CN110511493A - 一种过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺 - 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的制备工艺，包括如下步骤：在硫化过程中，向橡胶母粒、过氧化物硫化体系中加入加工油混合，制备得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。本发明在硫化过程中加入加工油，可以使得热塑性弹性体不容易产生麻点、疙瘩和纹路，所得产品具有良好的外观稳定性且工艺稳定；制得的浅色薄制品热塑性弹性体具有良好的加工成型性。

Description

一种过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺
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的制备工艺。
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性，水口边角料可以直接二次使用，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，被称为“第三代橡胶”。
用于制备热塑性弹性体材料的硫化体系有硫磺硫化体系、酚醛树脂硫化体系，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；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，且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。
目前也有人使用过氧化物硫化体系制备热塑性弹性体材料，其制备工艺一般为橡胶母粒和硫化体系混匀硫化即得，但是使用传统工艺在制备浅色薄制品弹性体材料时，尤其是在挤出制品和薄制品的制备上，外观不够细腻，有疙瘩和麻点，且气味较大。存在耐久性、柔韧性较低，外观和工艺不稳定性等问题。
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的制备工艺，本发明在硫化过程中加入加工油，可以使得热塑性弹性体不容易产生麻点、疙瘩和纹路，所得产品具有良好的外观稳定性且工艺稳定；制得的浅色薄制品热塑性弹性体具有良好的加工成型性。
本发明提出的一种过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺，包括如下步骤：在硫化过程中，向橡胶母粒、过氧化物硫化体系中加入加工油混合，制备得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
优选地，加工油的加入方式为：将橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油混合，然后动态硫化，拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
优选地，加工油的加入方式为：将橡胶母粒、过氧化物硫化体系混合，然后动态硫化，拉条，冷却，切粒得到弹性体T1；将弹性体T1和加工油混合，然后造粒、拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
优选地，用双螺杆挤出机进行动态硫化，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140-250℃。
优选地，混合时间为20-30min，混合时的转速为10-25Hz。
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，过氧化物硫化体系为过氧化物硫化剂和硫化助剂。
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，橡胶母粒的原料包括：三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、填料、加工助剂、加工油。
优选地，橡胶母粒中的加工油与硫化过程中的加工油相同。
优选地，在硫化过程中，橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油的重量比为142-840：1.5-9.5：20-110。
优选地，橡胶母粒中，三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、填料、加工助剂、加工油的重量比为100-300：20-300：0-90：2-30：20-120。
上述橡胶母粒的制备方法为：将三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、填料、加工助剂、加工油混合，然后挤出即得。
优选地，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40-70。
优选地，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。
优选地，聚烯烃树脂含有共聚聚丙烯时，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1.0-5.0g/10min。
优选地，均聚聚丙烯的熔融指数为1.0-10.0g/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，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、抗老化剂中的至少一种。
本发明通过在硫化过程中，将橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油直接混匀后造粒，或者在橡胶母粒、过氧化物硫化体系混匀硫化后再加入加工油混匀造粒，均可以使得热塑性弹性体具有良好的耐久性、柔韧性，并且不容易产生麻点、疙瘩和纹路，所得产品具有良好的外观稳定性且工艺稳定；制得的浅色薄制品热塑性弹性体具有良好的加工成型性，可用于生活制品及汽车内饰件；本发明通过采用过氧化物硫化体系并配合适宜组分，结合新的制备工艺得到的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、耐油性能、不吸湿、颜色稳定、外观性能，机械性能良好、气味低，在薄制品及挤出制品的应用中有突出优势。
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1-4和对比例1的过氧化物硫化热塑性弹性体材料的配方如下表：
上述实施例1-2的过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺相同，包括如下步骤：按重量份将3072EPM、聚丙烯T30S、石蜡油PIONIER 1535、氧化锌ZNO805、PE蜡chemmix 2F、抗氧剂Irganox 1010、抗氧剂Irganox 168、硬脂酸锌、滑石粉FlexTalc 815D经高混机混合，然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒；按重量份将橡胶母粒、过氧化物硫化剂 F40P、硫化助剂、石蜡油PIONIER 1535经高混机以20Hz的转速混合25min，然后经双螺杆挤出机动态硫化，拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料，其中，动态硫化时，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℃。
上述实施例3-4的过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺相同，包括如下步骤：按重量份将3072EPM、聚丙烯T30S、石蜡油PIONIER 1535、氧化锌ZNO805、PE蜡chemmix 2F、抗氧剂Irganox 1010、抗氧剂Irganox 168、硬脂酸锌、滑石粉FlexTalc 815D经高混机混合，然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒；按重量份将橡胶母粒、过氧化物硫化剂 F40P、硫化助剂经高混机以20Hz的转速混合25min，然后经双螺杆挤出机动态硫化，拉条，冷却，切粒得到弹性体T1；向弹性体T1中按重量份加入石蜡油PIONIER 1535，经高混机以20Hz的转速混合25min，然后经双螺杆挤出机造粒、拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料，其中，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160℃、二区温度为165℃、三区温度为175℃、四区温度为185℃、五区温度为190℃、六区温度为200℃、七区温度为200℃、八区温度为200℃、十区温度为200℃、十一区温度为210℃、十二区温度为215℃、十三区温度为225℃。
上述对比例1的制备工艺为：按重量份将3072EPM、聚丙烯T30S、石蜡油PIONIER1535、氧化锌ZNO805、PE蜡chemmix 2F、抗氧剂Irganox 1010、抗氧剂Irganox 168、硬脂酸锌、滑石粉FlexTalc 815D经高混机混合，然后通过双螺杆挤出机挤出得到橡胶母粒；按重量份将橡胶母粒、过氧化物硫化剂 F40P、硫化助剂经高混机以20Hz的转速混合25min，然后经双螺杆挤出机动态硫化，拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料，其中，动态硫化时，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℃。
检测实施例1-4和对比例1得到的过氧化物硫化热塑性弹性体材料的性能和外观，结果如下表：
由上表可以看出本发明在硫化过程中，将橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油直接混匀后双螺杆造粒，或者在橡胶母粒、过氧化物硫化体系混匀硫化后再加入加工油混匀双螺杆造粒，均可以使得热塑性弹性体不容易产生麻点、疙瘩和纹路，所得产品具有良好的外观稳定性且工艺稳定；制得的浅色薄制品热塑性弹性体具有良好的加工成型性，优于对比例1的传统工艺；通过各物质相互配合并结合新的制备工艺得到的热塑性弹性体具有良好的机械性能和外观。
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的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：在硫化过程中，向橡胶母粒、过氧化物硫化体系中加入加工油混合，制备得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
2.根据权利要求1所述过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺，其特征在于，加工油的加入方式为：将橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油混合，然后动态硫化，拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
3.根据权利要求1所述过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺，其特征在于，加工油的加入方式为：将橡胶母粒、过氧化物硫化体系混合，然后动态硫化，拉条，冷却，切粒得到弹性体T1；将弹性体T1和加工油混合，然后造粒、拉条，冷却，切粒得到过氧化物硫化热塑性弹性体材料。
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的制备工艺，其特征在于，用双螺杆挤出机进行动态硫化，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140-250℃。
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的制备工艺，其特征在于，混合时间为20-30min，混合时的转速为10-25Hz。
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的制备工艺，其特征在于，加工油为石蜡油、环烷油、芳烃油中的至少一种。
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的制备工艺，其特征在于，过氧化物硫化体系为过氧化物硫化剂和硫化助剂；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。
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的制备工艺，其特征在于，橡胶母粒的原料包括：三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、填料、加工助剂、加工油；优选地，橡胶母粒中的加工油与硫化过程中的加工油相同；优选地，在硫化过程中，橡胶母粒、过氧化物硫化体系、加工油的重量比为142-840：1.5-9.5：20-110；优选地，橡胶母粒中，三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、填料、加工助剂、加工油的重量比为100-300：20-300：0-90：2-30：20-120。
9.根据权利要求8所述过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺，其特征在于，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40-70；优选地，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；优选地，聚烯烃树脂含有共聚聚丙烯时，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1.0-5.0g/10min；优选地，均聚聚丙烯的熔融指数为1.0-10.0g/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。
10.根据权利要求8或9所述过氧化物硫化热塑性弹性体的制备工艺，其特征在于，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、抗老化剂中的至少一种。
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