CN114656742B - 一种合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,该材料的制备包括以下原料:100份热塑性弹性体,0.05~5份引发剂、1~20份GMA、30~70份PVDF,5~50份EGMA、0.05~5份二元羧酸或酸酐、0~5份催化剂、0.01~5份抗氧剂。首先通过引发剂和GMA对热塑性弹性体进行化学处理,制备改性热塑性弹性体,然后改性后的热塑性弹性体和PVDF、EGMA、二元羧酸或酸酐共混,并通过加入催化剂生成动态共价键,最后采用平板硫化机热压成型。本发明采用构筑动态共价键的方式提高材料的抗蠕变性能,不但使材料具有良好的可加工性,而且抗蠕变性和耐油性都有明显提高,是一种绿色环保的、可批量生产的方法。
Description
技术领域
本发明属于热塑性弹性体领域,具体涉及一种合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法。
背景技术
硫化橡胶因其完全交联的化学网络结构而具有优异的尺寸稳定性和耐久性,可以满足很多涉及结构承载的高端应用,但是化学交联网络同时也使得材料丧失了可循环和回收利用价值。2017年的官方统计数据显示部分地区每年产生超过2.5亿吨橡胶废料,其中约60%用于焚烧取热或填埋处理。因此,开发高性能热塑性弹性体是弹性体循环经济的有效策略。
从分子运动上看,蠕变包含普通形变、高弹形变和粘性流动三个部分,是材料粘弹性的外在表现之一。蠕变大小直接影响弹性体的耐久性,是评价材料可工业应用性的重要指标,尤其是对于减震材料。【张彬,庄国华,曾向荣.噪声与振制,2000,(4):56-59】对于热塑性弹性体而言,其内部是物理交联点构建的交联网络,相较于硫化橡胶的共价键,更易于发生蠕变现象,因此如何提高热塑性弹性体的耐蠕变性能至关重要。目前增强材料抗蠕变性能的方法包括填充纳米粒子、纤维等物理填充法【刘宏超,王启方,汪月琼,李永振,李高荣,余和平.广东化工,2021,48(23),10-12】和紫外光处理、等离子处理、氧化法等化学交联法【Yu J R,Chen Z L,Zhu J,et al.International Polymer Processing Journal ofthe Polymer Processing Society:2013.14(4):331-335.】。物理填充法因大量纳米粒子的加入一定会损失材料的韧性和弹性,化学交联法中共价键的生成又会势必损失材料的可加工性。因此,本文提出了通过构建动态共价键的形式,即保留了材料的可加工型又提升材料的抗蠕变性能。
相比基于分子设计和严格精准合成的嵌段型和接枝型弹性体,合金型热塑性弹性体具有可批量制备、设计性强等优势。另外,耐油性是弹性体材料重要的化学性能,可大大拓宽其应用领域。文献可知,氟元素的引入可使材料具备优异的耐油性,本文采用将热塑性弹性体和聚偏氟乙烯共混,并通过相界面改善和相形态设计实现热塑性弹性体合金的可控制备。
发明内容
本发明的目的是制备一种抗蠕变的、含氟的热塑性弹性体,既解决了弹性体材料的可加工性又兼具热塑性和耐油性,开发了一种抗蠕变的、耐油的热塑性弹性体。
为了达到上述目的,采用技术方案如下:
(1)将100份热塑性弹性体、0.05~5份引发剂、1~20份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到聚合物常规混合设备中,混合20分钟后得到改性热塑性弹性体,所述的热塑性弹性体为乙烯-辛烯无规共聚物(POE)、乙烯-辛烯嵌段型共聚物(OBC)、EPDM中的任一种。
(2)将步骤(1)获得的产物100份、30~70份聚偏氟乙烯、5~50份乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EGMA)、0.05~5份二元羧酸或酸酐、0~5份催化剂、0.01~5份抗氧剂加入到混合设备中,熔融混合20min后得到合金型含氟热塑性弹性体。
(3)将步骤(2)获得的产物,采用聚合物常规成型设备,成型温度为130~210℃,成型得到样条以备测试。
步骤(1)所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、双二五中的任一种。
步骤(1)所述的聚合物常规混合方式为密炼机、挤出机、双辊开炼机中的任一种,一些组分需要紫外光照射或者加热附加条件。
步骤(2)所述的二元羧酸或酸酐为癸二酸、己二酸、马来酸酐、衣康酸中的任一种。
步骤(2)所述的催化剂是乙酰丙酮锌、双环胍(TBD)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)中的任一种。
步骤(3)所述的聚合物常规成型设备为注塑机、微型注塑机、平板硫化机的任一种。
本发明针对热塑性弹性体抗蠕变性能差的问题,采用构建动态共价键的方法,并引入含氟单元,开发一种抗蠕变、重复加工性能优异的热塑性弹性体。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、采用聚合物常规加工设备,制备工艺简单,适合工业化批量生产。
2、反应加工过程中不使用溶剂,是一种环保的制备方法。
3、通过引入动态共价键,大大提高了热塑性弹性体抗蠕变性能,同时可加工性无明显变化。
4、通过引入含氟单元,增加弹性体极性,耐油性明显改善。
附图说明
图1.合金型含氟热塑性弹性体的抗蠕变性能
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案,下面结合实施例具体描述,但本发明的保护范围并不局限于这些实施例,本领域技术人员对本发明做出的非本质改进和调整均属于本发明保护范围。
实施例1
将100份OBC、0.1份DCP、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到密炼机中,混合20分钟后得到改性OBC。将100份改性OBC、50份聚偏氟乙烯、10份EGMA、0.2份马来酸酐加入到密炼机中,熔融混合20min后得到合金型含氟OBC。最后采用平板硫化仪,压制成型得到样条以备测试。
实施例2
将100份OBC、0.5份DCP、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到密炼机中,混合20分钟后得到改性OBC。将100份改性OBC、50份聚偏氟乙烯、15份EGMA、0.2份马来酸酐加入到密炼机中,熔融混合20min后得到合金型含氟OBC。最后采用平板硫化仪,压制成型得到样条以备测试。
实施例3
将100份OBC、0.5份双25、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到密炼机中,混合20分钟后得到改性OBC。将100份改性OBC、50份聚偏氟乙烯、15份EGMA、0.2份马来酸酐加入到密炼机中,熔融混合20min后得到合金型含氟OBC。最后采用平板硫化仪,压制成型得到样条以备测试。
实施例4
将100份OBC、0.5份DCP、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到密炼机中,混合20分钟后得到改性OBC。将100份改性OBC、50份聚偏氟乙烯、15份EGMA、0.2份癸二酸、0.5份乙酰丙酮锌加入到密炼机中,熔融混合20min后得到合金型含氟OBC。最后采用平板硫化仪,压制成型得到样条以备测试。
实施例5
将100份POE、0.5份DCP、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到密炼机中,混合20分钟后得到改性OBC。将100份改性OBC、40份聚偏氟乙烯、10份EGMA、0.2份癸二酸、0.5份乙酰丙酮锌加入到密炼机中,熔融混合20min后得到合金型含氟OBC。最后采用平板硫化仪,压制成型得到样条以备测试。
对比例1
将OBC100份,PVDF30份加入到密炼机熔融混合10分钟得到OBC/PVDF二元共混物,通过平板硫化机热压成1mm厚的薄片,根据国标裁成标准哑铃样条测试拉伸性能,各项测试结果均列于表1中。
对比例2
将OBC100份,PVDF30份,EGMA10份加入到密炼机熔融混合10分钟得到OBC/PVDF/EGMA三元共混物,通过平板硫化机热压成1mm厚的薄片,根据国标裁成标准哑铃样条测试拉伸性能,各项测试结果均列于表1中。
为了考察实施例所得制品的机械性能,本发明采用拉伸方法。实验结果表明,本发明的热塑性弹性体皆具有良好的弹性。
表1实施例及其拉伸强度、断裂伸长率和邵氏硬度
Claims (6)
1.一种合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1:将100份热塑性弹性体、0.05~5份引发剂、1~20份甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)加入到聚合物常规混合设备中,混合20分钟后得到改性热塑性弹性体,所述的热塑性弹性体为乙烯-辛烯无规共聚物(POE)、乙烯-辛烯嵌段型共聚物(OBC)、EPDM中的任一种;
步骤2:将步骤1获得的产物100份、30~70份聚偏氟乙烯、5~50份乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EGMA)、0.05~5份二元羧酸或酸酐、0~5份催化剂、0.01~5份抗氧剂加入到混合设备中,熔融混合20min后得到合金型含氟热塑性弹性体;
步骤3:将步骤2获得的产物,采用聚合物常规成型设备,成型温度为130~210℃,成型得到样条以备测试。
2.根据权利要求1所述合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、双二五中的任一种。
3.根据权利要求1所述合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的聚合物常规混合方式为密炼机、挤出机、双辊开炼机中的任一种,一些组分需要紫外光照射或者加热附加条件。
4.根据权利要求1所述合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的二元羧酸或酸酐为癸二酸、己二酸、马来酸酐、衣康酸中的任一种。
5.根据权利要求1所述合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的催化剂是乙酰丙酮锌、双环胍(TBD)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)中的任一种。
6.根据权利要求1所述合金型抗蠕变含氟热塑性弹性体的制备方法,其特征在于所述的聚合物常规成型设备为注塑机、微型注塑机、平板硫化机中的任一种。
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