CN110437549A - 一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其原料按重量份包括:三元乙丙橡胶100‑300份,聚烯烃树脂20‑300份,加工油20‑100份,填料0‑80份,硫化体系0.2‑10份,加工助剂5‑30份;其中,硫化体系为过氧化物硫化体系,包括过氧化物硫化剂和硫化助剂;聚烯烃树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和聚乙烯中的至少一种;三元乙丙橡胶是乙烯降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶。本发明还公开了上述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法。本发明具备不吸湿、颜色稳定、低气味、外观性能优良、低压缩永久变形性且机械性能良好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性动态硫化弹性体技术领域,尤其涉及一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
热塑性动态硫化弹性体(TPV)因其兼具橡胶优异的回弹性和塑料良好的加工回收性,广泛用于汽车、家电、电线电缆、电子设备、建筑、食品包装、医疗器械等众多领域,被成为第三代橡胶。
热塑性弹性体具有良好的回弹性、耐压缩变形性、耐环境、耐老化性,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。热塑性弹性体使用温度范围广泛,可在-60℃~135℃温度范围内长期使用,且加工时不需要硫化,可直接通过吹塑、注塑、挤出等方式加工成型,大大缩短加工工艺流程,降低加工成本。
最早用于制备热塑性弹性体材料的硫化体系是硫磺硫化体系,但硫磺硫化体系在加工过程中很不稳定,容易发生硫交换反应发生断裂,很难满足工业应用。工业应用中比较成功的应用是酚醛树脂硫化体系,酚醛树脂硫化体系制备的热塑性弹性体具有优异的耐久性、耐老化性、耐高低温性和柔韧性,易于加工,且可重复回收使用三次以上性能仍然保持。但酚醛树脂硫化体系很容易吸湿,在制品成型中常常带来不可逆转的影响,延长了加工工序并增加了加工成本。另外,酚醛树脂体系在硫化过程中产生的苯醌类化合物,对着色性和色泽保持性有很大影响,难以制得浅色弹性体材料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料及其制备方法,本发明通过引入聚烯烃树脂材料与三元乙丙橡胶复配,并配合适宜的硫化体系,使得本发明具备不吸湿、颜色稳定、低气味、外观性能优良、低压缩永久变形性且机械性能良好的特点。
本发明提出的一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其原料按重量份包括:三元乙丙橡胶100-300份,聚烯烃树脂20-300份,加工油20-100份,填料0-80份,硫化体系0.2-10份,加工助剂5-30份;
其中,硫化体系为过氧化物硫化体系,包括过氧化物硫化剂和硫化助剂;
聚烯烃树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和聚乙烯中的至少一种;
三元乙丙橡胶是乙烯降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶。
优选地,过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、1,1-双(叔丁基过氧基)3,3,5-三甲基环已烷、2,4-二氯过氧苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种。
优选地,过氧化物硫化剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
优选地,硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯、1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。
优选地,三元乙丙橡胶中乙烯含量为30-70wt%,第三单体含量为2-10wt%,三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为50-70。
优选地,聚烯烃树脂中含有共聚聚丙烯时,共聚聚丙烯的含量≥10wt%。
优选地,聚烯烃树脂中含有均聚聚丙烯时,均聚聚丙烯的含量≥10wt%。
优选地,聚烯烃树脂中含有聚乙烯时,聚乙烯的含量≥20wt%。
优选地,共聚聚丙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min。
优选地,均聚聚丙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min。
优选地,聚乙烯的熔融指数为5-50g/10min。
优选地,共聚聚丙烯的聚合单元包括乙烯、丁烯、己烯、辛烯中的至少一种。
优选地,聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。
优选地,加工油为石蜡油、环烷油、芳烃油中的至少一种。
优选地,填料为滑石粉、硅藻土、碳酸钙、粘土中的至少一种。
优选地,加工助剂为抗氧剂、润滑剂、稳定剂、抗菌剂、紫外稳定剂、抗老化剂、活化剂中的至少一种。
本发明还提出了上述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法,包括如下步骤:将三元乙丙橡胶、填料、加工油、聚烯烃树脂、加工助剂混合,然后挤出得到橡胶母粒;将橡胶母粒和硫化体系混合,再经同向平行双螺杆挤出机动态硫化即得。
优选地,同向平行双螺杆挤出机的喂料转速为15-80rpm/min,螺杆转速为200-500rpm/min,螺杆长径比为55-64,加工温度为150-250℃。
优选地,橡胶母粒和硫化体系以15-25Hz的转速混合20-30min。
本发明通过使用过氧化物硫化体系,改变传统工艺,制备得到的热塑性弹性体具备不吸湿、颜色稳定、低气味、外观性能优良、低压缩永久变形性且机械性能良好的特点;本发明通过合理的配方和生产工艺设计,引入聚烯烃树脂材料与三元乙丙橡胶复配,并配合适宜的硫化体系制备出高强度的热塑性弹性体,生产的弹性体材料具有优异的耐久性、柔韧性和色泽稳定性的特点;本发明制备的热塑性弹性体可以通过注塑、吹塑、挤出进行加工。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
各原料的来源如下表:
实施例1
一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其原料按重量份包括:三元乙丙橡胶100份,聚烯烃树脂300份,石蜡油20份,硅藻土80份,硫化体系0.2份,抗菌剂30份;
其中,硫化体系为过氧化物硫化体系,包括过氧化物硫化剂和硫化助剂,过氧化物硫化剂为双叔丁基过氧异丙基苯,硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯;
聚烯烃树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和聚乙烯,其中共聚聚丙烯的含量≥10wt%,均聚聚丙烯的含量≥10wt%,聚乙烯的含量≥20wt%;
三元乙丙橡胶是乙烯降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶,三元乙丙橡胶中乙烯含量为30wt%,第三单体含量为10wt%,三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为50;
共聚聚丙烯的熔融指数为5.0g/10min,均聚聚丙烯的熔融指数为0.5g/10min,聚乙烯的熔融指数为50g/10min,共聚聚丙烯的聚合单元为乙烯、丁烯,聚乙烯为高密度聚乙烯。
上述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法,包括如下步骤:将三元乙丙橡胶、填料、加工油、聚烯烃树脂、加工助剂经高混机混合,然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒;将橡胶母粒和硫化体系经高混机以15Hz的转速混合20min,再经同向平行双螺杆挤出机动态硫化即得,其中,同向平行双螺杆挤出机的喂料转速为80rpm/min,螺杆转速为200rpm/min,螺杆长径比为64,加工一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为185℃、四区温度为190℃、五区温度为195℃、六区温度为200℃、七区温度为205℃、八区温度为210℃、十区温度为215℃、十一区温度为220℃、十二区温度为225℃、十三区温度为230℃。
实施例2
一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其原料按重量份包括:三元乙丙橡胶300份,聚烯烃树脂20份,芳烃油100份,碳酸钙40份,硫化体系10份,抗老化剂5份;
其中,硫化体系为过氧化物硫化体系,包括过氧化物硫化剂和硫化助剂,过氧化物硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷,硫化助剂为1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯;
聚烯烃树脂为均聚聚丙烯和聚乙烯,其中,均聚聚丙烯的含量≥10wt%,聚乙烯的含量≥20wt%;
三元乙丙橡胶是乙烯降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶,三元乙丙橡胶中乙烯含量为70wt%,第三单体含量为2wt%,三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为70;
均聚聚丙烯的熔融指数为5.0g/10min,聚乙烯的熔融指数为5g/10min,共聚聚丙烯的聚合单元为乙烯、丁烯、己烯、辛烯,聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。
上述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法,包括如下步骤:将三元乙丙橡胶、填料、加工油、聚烯烃树脂、加工助剂经高混机混合,然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒;将橡胶母粒和硫化体系经高混机以25Hz的转速混合30min,再经同向平行双螺杆挤出机动态硫化即得,其中,同向平行双螺杆挤出机的喂料转速为15rpm/min,螺杆转速为500rpm/min,螺杆长径比为55,加工一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为185℃、四区温度为190℃、五区温度为195℃、六区温度为200℃、七区温度为205℃、八区温度为210℃、十区温度为215℃、十一区温度为220℃、十二区温度为225℃、十三区温度为230℃。
实施例3-6
实施例3-6中过氧化物硫化热塑性弹性体材料的配方如下表:
备注:ZNO805为活性剂,硬脂酸锌为稳定剂、润滑剂。
实施例3-6中过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法相同,包括如下步骤:将三元乙丙橡胶、填料、加工油、聚烯烃树脂、加工助剂经高混机混合,然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒;将橡胶母粒和硫化体系经高混机以20Hz的转速混合25min,再经同向平行双螺杆挤出机动态硫化即得,其中,同向平行双螺杆挤出机的喂料转速为50rpm/min,螺杆转速为350rpm/min,螺杆长径比为60,加工一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为185℃、四区温度为190℃、五区温度为195℃、六区温度为200℃、七区温度为205℃、八区温度为210℃、十区温度为215℃、十一区温度为220℃、十二区温度为225℃、十三区温度为230℃。
试验例1
检测实施例3-6的性能,并以市售非过氧化物硫化体系普通热塑性弹性体材料为对照,结果如下表:
由上表可以看出本发明所得的过氧化物硫化热塑性弹性体材料的机械性能好,压缩永久变形性好。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,其原料按重量份包括:三元乙丙橡胶100-300份,聚烯烃树脂20-300份,加工油20-100份,填料0-80份,硫化体系0.2-10份,加工助剂5-30份;
其中,硫化体系为过氧化物硫化体系,包括过氧化物硫化剂和硫化助剂;
聚烯烃树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和聚乙烯中的至少一种;
三元乙丙橡胶是乙烯降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶。
2.根据权利要求1所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、1,1-双(叔丁基过氧基)3,3,5-三甲基环已烷、2,4-二氯过氧苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种;优选地,过氧化物硫化剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
3.根据权利要求1或2所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,硫化助剂为三烯丙基异氰脲酸酯、1,3,5-三聚氰酸三烯丙基酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,三元乙丙橡胶中乙烯含量为30-70wt%,第三单体含量为2-10wt%,三元乙丙橡胶的门尼粘度ML(1+4)125℃为50-70。
5.根据权利要求1-4任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,聚烯烃树脂中含有共聚聚丙烯时,共聚聚丙烯的含量≥10wt%;优选地,聚烯烃树脂中含有均聚聚丙烯时,均聚聚丙烯的含量≥10wt%;优选地,聚烯烃树脂中含有聚乙烯时,聚乙烯的含量≥20wt%;优选地,共聚聚丙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min;优选地,均聚聚丙烯的熔融指数为0.5-5.0g/10min;优选地,聚乙烯的熔融指数为5-50g/10min。
6.根据权利要求1-5任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,共聚聚丙烯的聚合单元包括乙烯、丁烯、己烯、辛烯中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。
8.根据权利要求1-7任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料,其特征在于,加工油为石蜡油、环烷油、芳烃油中的至少一种;优选地,填料为滑石粉、硅藻土、碳酸钙、粘土中的至少一种;优选地,加工助剂为抗氧剂、润滑剂、稳定剂、抗菌剂、紫外稳定剂、抗老化剂、活化剂中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将三元乙丙橡胶、填料、加工油、聚烯烃树脂、加工助剂混合,然后挤出得到橡胶母粒;将橡胶母粒和硫化体系混合,再经同向平行双螺杆挤出机动态硫化即得。
10.根据权利要求9所述过氧化物硫化热塑性弹性体材料的制备方法,其特征在于,同向平行双螺杆挤出机的喂料转速为15-80rpm/min,螺杆转速为200-500rpm/min,螺杆长径比为55-64,加工温度为150-250℃;优选地,橡胶母粒和硫化体系以15-25Hz的转速混合20-30min。
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