一種高密度tpv材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及TPV材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高密度TPV材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] TPV是Thermoplastic Vulcanizate的簡稱，中文名稱為熱塑性三元乙丙動態(tài)硫 化彈性體或熱塑性三元乙丙動態(tài)硫化橡膠，是高度硫化的三元乙丙橡膠EPDM微粒分散在 連續(xù)聚丙烯PP相中組成的高分子彈性體材料。TPV常溫下的物理性能和功能類似于熱固性 橡膠，在高溫下表現(xiàn)為熱塑性塑料的特性，可以快速經(jīng)濟(jì)和方便地加工成型。TPV熱塑性三 元乙丙動態(tài)硫化彈性體將硫化橡膠材料通過動態(tài)硫化使三元乙丙橡膠EPDM以低于2微米 尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基體中，把橡膠與塑料的特性很好的結(jié)合在一起，得到綜 合性能優(yōu)異的高性能彈性體材料。
[0003] 傳統(tǒng)的TPV材料，由于其基礎(chǔ)材料特性，其密度基本是小于lg/cm3,但是在某些特 殊場合，對TPV材料的密度要求很高，并且在要求其具有一定密度的同時(shí)，還要求其具有優(yōu) 良的力學(xué)性能，因此傳統(tǒng)工藝中需要采用其他高密度材料來代替TPV材料，從而保證密度、 力學(xué)性能滿足要求。
[0004] 然而，TPV材料作為彈性體，其本身固有的彈性體的優(yōu)良物理力學(xué)性能，且可回收 重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)使其在加工、制造行業(yè)具有著不可替代的作用。針對于此，開發(fā)一種具有較 高密度，同時(shí)有具有良好力學(xué)性能的TPV材料成為必需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出了一種高密度TPV材料及其制備方法，所述高密度TPV材料的密度大 于1.2g/cm3的同時(shí)還保有較高的力學(xué)性能。
[0006] -種高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0007]
[0008] 在【具體實(shí)施方式】中，EPDM的重量份可以為31、33、35、37、42、46、48、52、56、57、59 ; 聚丙烯的重量份可以為21、23、25、27、32、34、36、38;SEBS的重量份可以為5. 5、5. 9、6. 3、 7. 1、7. 7、8. 6、9 ;增塑劑的重量份可以為21、23、25、27、32、34、36、38 ;碳酸鈣的重量份可以 為 10. 5、1L6、12. 1、12. 7、13. 2、13. 8、14. 5 ;高密度填料的重量份可以為 15. 5、16. 6、17. 2、 17. 9、18. 4、19. 1、19. 8 ;偶聯(lián)劑的重量份可以為3. 5、3. 6、4. 1、4. 2、4. 6、4. 9 ;抗氧劑的重量 份可以為1. 2、1. 5、1. 7、1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8 ;光穩(wěn)定劑的重量份可以為1. 2、1. 5、1. 7、 1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8 ;內(nèi)潤滑劑的重量份可以為 1. 2、1. 5、1. 7、1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8 ;硫 化劑的重量份可以為 1. 2、1. 5、1. 7、1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8。
[0009] 優(yōu)選地，EPDM是由乙烯、丙烯和非共輒二烯在催化劑條件下聚合得到的三元共聚 物，非共輒二烯為亞乙基降冰片烯或者雙環(huán)戊二烯，乙烯、丙烯和非共輒二烯的摩爾比為 60-80:15-30:3-10。
[0010] 優(yōu)選地，所述SEBS為馬來酸酐接枝SEBS、丙烯酸酯接枝SEBS中的一種或兩種的混 合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述聚丙烯為均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中的一種或兩種的混合物；優(yōu) 選地，所述聚丙烯的重均分子量為20000-900000、數(shù)均分子量為10000-500000、分子量分 布寬度為2. 5-4。
[0012] 優(yōu)選地，所述高密度填料為氧化鋅、硫酸鋇、鉛粉中的一種或多種的混合物；優(yōu) 選地，所述氧化鋅的密度為5.5-5. 7g/cm3,粒徑為325-1500目；所述硫酸鋇的密度為 4. 3-4. 5g/cm3,粒徑為325-1500目；所述鉛粉的密度為7. 0-7. 3g/cm3,粒徑為325-1500目。 [0013] 優(yōu)選地，所述碳酸鈣為粒徑為0. 1-10ym的重質(zhì)碳酸鈣。
[0014] 優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦偶聯(lián)劑中 的一種或多種的混合物，優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種或兩種的混 合物。
[0015] 優(yōu)選地，所述硫化劑由硫化劑和硫化助劑組成；硫化劑為酚醛樹脂或過氧化物； 當(dāng)采用酚醛樹脂作為硫化劑時(shí)，硫化助劑為金屬鹵化物；當(dāng)采用過氧化物作為硫化劑，氰酸 酯類、二乙烯苯類或丙烯酸酯類為硫化助劑。
[0016] 優(yōu)選地，所述抗氧劑為酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、含硫類抗氧化劑中的一種 或多種的混合物；
[0017] 優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑、苯并三唑類光穩(wěn)定劑中的一種或兩 種的混合物；
[0018] 優(yōu)選地，所述內(nèi)潤滑劑為硅酮粉、硅酮母粒、硅油、乙烯基雙硬脂酰胺、羥基脂肪酸 類潤滑劑中的一種或多種的混合物。
[0019] -種所述的高密度TPV材料的制備方法，包括：將EPDM、聚丙烯、增塑劑、碳酸鈣、 高密度填料、偶聯(lián)劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、內(nèi)潤滑劑加入捏合機(jī)中混合后，送入雙螺桿擠出機(jī) 中進(jìn)行第一次塑煉，切粒后得到半成品粒子；將所述半成品粒子與SEBS、硫化劑混合后，送 入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行第二次塑煉，切粒后得到所述高流動性TPV材料；
[0020] 優(yōu)選地，第一次塑煉過程中的加工溫度為160-190°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400r/min; 第二次塑煉過程中的加工溫度為160-190°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400r/min。
[0021] 本發(fā)明中，采用一定比例的三元乙丙橡膠，選用特定配比的乙烯、丙烯和亞乙基降 冰片烯或者雙環(huán)戊二烯聚合得到三元聚合物，使其拉伸強(qiáng)度、彈性以及交聯(lián)聚合度都處于 一個(gè)合理的狀態(tài)，有效地改善TPV材料的耐永久變形和加工成型性能；添加氧化鋅、硫酸 鋇、鉛粉等的高密度填料和碳酸鈣的填料，使得TPV材料的密度得到大幅度提高的同時(shí)，再 通過硅烷、鈦酸酯等的偶聯(lián)劑，提高填料與特定結(jié)構(gòu)的EPDM的相容性，最大限度地減小填 料對彈性體材料的力學(xué)性能的影響；此外，聚丙烯其本身即具有良好的耐溶劑性、耐熱性和 加工流動性，再和接枝型SEBS復(fù)配時(shí)，可以有效地增強(qiáng)材料韌性，減低無機(jī)填料帶來的界 面缺陷，有利于得到均一體系，使得最終得到的TPV材料獲得良好的剛韌平衡性，繼而獲得 良好的力學(xué)綜合性能；此外本發(fā)明中還協(xié)調(diào)使用一定含量的增塑劑、抗氧劑和光穩(wěn)定劑以 及內(nèi)潤滑劑，提升了傳統(tǒng)EPDM、聚丙烯等共混材料使用壽命和加工穩(wěn)定性能，使所述制備得 到的TPV材料具有良好的加工性能和力學(xué)性能。
[0022] 與此同時(shí)，本發(fā)明在制備TPV材料過程中，采用動態(tài)硫化技術(shù)，以酚醛樹脂或有機(jī) 過氧化物為硫化劑，金屬鹵化物、氰酸酯類等作為硫化助劑，有效地控制硫化材料的交聯(lián)程 度和均勻性能；并且使用二次塑煉加工工藝，使得共混過程更加充分，共混物中橡膠相粒徑 更小，分布更均勻，分子鏈間的纏結(jié)作用較小，解纏相對容易，當(dāng)限定在后一次塑煉加工中 加入硫化劑，可以很好地降低因?yàn)門PV材料因過硫化而導(dǎo)致的流動性變差效應(yīng)。
[0023] 本發(fā)明中，按照上述配方與制備方法制成的高密度TPV材料，可滿足TPV材料材料 的高密度和力學(xué)性能，同時(shí)使用壽命長，且生產(chǎn)效率高，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0027]
[0028] 其中，所述EPDM是由乙烯、丙烯和亞乙基降冰片烯在催化劑條件下聚合得到的三 元共聚物，乙烯、丙烯和亞乙基降冰片烯的摩爾配比為60:30:3 ;所述SEBS為馬來酸酐接 枝SEBS;所述聚丙烯為均聚型聚丙烯，且所述聚丙烯的重均分子量為20000、數(shù)均分子量為 500000、分子量分布寬度為2. 5 ;所述高密度填料為氧化鋅，且所述氧化鋅的密度為5. 5g/ cm3,粒徑為1500目；所述碳酸鈣為粒徑為0. 1μm的重質(zhì)碳酸鈣；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián) 劑，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述硫化劑是由酚醛樹脂 和金屬鹵化物組成；所述抗氧劑為酚類抗氧劑；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑；所述 內(nèi)潤滑劑為硅酮粉。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] -種高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0031]
[0032] 其中，所述EPDM是由乙烯、丙烯和雙環(huán)戊二烯在催化劑條件下聚合得到的三元共 聚物，乙稀、丙烯和雙環(huán)戊二烯的摩爾配比為80:15:10 ;所述SEBS為丙烯酸酯接枝SEBS; 所述聚丙烯為共聚型聚丙烯，且所述聚丙烯的重均分子量為900000、數(shù)均分子量為10000、 分子量分布寬度為4 ;所述高密度填料為硫酸鋇，所述硫酸鋇的密度為4. 3g/cm3,粒徑為 1500目；所述碳酸鈣為粒徑為10μm的重質(zhì)碳酸鈣；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶