專利名稱：一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法。
背景技術：
熱塑性動態(tài)硫化橡膠(簡稱TPV)是在橡膠和塑料熔融共混的同時將橡膠相完全硫化，經(jīng)過相反轉(zhuǎn)，使硫化橡膠以微米級尺寸分散于塑料連續(xù)相中，得到的穩(wěn)定的熱塑性彈性體。TPV具有熱塑性塑料的加工性能和傳統(tǒng)硫化橡膠的彈性，具有優(yōu)異的耐候性、耐臭氧性和良好的高低溫性能、電性能，耐油耐溶劑性，在汽車、建筑、家電等行業(yè)用于替代傳統(tǒng)的橡膠，得到了廣泛的應用，需求迅速增長。美國孟山都公司的專利號為US4130535的專利記載了用硫磺作為交聯(lián)劑的全交聯(lián)法制備三元乙丙橡膠/聚丙烯共混物，該專利中的游離硫?qū)︺~導體有腐蝕作用，限制了其在電線電纜行業(yè)中的應用。中國科學院長春應用化學研究所專利號為CN8510222A 的專利中記載了采用過氧化二異丙苯做交聯(lián)劑和二戊次甲基四硫化秋蘭姆作為復合交聯(lián)體系的TPV生產(chǎn)。以上兩專利均是采用傳統(tǒng)工藝制備彈性體。北京化工學院專利號為 CN1059533A的專利中記載了利用酚醛樹脂作為交聯(lián)劑體系的三元乙丙橡膠/聚烯烴熱塑性彈性體的制備方法，該方法是在密煉機或開煉機上三元乙丙橡膠與交聯(lián)體系和配合劑制得母膠，再將母膠與聚烯烴塑料進行共混動態(tài)交聯(lián)，工藝比較復雜，生產(chǎn)過程不連續(xù)。湖北大學化學與材料科學學院專利號為CN1091122C的專利記載了采用雙馬來酰亞胺交聯(lián)體系及配合劑制備乙丙橡膠/聚丙烯共混型熱塑型彈性體。四川晨光科新塑膠有限責任公司專利公開號為CN101597378A的發(fā)明專利中記載了一種普通熱塑性動態(tài)硫化橡膠配方用通用生產(chǎn)設備制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，但該方法需要通過預混合、動態(tài)硫化、后處理三個步驟，工藝復雜。本發(fā)明采用有機過氧化物硫化體系和或酚醛樹脂硫化體系，借助于先進的雙階雙螺桿加工設備，一次性連續(xù)生產(chǎn)熱塑性動態(tài)硫化橡膠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、物理機械性能優(yōu)異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可大規(guī)模、連續(xù)性生產(chǎn)熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，本方法可以生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、物理機械性能優(yōu)異的熱塑性動態(tài)硫化橡膠。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其是在混合設備中加入橡膠、塑料、填料和加工助劑，混合均勻后，經(jīng)主進料口加入雙階雙螺桿擠出機，待塑料在雙螺桿擠出機中熔融后，加入軟化劑、有機過氧化物硫化體系和/或酚醛樹脂硫化體系、其他功能助劑，經(jīng)動態(tài)硫化最終得到熱塑性動態(tài)硫化橡膠。本發(fā)明所述的橡膠、塑料、填料和其它加工助劑也可以不經(jīng)混合，經(jīng)計量裝置直接從加料口加入雙階雙螺桿。硫化體系包括硫化劑和硫化助劑。本發(fā)明所述的橡膠為公知的熱塑性動態(tài)硫化橡膠常用橡膠，如天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯化聚乙烯、氯丁橡膠、乙烯-丙烯酸酯共聚物或它們的混合物。本發(fā)明所述的塑料為公知的熱塑性動態(tài)硫化橡膠常用塑料，如乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、尼龍或它們的共混物。本發(fā)明所述的硫化體系為公知的有機過氧化物硫化體系和或酚醛樹脂硫化體系。本發(fā)明所述的軟化劑為公知的熱塑性動態(tài)硫化橡膠常用軟化劑，如石蠟油、環(huán)烷油或者它們的共混物。本發(fā)明所述的填料、加工助劑、功能助劑均為常用的，填料如碳酸鈣、滑石粉、陶土、炭黑、白炭黑、硅藻土等；加工助劑如抗氧劑、潤滑劑等；其它功能助劑如色母、阻燃劑等。 本發(fā)明所述的熱塑性動態(tài)硫化橡膠的制備方法，橡膠與塑料的重量比為 30/70-95/5。本發(fā)明所述的雙階雙螺桿擠出機的第一階螺桿和第二階螺桿上分別設有0-3個液體注入口。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的橡膠為三元乙丙橡膠。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的塑料為聚丙烯。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的雙階雙螺桿擠出機的第一階螺桿和第二階螺桿上分別設有 2個液體注入口。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的軟化劑和硫化體系是在塑料熔融后通過計量裝置注入第一階螺桿的液體注入口，注入第一階螺桿的軟化劑和硫化體系能夠交換注入口或混合注入； 用于調(diào)節(jié)熱塑性彈性體的硬度和加工性能的軟化劑及其它液體助劑經(jīng)第二階螺桿的液體注入口注入。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的橡膠與塑料的重量比為60/40-90/10。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的雙階雙螺桿擠出機的雙階螺桿采用垂直連接。作為優(yōu)選，本發(fā)明中的雙階雙螺桿擠出機的雙階螺桿是獨立控制，互不影響。本發(fā)明采用雙階雙螺桿擠出機制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠，方法中的雙階雙螺桿擠出機的雙階螺桿采用垂直連接，這樣的連接方式在垂直距離上可以大大的節(jié)約空間，有利于設備的安裝。雙階螺桿上分別設有多個固體加料口和液體注入口，基料、硫化體系、軟化劑及各種助劑可以在適當?shù)臅r候分別加入，有利于硫化和分散，更有利于產(chǎn)品的在線控制。本發(fā)明熱塑性動態(tài)硫化橡膠的制備方法，具體操作步驟如下
按配方將橡膠、塑料、填料、助劑在混合設備中混合均勻，從主喂料裝置中喂入螺桿，或直接采用計量裝置從主喂料裝置中喂入螺桿，經(jīng)螺桿剪切熔融后，填充軟化劑、加入硫化體系，軟化劑和硫化體系的加入順序可以根據(jù)需要調(diào)整，也可以混合加入。物料經(jīng)螺桿輸送進入第二階螺桿，繼續(xù)硫化、剪切，根據(jù)需要添加其它功能性助劑和軟化劑，即得到具有良好物理機械性能的熱塑性彈性體。物料經(jīng)口模后經(jīng)水環(huán)熱切、離心脫水、風冷干燥后得產(chǎn)品。本發(fā)明一種熱塑性動態(tài)硫化橡膠的制備方法，采用過氧化物硫化體系和/或或酚醛樹脂硫化體系。過氧化物和/或酚醛樹脂硫化體系經(jīng)過前期預處理，以流體方式通過計量裝置準確注入螺桿中，不僅計量準確，操作方便，還避免了硫化體系量少混合不均導致硫化不均勻的問題，提高了產(chǎn)品的性能，同時也提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
本發(fā)明一種熱塑性動態(tài)硫化橡膠的制備方法，其中的液體軟化劑在兩階螺桿中分多次加入，避免了單次過量加入使橡膠體積過度膨脹，導致混合不均勻，機械性能下降的問題。同時，也避免了在某些特定配方下，軟化劑太多而無法加工的現(xiàn)象。本發(fā)明一種熱塑性動態(tài)硫化橡膠的制備方法的優(yōu)點是提高了產(chǎn)品的性能，節(jié)省了設備投資，降低了能耗，縮短了生產(chǎn)周期，提高了勞動生產(chǎn)率。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和(或)步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。本發(fā)明一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，在混合設備中加入橡膠、塑料、填料和加工助劑，混合均勻后，經(jīng)主進料口加入雙階雙螺桿擠出機，待塑料在雙螺桿擠出機中熔融后，加入軟化劑、有機過氧化物硫化體系和/或酚醛樹脂硫化體系、其他功能助劑，經(jīng)動態(tài)硫化最終得到熱塑性動態(tài)硫化橡膠。橡膠、塑料、填料和其它加工助劑也可以不經(jīng)混合，經(jīng)計量裝置直接從加料口加入雙階雙螺桿。硫化體系包括硫化體系和硫化助劑。雙階雙螺桿擠出機的第一階螺桿和第二階螺桿上分別設有0-3個液體注入口。軟化劑和硫化體系是在橡膠和塑料熔融后通過計量裝置注入第一階螺桿的液體注入口，注入第一階螺桿的軟化劑和硫化體系能夠交換注入口或混合注入；用于調(diào)節(jié)熱塑性彈性體的硬度和加工性能的軟化劑及其它液體助劑經(jīng)第二階螺桿的液體注入口注入。三元乙丙橡膠與聚丙烯樹脂的重量比為30/70-95/5。。硫化體系為有機過氧化物硫化體系和或酚醛樹脂硫化體系。所述雙階雙螺桿擠出機的雙階螺桿在水平空間采用垂直連接方式。雙階雙螺桿擠出機的雙階螺桿是獨立控制，互不影響。實施例1
采用過氧化物硫化體系制備橡塑比為80/20的熱塑性動態(tài)硫化橡膠，步驟如下 將8000克三元乙丙橡膠、2000克聚丙烯塑料、2000克滑石粉填料、30克抗氧劑1010在高速混料器中混合均勻，從主喂料裝置中喂入螺桿。螺桿溫度控制在175-185°C，物料經(jīng)過剪切熔融后，第一階螺桿的第一個液體注入口注入環(huán)烷油4000克，在第一階螺桿的第二個液體注入口連續(xù)注入含有170g過氧化物DCP硫化劑的環(huán)烷油混合物2000克，在第二階螺桿的第一個液體注入口注入3300克環(huán)烷油軟化劑。物料經(jīng)口模后采用水環(huán)熱切粒、水冷、 離心脫水、風冷干燥后得產(chǎn)品。性能見表一實施例2
采用酚醛樹脂硫化體系制備橡塑比70或30的熱塑性動態(tài)硫化橡膠，步驟如下 將7000克三元乙丙橡膠、3000克聚丙烯塑料、2000克滑石粉填料、30克抗氧劑1010 在高速混料器中混合均勻，從主喂料裝置中喂入螺桿。螺桿溫度控制在175-185°C，物料經(jīng)過剪切熔融后，第一階螺桿的第一個液體注入口注入環(huán)烷油4000克，在第一階螺桿的第二個液體注入口連續(xù)注入含有500g叔辛基酚醛樹脂硫化劑和140g氯化亞錫的環(huán)烷油混合物 2000克，在第二階螺桿的第一個液體注入口注入3500克環(huán)烷油軟化劑。物料經(jīng)口模后采用水環(huán)熱切粒、水冷、離心脫水、風冷干燥后得產(chǎn)品。性能見表一
表
權利要求
1.一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征是在混合設備中加入橡膠、 塑料、填料和加工助劑，混合均勻后，經(jīng)主進料口加入雙階雙螺桿擠出機，待塑料在雙螺桿擠出機中熔融后，加入軟化劑、有機過氧化物硫化體系和/或酚醛樹脂硫化體系、其他功能助劑，經(jīng)動態(tài)硫化最終得到熱塑性動態(tài)硫化橡膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述橡膠、塑料、填料和其它加工助劑也可以不經(jīng)混合，經(jīng)計量裝置直接從加料口加入雙階雙螺桿。
3.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述的橡膠為天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯化聚乙烯、氯丁橡膠、乙烯-丙烯酸酯共聚物或它們的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、尼龍或它們的共混物。
5.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述橡膠和塑料的重量比為30 70-95 :5。
6.根據(jù)權利要求5所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述橡膠和塑料的重量比為60 :40-90 =IO0
7.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述第一階第二階均是同向旋轉(zhuǎn)的平行雙螺桿擠出機，第一階第二階垂直連接，獨立控制，互不影響。
8.根據(jù)權利要求1所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于雙階雙螺桿擠出機的第一階和第二階分別設有0-3個液體注入口，第二階設有一個側(cè)向喂料□。
9.根據(jù)權利要求8所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于所述雙階雙螺桿擠出機的第一階和第二階分別設有2個液體注入口。
10.根據(jù)權利要求9所述的一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其特征在于在塑料熔融后，軟化劑通過計量裝置注入第一階螺桿的第一個液體注入口，硫化體系通過計量裝置注入第一階螺桿的第二個液體注入口 ；軟化劑、硫化體系可以交換注入口或混合注入， 用于調(diào)節(jié)熱塑性動態(tài)硫化橡膠的硬度和加工性能的軟化劑及其它液體功能助劑經(jīng)第二階螺桿的液體注入口注入，固體功能助劑可以從第二階側(cè)喂料口加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一步法制備熱塑性動態(tài)硫化橡膠的方法，其是在混合設備中加入橡膠、塑料、填料和其它加工助劑，混合均勻后，經(jīng)主進料口加入雙階雙螺桿擠出機，待塑料在第一階雙螺桿擠出機中熔融后，加入軟化劑、有機過氧化物硫化體系和/或酚醛樹脂硫化體系、功能助劑，經(jīng)動態(tài)硫化最終得到熱塑性動態(tài)硫化橡膠。本發(fā)明中的橡膠、塑料、填料和其它加工助劑也可以不經(jīng)混合，經(jīng)計量裝置直接從加料口加入雙階雙螺桿。本發(fā)明使用雙階雙螺桿擠出機連續(xù)生產(chǎn)熱塑性動態(tài)硫化橡膠，提高了產(chǎn)品的性能，節(jié)省了設備投資，降低了能耗，縮短了生產(chǎn)周期，提高了勞動生產(chǎn)率。
文檔編號C08L33/04GK102532724SQ20101061382
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者嚴小菊, 馮麗, 潘玉林, 陳雙輝 申請人:四川晨光科新塑膠有限責任公司