除此之外的其他有机硅润滑剂亦可；

交联剂为酚醛树脂交联剂或者过氧化物交联剂，优先为溴化酚醛树脂、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化乙酸叔丁酯、双叔丁基过氧化异丙基苯(BIBP)、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷(双二五)、过氧化双十二酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化二叔丁基(DTBP)中的一种或多种的混合物，除此之外的其他交联剂亦可；

助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、N，N-间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、1，2-聚丁二烯、N-苯基马来酰亚胺中的一种或多种的混合物，除此之外的其他助交联剂亦可；

抗UV剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂，受阻胺类光稳定剂中的一种或多种的混合物，除此之外的其他抗UV剂亦可；

抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的混合物，除此之外的其他抗氧剂亦可；

着色剂为色粉或色母粒中的一种或多种的混合物，除此之外的其他着色剂亦可。

2、实施例

2.1、实施例1

一种汽车密封条用耐磨TPV材料的制备方法，参见图1，包括以下步骤，其中该制备方法中的组分和组分重量参见下表一：

①.一次搅拌混合将45kg的PP树脂、28kg的EPDM弹性体、4kg的石墨、4kg的4kg的二硫化钼、5kg的超高分子量聚二甲基硅氧烷微粉、0.3kg的石蜡、0.2kg的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.3kg的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3kg的色粉加入到转速范围为50rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

②.一次挤出造粒将步骤①的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-180℃、主机转速为300rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，同时将15kg的环烷油通过计量泵加入到该双螺杆中与熔融物料进行混合，挤出造粒后得到物料；

③.二次搅拌混合将步骤②挤出造粒后的物料、1.0kg的溴化酚醛树脂SP-1055、0.3kg过氧化乙酸叔丁酯、0.2kg的三聚氰酸三烯丙酯加入到转速范围为50rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

④.二次挤出造粒将步骤③的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-180℃、主机转速为300rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，最后经切粒冷却后得到本发明材料。

2.2、实施例2-实施例9

实施例2-实施例9均在实施例1的方法基础上，对添加的组分、组分重量以及工艺条件加以调节，实施例1-实施例9的组分及组分重量如下表一所示，实施例1-实施例9的工艺条件如下表二所示。

表一

表二

3、对比例

3.1、对比例1

本对比例购自乐途车品企业店型号为zk的密封条，其材质主要为EPDM弹性体。

3.2、对比例2

与实施例1的区别之处在于，本对比例中未添加超高分子量聚二甲基硅氧烷微粉。

3.3、对比例3

与实施例1的区别之处在于，本对比例中未添加石蜡。

3.4、对比例4

与实施例1的区别之处在于，本对比例中未添加溴化酚醛树脂SP-1055。

3.5、对比例5

与实施例1的区别之处在于，本对比例中未添加2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

3.6、对比例6

与实施例1的区别之处在于，本对比例中未添加2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

4、性能比较将上述实施例1-实施例8以及对比例1-对比例6进行如下表三的性能测试，检测结构如下表四所示。

表三

表四

参见表四，将实施例1至实施例9与对比例1的测试结果进行对比，可以得到，本发明制得的耐磨TPV材料具有更优异的力学性能、耐磨性以及抗老化性能。

另外，由实施例1和实施例4可得，当无机润滑剂选用石墨或者二硫化钼中的一种或两种的混合物比其他无机润滑剂具有突出的力学性能、耐磨性能以及抗老化性能。

由实施例1和实施例5可得，当聚甲基硅氧烷选用超高分子量聚二甲基硅氧烷和乙烯基硅油中的一种或两种的混合物，能够有效提高耐磨TPV材料的力学性能和耐磨性。

由实施例2和实施例6可得，当有机润滑剂选用石蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌中的一种或多种的混合物时，能够在一定程度上改善耐磨TPV材料的力学性能、耐磨性能和抗老化性能。

由实施例3和实施例7-实施例9可得，当交联剂为酚醛树脂交联剂和过氧化物交联剂中的一种时，其制得的耐磨TPV材料具有更为优异的力学性能和耐磨性能；此外，当抗UV剂选用二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或多种的混合物，抗氧化剂选用酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的混合物时，耐磨TPV材料的抗老化性能达到最优。

将实施例1和对比例2-对比例3的检测结果进行比较，可以得到，本发明中同时添加聚二甲基硅氧烷和石蜡能够有效提高耐磨TPV材料的力学性能和持久耐磨性能。

将实施例1和对比例4的检测结果进行比较，可以得到，本发明中交联剂的添加会直接影响耐磨TPV材料的力学性能，其能与聚二甲基硅氧烷和助交联剂发生协同作用，有效提高耐磨TPV材料的力学性能和耐磨性能。

将实施例1和对比例5-对比例6的检测结果进行比较，可以得到，本发明中的抗UV剂和抗氧化剂能够发生协同作用，使得耐磨TPV材料具有优异的抗老化性能。

综上，本发明制得的耐磨TPV材料具有良好的力学性能、持久耐磨性能以及抗老化性能，以免后续另外增加生产工序，从而延长了由该耐磨TPV材料制成的密封条的使用寿命。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，包括以下重量分数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述有机润滑剂包括5.0份-10.0份的有机硅润滑剂以及0.3份-1.0份的石蜡、聚乙烯蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述有机硅润滑剂为超高分子量聚二甲基硅氧烷和乙烯基硅油中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述橡胶油为环烷油、石蜡油、芳烃油的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述无机润滑剂为石墨或二硫化钼中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述交联剂为酚醛树脂交联剂和过氧化物交联剂中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯、N，N-间苯撑双马来酰亚胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、1,2-聚丁二烯、N-苯基马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述抗UV剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的混合物。

10.权利要求1-9中任意一项所述的一种汽车密封条用耐磨TPV材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①.将上述PP树脂、EPDM弹性体、无机润滑剂、有机润滑剂、抗UV剂、抗氧剂、着色剂按比例加入到速范围为50-200rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

②.将步骤①的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-230℃、主机转速为200-800rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，同时将橡胶油通过计量泵按比例加入到该双螺杆中与熔融物料进行混合，挤出造粒后得到物料；

③.将步骤②挤出造粒后的物料、交联剂、助交联剂按比例加入到转速范围为50-200rpm的高速混合机中进行搅拌混合；

④.将步骤③的物料从高速混合机中放出，加入到挤出造粒温度为140-230℃、主机转速为200-800rpm的双螺杆挤出机中，挤出造粒，最后经切粒冷却后得到本发明材料。