CN111808376B - 一种tpv材料及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TPV材料及其加工方法，属于热塑性弹性体的加工生产技术领域。本发明通过在TPV材料制备时，先在混料机中的放入颗粒状原材料，而后再在其中加入适量的粘度适中的工业用油，再将粉体类的材料加入其中，在颗粒原材料的表面粘附一层油，使粉体的加工助剂均匀地分散在颗粒原材料中，保证了TPV材料制备时材料性能的稳定性；经过二次硫化工艺，提高了硫化效率，降低了PP降解速度，使得最终产品物理性能得到明显提高。

Description

一种TPV材料及其加工方法
发明领域
本发明涉及一种TPV材料及其加工方法，属于热塑性弹性体的加工生产技术领域。
背景技术
随着科技的进步，各种新型材料的发展也越来越多，在弹性体材料领域中，热塑性弹性体TPV可谓是近些年来新兴兴起的材料，TPV是高度硫化的橡胶微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，可以快速经济和方便地加工成型。已广泛应用于汽车、家电、医疗等众多领域。
其中动态硫化热塑弹性体是通过将热塑性树脂、橡胶、橡胶硫化剂及其他助剂经熔融共混得到。在共混过程中，橡胶相发生硫化交联，同时粘度较大的橡胶在高速剪切作用下，形成橡胶颗粒，分散在树脂中，使得最终产品中，橡胶相微区提供弹性，热塑性树脂提供熔融温度下的塑性流动，从而使这种弹性体兼具橡胶和塑料的优点。
但是在制备TPV材料时，经常会出现因原材料中加工助剂与原材料物理形态的不同，导致加工助剂很难与原材料混合均匀，从而影响材料的性能的稳定性。为解决TPV材料制备时，加工助剂与原材料混合不均匀的现象，通常是应用立式混料机进行混料，并延长混料时间。但是，这种做法对加工助剂与原材料混料不均的现象的改善，并不十分明显，而且也会降低产品的生产效率。
发明内容
针对上述TPV材料制备时存在的现有问题，本发明提供一种TPV材料及其加工方法，减少了加工助剂与原料混料不均产生的TPV材料质量问题，保证了TPV材料制备时材料性能的稳定性。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种TPV材料，包括如下组分及重量份数的原料：PP粉：15-30份；EPDM：30-45份；甲基丙烯酸锌：0.6-1.5份；过氧化物类硫化剂：2-5份；工业用油：30-40份；填充剂：3-6份，抗氧剂：0.5-1份。
在上述的一种TPV材料中，所述的填充剂为粒径10-100nm的纳米CaCO3与粒径1000nm以上的普通CaCO3混合制得的CaCO3复配混合物。
在上述的一种TPV材料中，所述纳米CaCO3与普通CaCO3的质量比为8-10:1。纳米CaCO3微粒的尺寸极小，拥有较大的比表面积，因为活性极高，与聚合物分子链之间具有较强的结合能力，且它具有较好的耐溶、耐高温性能。在制备TPV材料过程中，材料中的空隙被纳米CaCO3填补，使得TPV中的PP和EPDM相之间的气泡和空洞等缺陷减少，普通大颗粒的CaCO3可以快速起到填充作用，将两者结合使用可以延缓TPV材料的断裂，提高最终材料的拉升强度和断裂延展率。
在上述的一种TPV材料中，所述工业用油为粘度100-400mm2/s的石蜡油。石蜡油主要可以将抗氧剂等粉末状物质能够粘附于PP和EPDM颗粒表面，使得原料分布均匀，提高制备过程中的稳定性。
一种上述的TPV材料的加工方法，所述方法包括如下步骤：
(1)根据上述组分及重量份数准备TPV原料；
(2)将PP粉、EPDM放入混料机，再加入工业用油，混合5-10min；
(3)再将填充剂、抗氧剂、50-80％过氧化物类硫化剂和甲基丙烯酸锌加入混料机，均匀混合得混合料；
(4)将上述混合料放入双螺杆挤出机挤出造粒；
(5)将得到的粒料与剩余20-50％的硫化剂、助硫化剂混合均匀，再次投入双螺杆挤出机挤出干燥后得到成品TPV材料。
过氧化物硫化剂具有硫化速度快，制品耐高温，产品能在高温下保持较低的永久压缩形变。但是过氧化物硫化剂在发生交联反应的同时，也会使PP发生降解，需要助硫化剂来提高过氧化物的硫化效率，从而降低PP的降解反应。一次性加入硫化剂、助硫化剂，容易使得硫化剂、助硫化剂分布过于聚集，在动态硫化过程中造成PP的快速降解，从而影响TPV的力学性能，而且当硫化剂、助硫化剂过于聚集时反而会降低硫化剂的硫化效率。本发明二次硫化，能够较好地避免硫化剂、助硫化剂因为过于聚集而带来的负面影响，从而提高了硫化效率。
在上述一种TPV材料的加工方法中，所述双螺杆挤出机转速为250-400转/分，温度为230-270℃，时间为5-9分钟。
与现有技术相比，本发明通过在TPV材料制备时，先在混料机中的放入颗粒状原材料，而后再在其中加入适量的粘度适中的工业用油，再将粉体类的材料加入其中，在颗粒原材料的表面粘附一层油，使粉体的加工助剂均匀地分散在颗粒原材料中，保证了TPV材料制备时材料性能的稳定性；经过二次硫化工艺，提高了硫化效率，降低了PP降解速度，使得最终产品物理性能得到明显提高。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
(1)称量原料：PP粉：20份；EPDM：35份；甲基丙烯酸锌：0.8份；过氧化物类硫化剂：3份；石蜡油：30份；填充剂：5份；抗氧剂1份。其中填充剂为粒径10-100nm的纳米CaCO3与粒径1000nm以上的普通CaCO3混合制得的CaCO3复配混合物，纳米CaCO3与普通CaCO3的质量比为10:1；
(2)将PP粉、EPDM放入混料机，再加入石蜡油，混合5-10min；
(3)再将填充剂、抗氧剂、50％过氧化物类硫化剂和甲基丙烯酸锌加入混料机，均匀混合得混合料；
(4)将上述混合料放入双螺杆挤出机挤出造粒；
(5)将得到的粒料与剩余50％的硫化剂和甲基丙烯酸锌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机挤出干燥后得到成品TPV材料；
双螺杆挤出机转速为300转/分，温度为230℃，挤出时间为6分钟。
实施例2：
(1)称取原料：PP粉：25份；EPDM：40份；甲基丙烯酸锌：0.8份；石蜡油：35份；填充剂：5份；过氧化物类硫化剂：3份；抗氧剂0.8份。其中填充剂为粒径10-100nm的纳米CaCO3与粒径1000nm以上的普通CaCO3混合制得的CaCO3复配混合物，纳米CaCO3与普通CaCO3的质量比为9:1；
(2)将PP粉、EPDM放入混料机，再加入石蜡油，混合5-10min；
(3)再将填充剂、抗氧剂、60％过氧化物类硫化剂和甲基丙烯酸锌加入混料机，均匀混合得混合料；
(4)将上述混合料放入双螺杆挤出机挤出造粒；
(5)将得到的粒料与剩余40％的硫化剂和甲基丙烯酸锌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机挤出干燥后得到成品TPV材料；
双螺杆挤出机转速为300转/分，温度为230℃，挤出时间为6分钟。
实施例3：
(1)称取原料：PP粉：30份；EPDM：45份；甲基丙烯酸锌：0.6-1.5份；过氧化物类硫化剂：5份；石蜡油：38份；填充剂：6份；抗氧剂1份。其中填充剂为粒径10-100nm的纳米CaCO3与粒径1000nm以上的普通CaCO3混合制得的CaCO3复配混合物，纳米CaCO3与普通CaCO3的质量比为8:1；
(2)将PP粉、EPDM放入混料机，再加入石蜡油，混合5-10min；
(3)再将填充剂、抗氧剂、50％的硫化剂和硫化助剂加入混料机，均匀混合得混合料；
(4)将上述混合料放入双螺杆挤出机挤出造粒；
(5)将得到的粒料与剩余50％的硫化剂和甲基丙烯酸锌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机挤出干燥后得到成品TPV材料；
双螺杆挤出机转速为350转/分，温度为250℃，挤出时间为9分钟。
实施例4
与实施例1的差别，仅在于对比例3中填充剂仅为普通CaCO3。
实施例5：
与实施例1的差别，仅在于对比例4中填充剂仅为纳米CaCO3。
对比例1：
与实施例1的区别，仅在于，对比例1中TPV所有原料同时加入混料机。
对比例2：
与实施例1的区别，仅在于，对比例2没有进行二次硫化。
表1：实施例1-5与对比例1-2所得材料物理性能测试结果
Figure BDA0002551034960000061
Figure BDA0002551034960000071
从上述结果可以看出，本发明通过在TPV材料制备时，先在混料机中的放入颗粒状原材料，而后再在其中加入适量的粘度适中的工业用油，再将粉体类的材料加入其中，这种加料方式使得在颗粒原材料的表面粘附一层油，使粉体的加工助剂均匀地分散在颗粒原材料中，保证了TPV材料制备时材料性能的稳定性。再经过二次硫化工艺，提高了硫化效率，降低了PP降解速度，使得最终产品物理性能得到明显提高。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (1)

1.一种TPV材料，其特征在于，包括如下组分及重量份数的原料：PP粉：20份；EPDM：35份；甲基丙烯酸锌：0.8份；过氧化物类硫化剂：3份；工业用油：30份；填充剂：5份，抗氧剂：1份；
所述的填充剂为粒径10-100nm的纳米CaCO3与粒径1000nm以上的普通CaCO3混合制得的CaCO3复配混合物；
所述纳米CaCO3与普通CaCO3的质量比为10:1；
所述工业用油为粘度100-400mm2/s的石蜡油；
所述TPV材料制备方法包括如下步骤：
（1）根据上述组分及重量份数准备TPV原料；
（2）将PP粉、EPDM放入混料机，再加入工业用油，混合5-10min；
（3）再将填充剂、抗氧剂、50%过氧化物类硫化剂和甲基丙烯酸锌加入混料机，均匀混合得混合料；
（4）将混合料放入双螺杆挤出机挤出造粒；
（5）将得到的粒料与剩余50%的硫化剂和甲基丙烯酸锌混合均匀，再次投入双螺杆挤出机挤出干燥后得到成品TPV材料；
所述双螺杆挤出机转速为300转/分，温度为230℃，挤出时间为6分钟。
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