CN112194852A - 高穿刺强度压延膜用tpv弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高穿刺强度压延膜用TPV弹性体及其制备方法，组分为：合成橡胶、聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、白油、无机填料、交联剂、助交联剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂等，该方法为：首先将合成橡胶、聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、无机填料在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到中间体；再将所得的中间体加入交联剂、助交联剂，在高速混合机混合均匀，经双螺杆挤出机中动态硫化造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入白油，制得高穿刺强度压延膜用TPV弹性体。本发明所提供的高穿刺强度压延膜用TPV具有制备方法简单，可较大幅度提高TPV材料压延膜的穿刺强度，对拓宽TPV弹性体的应用领域具有重要意义。

Description

高穿刺强度压延膜用TPV弹性体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及热塑性弹性体材料技术领域，尤其涉及一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体及其制备方法。
背景技术：
热塑性弹性体是物理性能介于橡胶和塑料之间的是一类复合型结构的高性能材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。已构成一个新的“工业原料体系”，被人称为“第三代橡胶”。以三元乙丙橡胶为基材制备的弹性体称为TPV(ThermoplasticVulcanization)，因动态硫化工艺使得体系内连续相和分散相形成三维网络状海岛结构得名。硫化后的三元乙丙橡胶以微米级的颗粒均匀分布在塑料相中，使其自身在常温下拥有热固性橡胶的物理性能和功能特征，在高温下拥有热塑性塑料的高流动性和反复加工性，使得产品拥有成型加工简便，材料可循环利用、性价比高等特点，目前广泛应用于汽车工业、建筑建材、电子电器、医疗卫生和消费用品等领域。
例如在申请号为CN201410220053的中国专利中公开了一种高性能动态硫化热塑性弹性体的制备方法所述组合物的组分和配比为：三元乙丙橡胶30～50份、聚丙烯20～60份、橡胶油10～60份、填料5～15份、交联剂0.2～2.0份、交联助剂0.2～2份。该发明该方法制造出的弹性体具有耐油性优异、永久压缩变形低的特点，而且在工艺上还具有设备适用广、制备工艺简单等优点。
随着TPV弹性体越来越普及，许多新的应用方向正在被开发，如复合防水卷材，复合地垫、瑜伽垫等，TPV弹性体以其优异的耐候性、良好的加工性、出色的外观手感越来越多的使用在压延膜领域中，成为某些复合材料的表面覆盖层。为保护内层材料的完整，延长产品的使用寿命，在与外界接触的过程中对于表层TPV材料的抗穿刺、耐撕裂的能力较高的要求，而普通TPV弹性体的抗穿刺强度较低，不能满足部分产品的需求。
发明内容：
本发明提供了一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体及其制备方法，在动态硫化TPV弹性体的基础上，加入茂金属聚烯烃树脂、在双螺杆挤出机中进行动态交联，较大幅度提高了TPV材料压延膜的的抗穿刺强度。其具体技术方案如下：
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，按照重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002693831920000021
作为优选，所述合成橡胶为三元乙丙橡胶。
作为优选，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20～130，乙烯含量为50～75％，第三单体为乙叉降冰片烯或双环戊二烯且含量为4～20％。
作为优选，所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的混合物。
作为优选，所述茂金属聚烯烃树脂为茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯的一种或两种的组合。
作为优选，所述交联剂为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化二异丙苯或辛基酚醛树脂中的一种或多种的组合。
作为优选，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉或白炭黑中的一种或多种的组合。
作为优选，所述助交联剂为二苯甲烷马来酰亚胺、三异丙基异氰酸酯、或氯化亚锡中的一种或多种的组合。
本发明还提供一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，包括如下步骤：
A)、按组分要求称取适量三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、无机填料，在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到中间体；
B)、将步骤A)所得的中间体加入交联剂和助交联剂，经高速混合机混合均匀，在双螺杆挤出机中动态硫化造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入白油，制得高穿刺强度压延膜用TPV弹性体。
进一步，所述双螺杆挤出机工艺条件为温度160～220℃、转速200～320rpm；将上述高穿刺强度压延膜用TPV弹性体采用立式注塑机在200℃条件下模压厚度3mm的样片，测定材料的硬度，采用万能制样机制备拉伸样条，测定材料的拉伸强度和断裂伸长率。采用单螺杆挤出机在180～210℃条件下挤出压延0.2mm厚的薄膜，测定材料的穿刺强度。
本发明的有益效果是：本发明所提供的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体及其制备方法，采用耐候性优异的三元乙丙橡胶与聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、无机填料混合均匀后加入硫化剂，经过双螺杆挤出机动态硫化造粒，并在过程中充入白油，使交联的三元乙丙橡胶颗粒均匀的分散在聚烯烃树脂中，同时作为塑料相的茂金属聚烯烃树脂在硫化剂的作用下也部分交联为网络结构，可较大幅度提高材料压延膜的穿刺强度，且容易加工，拓宽了TPV弹性体的应用领域。
具体实施方式：
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表1所示：
表1
原材料名称 重量份数
合成橡胶 三元乙丙橡胶 45
聚烯烃树脂 聚丙烯 20
聚烯烃树脂 低密度聚乙烯 20
交联剂 过氧化异丙基碳酸叔丁酯 0.2
交联助剂 二苯甲烷马来酰亚胺 1
白油 环烷油 20
无机填料 碳酸钙 10
抗氧剂 264 0.3
光稳定剂 531 0.3
润滑剂 聚乙烯蜡 0.8
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为20～45，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述低密度聚乙烯熔融指数2～6g/10min。所述环烷油40℃运动粘度为120～200。
具体步骤如下：
A)、按组分要求称取适量三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、无机填料，在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到中间体；
B)、将步骤A)所得的中间体加入交联剂和助交联剂，经高速混合机混合均匀，在双螺杆挤出机中动态硫化造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入白油，制得高穿刺强度压延膜用TPV弹性体1。
其中，所述双螺杆挤出机工艺条件为温度160～220℃、转速200～320rpm；将上述高穿刺强度压延膜用TPV弹性体采用立式注塑机在200℃条件下模压厚度3mm的样片，测定材料的硬度，采用万能制样机制备拉伸样条，测定材料的拉伸强度和断裂伸长率。采用单螺杆挤出机在180～210℃条件下挤出压延0.2mm厚的薄膜，测定材料的穿刺强度。
实施例2
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表2所示：
表2
原材料名称 重量份数
合成橡胶 三元乙丙橡胶 45
聚烯烃树脂 聚丙烯 20
聚烯烃树脂 线性低密度聚乙烯 20
交联剂 过氧化异丙基碳酸叔丁酯 0.2
交联助剂 二苯甲烷马来酰亚胺 1
白油 环烷油 20
无机填料 碳酸钙 10
抗氧剂 1010 0.3
光稳定剂 531 0.3
润滑剂 聚乙烯蜡 0.8
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述线性低密度聚乙烯熔融指数3～8g/10min。所述环烷油40℃运动粘度为120～200。
实施例2相比于实施例1，选用高门尼粘度替换低门尼粘度的三元乙丙橡胶，提高材料的性能，选用线性低密度聚乙烯替代低密度聚乙烯，选用抗氧剂1010替换抗氧剂264。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例3
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表3所示：
表3
原材料名称 重量份数
合成橡胶 三元乙丙橡胶 45
聚烯烃树脂 聚丙烯 20
茂金属聚烯烃树脂 线性低密度聚乙烯 20
交联剂 辛基酚醛树脂 1
交联助剂 氯化亚锡 0.25
白油 环烷油 20
无机填料 碳酸钙 10
抗氧剂 1010 0.3
光稳定剂 531 0.3
润滑剂 聚乙烯蜡 0.8
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述茂金属线性低密度聚乙烯熔融指数2～5g/10min。所述环烷油40℃运动粘度为120～200。
实施例3相比于实施例2，变更了交联剂及交联助剂的种类，选用茂金属线性低密度聚乙烯替代线性低密度聚乙烯。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例4
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表4所示：
表4
原材料名称 重量份数
合成橡胶 三元乙丙橡胶 45
聚烯烃树脂 聚丙烯 20
茂金属聚烯烃树脂 线性低密度聚乙烯 20
交联剂 过氧化异丙基碳酸叔丁酯 0.2
交联助剂 二苯甲烷马来酰亚胺 1
白油 石蜡油 20
无机填料 碳酸钙 10
抗氧剂 1010 0.3
光稳定剂 326 0.3
润滑剂 聚乙烯蜡 0.8
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述茂金属线性低密度聚乙烯熔融指数2～5g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
实施例4相比于实施例2，选用茂金属线性低密度聚乙烯替代线性低密度聚乙烯，白油选用石蜡油替换环烷油，选用光稳定剂326替换531。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例1、2、3、4主要阐述选用不同原材料牌号对产品力学性能和耐穿刺性能的影响,将性能进行对比，结果如表5所示：
表5
Figure BDA0002693831920000081
由对比可知，选用门尼粘度高的三元乙丙橡胶制得的材料物理性能更好，穿刺强度相对较高，并且交联剂与交联助剂的组合为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、二苯甲烷马来酰亚胺硫化效果好。
实施例5
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表6所示：
表6
Figure BDA0002693831920000082
Figure BDA0002693831920000091
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述线性低密度聚乙烯熔融指数3～8g/10min。所述茂金属线性低密度聚乙烯熔融指数2～5g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
实施例5相比于实施例4，以线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯复配使用，并增加大加入量；同时增加白油的份数。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例6
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表7所示：
表7
Figure BDA0002693831920000092
Figure BDA0002693831920000101
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述线性低密度聚乙烯熔融指数3～8g/10min。所述茂金属线性低密度聚乙烯熔融指数2～5g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
实施例6相比于实施例5，增加了三元乙丙橡胶份数，增加茂金属聚烯烃树脂份数。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例7
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表8所示：
表8
Figure BDA0002693831920000102
Figure BDA0002693831920000111
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述线性低密度聚乙烯熔融指数3～8g/10min。所述茂金属线性低密度聚乙烯熔融指数2～5g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
实施例7相比于实施例5，增加合成橡胶份数，调整聚丙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯份数。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例8
一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表9所示：
表9
Figure BDA0002693831920000112
Figure BDA0002693831920000121
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述线性低密度聚乙烯熔融指数3～6g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
实施例8相比于实施例5，增加合成橡胶份数，调整聚丙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯份数，并增加交联剂的加入量。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
实施例5、6、7、8主要阐述原材料牌号相同、配比不同的情况下对产品力学性能和耐穿刺性能的影响。
对比例
普通TPV弹性体的制备方法，按照重量份数计原料配方如表10所示：
表10
Figure BDA0002693831920000122
Figure BDA0002693831920000131
其中：所述三元乙丙橡胶门尼粘度为65～75，乙烯含量为60～75％，第三单体为乙叉降冰片烯含量为4～8％。所述聚丙烯为丙烯均聚物，熔融指数2～4g/10min。所述石蜡油40℃运动粘度为80～120。
对比例相比于实施例8，没有加入线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯。
具体制备方法、设备工艺参数同实施例1。
将实施例5、6、7、8与对比例性能进行对比，结果如表11所示：
表11
Figure BDA0002693831920000132
从表中可以看出，高穿刺强度压延膜用TPV弹性体与普通TPV弹性体相比，力学性能没有下降，通过加入线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯，使塑料相的树脂在硫化剂的作用下也部分交联为网络结构，穿刺强度有了较大幅度的提高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，由下列重量份的原料制成：
Figure FDA0002693831910000011
2.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述合成橡胶为三元乙丙橡胶。
3.根据权利要求2所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20～130，乙烯含量为50～75％，第三单体为乙叉降冰片烯或双环戊二烯且含量为4～20％。
4.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的混合物。
5.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述茂金属聚烯烃树脂为茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯的一种或两种的组合。
6.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述交联剂为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化二异丙苯或辛基酚醛树脂中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉或白炭黑中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体，其特征在于，所述助交联剂为二苯甲烷马来酰亚胺、三异丙基异氰酸酯、或氯化亚锡中的一种或多种的组合。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A)、按组分要求称取适量三元乙丙橡胶、聚烯烃树脂、茂金属聚烯烃树脂、无机填料，在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到中间体；
B)、将步骤A)所得的中间体加入交联剂和助交联剂，经高速混合机混合均匀，在双螺杆挤出机中动态硫化造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入白油，制得高穿刺强度压延膜用TPV弹性体。
10.根据权利要求9所述的高穿刺强度压延膜用TPV弹性体的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机工艺条件为温度160～220℃、转速200～320rpm；将上述高穿刺强度压延膜用TPV弹性体采用立式注塑机在200℃条件下模压厚度3mm的样片，测定材料的硬度，采用万能制样机制备拉伸样条，测定材料的拉伸强度和断裂伸长率，采用单螺杆挤出机在180～210℃条件下挤出压延0.2mm厚的薄膜，测定材料的穿刺强度。
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