本發(fā)明屬于熱塑性彈性體制備領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)方式制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的方法。
背景技術(shù)：
熱塑性彈性體具有彈性體的物理性能，同時(shí)具有塑料材料的加工方式。熱塑性彈性體不僅具有傳統(tǒng)熱固性橡膠的彈性，如：天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠等，而且可通過(guò)熱塑性材料的成型加工方法進(jìn)行加工，如：擠出成型、吹塑成型、注射成型等。熱塑性彈性體不需要硫化，經(jīng)過(guò)成型設(shè)備加工冷卻后便具有傳統(tǒng)橡膠的物理性能。簡(jiǎn)化的生產(chǎn)工藝、快速的加工速度，以及質(zhì)輕的特點(diǎn)，使得熱塑性彈性體制品較之傳統(tǒng)橡膠制品具有成本上的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，熱塑性彈性體有別于熱固性橡膠，其可重復(fù)加工和回收利用，因此熱塑性彈性體比熱固性橡膠具有更好的環(huán)境友好性。以上特點(diǎn)使得熱塑性彈性體在諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，熱塑性彈性體可用來(lái)制作：密封制品、電線電纜絕緣層、工業(yè)減震材料、工具握柄、日用產(chǎn)品等。
動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體是熱塑性彈性體的一種，由兩部分組成，分別是作為連續(xù)相的塑料相和作為分散相的部分硫化和全部硫化的橡膠相。橡膠相以粒子形態(tài)分散在塑料相中，其直徑一般≤5μm，為達(dá)到較為優(yōu)異的物理性能，其直徑一般≤2μm。
傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體制備方法，如US4,594,390，US6,147,160,塊狀的三元乙丙橡膠粉碎后與聚丙烯等顆粒和粉狀填料一起加入主喂料口。這樣的制備方法存在缺點(diǎn)，即為了達(dá)到喂料效果粉碎后的橡膠顆粒的粒徑必須與聚丙烯顆粒相近，這樣的橡膠顆粒特別是充油三元乙丙橡膠，極易粘連。另外，由于粉碎后的三元乙丙橡膠形狀不規(guī)則難以與聚丙烯等組份均勻喂料，這種情況造成加料配比波動(dòng)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。也可采用預(yù)分散的方法，即橡膠與塑料、填料和部分助劑在混煉設(shè)備中預(yù)先混煉，混煉后的組合物經(jīng)過(guò)單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)造粒，成為半成品；半成品喂入雙螺桿擠出機(jī)，添加硫化劑，進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化，擠出造粒后得到動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體。這種制備方法工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，加工成本高，設(shè)備投入大。CN102532724A所述的方法為一步法，使用2個(gè)垂直連接的雙螺桿擠出機(jī)，第一個(gè)雙螺桿擠出機(jī)用于熔融混合，第二個(gè)雙螺桿擠出機(jī)用于動(dòng)態(tài)硫化，這樣的工藝配置相當(dāng)于2個(gè)雙螺桿簡(jiǎn)單串聯(lián)，增大了長(zhǎng)徑比，有利于混合效率的提升，但仍未能解決塊狀充油膠喂料的問(wèn)題。也有工藝采用顆粒狀的三元乙丙橡膠作為動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物的橡膠相，顆粒狀的橡膠可以方便的從雙螺桿的主喂料口喂入，但顆粒狀的橡膠通常分子量較低，制備的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體物理性能較低，永久壓縮變形大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的方法，得到物理性能和加工性能優(yōu)異的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體，并且可以解決前述傳統(tǒng)制備工藝操作復(fù)雜，效率低下，設(shè)備投入高的問(wèn)題。
一種連續(xù)方式制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的方法，是將塊狀橡膠粉碎為橡膠顆粒，通過(guò)單螺桿擠出機(jī)和熔體泵送入雙螺桿擠出機(jī)；固體組分在主喂料口送入雙螺桿擠出機(jī)，液體組分在不同位置分多次送入雙螺桿擠出機(jī)，各組分在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融共混和動(dòng)態(tài)硫化，擠出后進(jìn)行造粒；所述橡膠顆粒的粒徑為50-100mm。
進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為L(zhǎng)/D＝40-60。
進(jìn)一步的，所述單螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比L/D＝5-20，螺距和螺槽深度大于橡膠顆粒的粒徑。
進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的組分及重量份為：三元乙丙橡膠100份、熱塑性樹(shù)脂20-300份、操作油30-250份、填料20-100份、物理性能改良劑5-10份以及硫化劑，所述硫化劑為酚醛樹(shù)脂硫化劑2-12份或過(guò)氧化物硫化劑1-10份。
進(jìn)一步的，加入酚醛樹(shù)脂硫化劑制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體時(shí)，操作油分多次加入到雙螺桿擠出機(jī)中，具體為操作油總量的25-35％在塑料相和橡膠相熔融后加入，然后將硫化劑預(yù)混于操作油總量的15-25％中加入，剩余的操作油在完成動(dòng)態(tài)硫化后加入。
進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)的主電機(jī)轉(zhuǎn)速為100-1000r/min，螺桿各段溫度分別為：150℃/150℃/160℃/160℃/160℃/160℃/170℃/170℃/180℃/180℃/180℃/200℃/機(jī)頭205℃。
進(jìn)一步的，加入過(guò)氧化物硫化劑制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體時(shí)，操作油、熱塑性樹(shù)脂分多次加入到雙螺桿擠出機(jī)中，具體為熱塑性樹(shù)脂總量的65-75％在主喂料口加入，操作油總量的25-35％在塑料相和橡膠相熔融后加入，然后將硫化劑預(yù)混于操作油總量的15-25％中加入，剩余的操作油在完成動(dòng)態(tài)硫化后加入，然后將剩余的熱塑性樹(shù)脂通過(guò)側(cè)喂料口加入。
進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)的主電機(jī)轉(zhuǎn)速為100-1000r/min，螺桿各段溫度分別為：150℃/150℃/140℃/140℃/140℃/150℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/200℃/機(jī)頭200℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明采用粉碎的方式將塊狀橡膠粉碎為粒徑50-100mm的顆粒，這樣的顆粒不容易粘連團(tuán)聚，可以方便的進(jìn)行喂料。橡膠顆粒通過(guò)單螺桿擠出機(jī)和熔體泵的送入雙螺桿擠出機(jī)，可解決塊狀橡膠無(wú)法精確喂料的問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
一種動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物，包括塑料相和橡膠相，以橡膠相為100份計(jì)，所述塑料相為20-300份，優(yōu)選的30-200份，進(jìn)一步優(yōu)選的40-150份，均為重量份。
在動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中，塑料相充當(dāng)連續(xù)相，賦予材料以熱塑性。所述塑料相為熱塑性樹(shù)脂，一般為高分子量的熱塑性樹(shù)脂，為結(jié)晶或半結(jié)晶性樹(shù)脂，結(jié)晶度應(yīng)大于25％，也可使用較高玻璃化溫度(Tg)的樹(shù)脂。
本發(fā)明中所采用的熱塑性樹(shù)脂主要為結(jié)晶度較高的“全同”或“間同”聚丙烯。這些聚丙烯包括均聚或共聚聚丙烯，其中共聚丙烯含有0.1-30wt％的乙烯或C4-C8單體，或混合體。聚丙烯的密度為0.85-0.91g/cc，全同聚丙烯含量較高時(shí)密度為0.90-0.91g/cc。聚丙烯的熔點(diǎn)為160-170℃，玻璃化溫度(Tg)為-5-10℃，結(jié)晶溫度為105-115℃。
聚丙烯的熔融指數(shù)(MFR)表征聚丙烯的流動(dòng)性，熔融指數(shù)越高，其流動(dòng)性越好，但伴之物理性能的降低，較高的MFR是分子量小的表現(xiàn)，因此為了不影響材料的性能，在加工條件允許的情況下MFR應(yīng)盡量選擇較小的值。本發(fā)明中聚丙烯的熔融指數(shù)MFR＝0.1-1500dg/min(2.16Kg@190℃)，優(yōu)選的MFR＝0.2-100dg/min(2.16Kg@190℃)，進(jìn)一步優(yōu)選的MFR＝0.5-50dg/min(2.16Kg@190℃)。
聚丙烯的重均分子量Mw＝50,000-2,000,000g/mol，優(yōu)選的Mw＝100,000-1,500,000g/mol，進(jìn)一步優(yōu)選的Mw＝200,000-1,000,000，更進(jìn)一步優(yōu)選的Mw＝300,000-700,000。
聚丙烯的數(shù)均分子量Mn＝25,000-1,000,000g/mol，優(yōu)選的Mn＝30,000-600,000g/mol，進(jìn)一步優(yōu)選的Mn＝60,000-300,000g/mol，更進(jìn)一步優(yōu)選的Mn＝90,000-150,000g/mol。
聚丙烯的結(jié)晶度大于25％，優(yōu)選的大于45％，進(jìn)一步優(yōu)選的大于65％。熔融指數(shù)的測(cè)量和表征按照ASTMD-1238提供的方法。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體中所含的橡膠相為不飽和橡膠，包括但不限于烯烴共聚彈性體(EPDM等)、丁基橡膠(IIR)、天然膠(NR)、丁苯膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、丁腈膠(NBR)、鹵化橡膠(氯化或溴化丁基橡膠)(CIIR)、丁二烯苯乙烯吡啶橡膠(SBPR)、不飽和聚氨酯橡膠(PUR)、聚異戊二烯橡膠(IR)、氯醇橡膠(ECR)、聚氯丁二烯橡膠(CR)等。
其中熱塑性硫化彈性體中最常用的橡膠相為三元乙丙橡膠(EPDM)。所述三元乙丙橡膠是乙烯與α-烯烴共聚而成，并在聚合過(guò)程中加入非共軛的二烯烴單體，即乙烯-丙烯-非共軛二烯烴共聚物，二烯單體包括：ENB、HD、MNB、DPD、VNB等。三元乙丙橡膠共聚物中，乙烯質(zhì)量含量為50％-80％，二烯烴質(zhì)量含量為1-12％。
三元乙丙橡膠EPDM的重均分子量Mw＝100,000-1,200,000g/mol，優(yōu)選的Mw＝200,000-1,000,000g/mol,進(jìn)一步優(yōu)選的Mw＝500,000-800,000g/mol。
三元乙丙橡膠EPDM的數(shù)均分子量為Mn＝60,000-400,000g/mol，優(yōu)選的Mn＝100,000-300,000g/mol，進(jìn)一步優(yōu)選的Mn＝150,000-250,000g/mol。Mw和Mn采用凝膠色譜法(GPC)進(jìn)行測(cè)量和表征。
三元乙丙橡膠EPDM的Mooney粘度(ML1+4@125℃)通常應(yīng)選用40-200，在此所述的Mooney粘度為未充油的純EPDM的Mooney粘度。Mooney粘度的測(cè)量和表征采用ASTMD1646-99所述的方法，采用大轉(zhuǎn)子，125℃下預(yù)熱1min，剪切4min。
本發(fā)明中的橡膠相采用充油的標(biāo)準(zhǔn)塊狀EPDM，塊狀的EPDM使用橡膠粉碎機(jī)，所述橡膠顆粒的粒徑大于5mm，優(yōu)選的大于10mm，進(jìn)一步優(yōu)選40-50mm，大粒徑的橡膠顆粒易于制備，且不容易粘連。粉碎過(guò)程中可加入少量粉狀隔離劑，所述隔離劑可以是二氧化硅、滑石粉或高嶺土等，優(yōu)選為高嶺土。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中還包括硫化劑。所述硫化劑通常包括含硫化合物、樹(shù)脂硫化劑、過(guò)氧化物硫化劑或有機(jī)硅烷硫化劑。由于硫磺或含硫化合物硫化速度較慢，且經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化制得的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體具有難聞的氣味，因此本發(fā)明不采用硫磺或含硫化合物作為硫化劑。
所述樹(shù)脂硫化劑為酚醛樹(shù)脂，本發(fā)明中酚醛樹(shù)脂的含量為2-12份(以橡膠相100份計(jì))。為提高硫化速度通常需要加入酚醛樹(shù)脂硫化催化劑，所述酚醛樹(shù)脂硫化催化劑為含鹵化合物，優(yōu)選為SnCl4，用量為0.3-3份(以橡膠相100份計(jì))。由于在硫化過(guò)程中，酚醛樹(shù)脂與含鹵化合物作用會(huì)生成酸性氣體而影響硫化速度，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體具有較強(qiáng)的吸濕性，為解決以上問(wèn)題，組合物中需加入金屬氧化物，優(yōu)選為ZnO，組合物中金屬氧化物的含量為0.5-5份(以橡膠相100份計(jì))。
所述過(guò)氧化物硫化劑包括有機(jī)過(guò)氧化物和助交聯(lián)劑。所述有機(jī)過(guò)氧化物為過(guò)氧化二叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、α,α-二過(guò)氧化叔丁基-二異丙苯、2,5-二甲基-二過(guò)氧化叔丁基-己烷(DBPH，雙二五)或1,1-二過(guò)氧化叔丁基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷中的一種或多種混合物。組合物中過(guò)氧化物的含量為1-10份(以橡膠相100份計(jì))。所述有機(jī)過(guò)氧化物作為硫化劑時(shí)可以加快硫化速度、降低聚丙烯β鏈斷裂導(dǎo)致的降解，因此組合物中還應(yīng)加入助交聯(lián)劑。所述助交聯(lián)劑可以采用純劑的形式，也可以預(yù)混于其他載體中。所述助交聯(lián)劑為高乙烯基含量的聚丁二烯、不飽和金屬羧酸鹽或三烷基異氰酸酯，含量為0.5-5份(以橡膠相100份計(jì))。
樹(shù)脂硫化體系制備的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體具有最佳的綜合性能，過(guò)氧化物硫化體系可值得淺色及低壓縮變形的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體。本發(fā)明分別采用樹(shù)脂硫化體系和過(guò)氧化物硫化體系。其中，酚醛樹(shù)脂為辛基酚醛樹(shù)脂，催化劑為SnCl4，金屬氧化物為ZnO；過(guò)氧化物為2,5-二甲基-二過(guò)氧化叔丁基-己烷(DBPH，雙二五)，助交聯(lián)劑為三異烯丙基異氰酸酯(TAIC)。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中還包括操作油，所述操作油為環(huán)烷油、石蠟油、精煉碳?xì)溆?、低分子量聚α烯烴(PAO)、低分子量聚異丁烯(PIB)或聚酯等。本發(fā)明優(yōu)選采用的操作油為石蠟油，含量為30-250份(以橡膠相100份計(jì))，粘度為20-4000CP(20℃)，優(yōu)選為40-2000CP(20℃)，進(jìn)一步優(yōu)選為60-1000CP(20℃)。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中還包括填料，所述填料為炭黑、白炭黑、高嶺土或碳酸鈣等，填料含量為20-100份(以橡膠相100份計(jì))。另外根據(jù)功能或性能需要，組合物中還可以包括抗氧劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、顏料等。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中還包括物理性能改良劑，用于增加橡膠相與聚丙烯的相容性，得到更小的橡膠相粒子，因此可以提高動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的物理性能。所述物理性能改性劑為高密度聚乙烯、氫化苯乙烯乙烯嵌段共聚物、乙烯-α-烯烴無(wú)規(guī)或嵌段共聚物，含量為5-10份(以橡膠相100份計(jì))。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物中還包括加工改良劑，用于提高動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的流動(dòng)性，所述加工改良劑為熔融指數(shù)MFR較高的聚丙烯PP，PP熔融指數(shù)為20-2000dg/min。
所述動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體是通過(guò)動(dòng)態(tài)硫化制備的。所謂動(dòng)態(tài)硫化，即在塑料相熔融溫度以上，橡膠相在高剪切的條件下完成的硫化。橡膠邊硫化邊剪切，在剪切作用下硫化的橡膠以小粒子的形態(tài)分散于塑料相中。
現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的制備工藝可以采用單反應(yīng)器也可以采用多反應(yīng)器串聯(lián)或并聯(lián)的方式。常用來(lái)制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的設(shè)備包括：Buss捏合機(jī)、行星擠出機(jī)、2個(gè)或多個(gè)螺桿梢的同向或異向多螺桿擠出機(jī)、雙/多螺桿混合擠出機(jī)等。在連續(xù)生產(chǎn)工藝中，物料可以在一臺(tái)擠出機(jī)中熔融共混并完成動(dòng)態(tài)硫化，也可以在一臺(tái)擠出機(jī)中熔融共混在另外一臺(tái)擠出機(jī)中動(dòng)態(tài)硫化、造粒。
本發(fā)明采用一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)法制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體，雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比L/D＝40-60，直徑為50mm，12個(gè)加熱操作區(qū)。
本發(fā)明中的橡膠相采用充油的標(biāo)準(zhǔn)塊狀EPDM，將塊狀的EPDM使用橡膠粉碎機(jī)破碎為橡膠顆粒，所述橡膠顆粒的粒徑為50-100mm，大粒徑的橡膠顆粒易于制備，且不容易粘連。
將橡膠顆粒存放于儲(chǔ)存裝置中，通過(guò)風(fēng)機(jī)和較短的風(fēng)送管路進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)，在單螺桿擠出機(jī)中橡膠塑化成為連續(xù)穩(wěn)定流體，再由與單螺桿擠出機(jī)出口相連接的熔體泵平穩(wěn)準(zhǔn)確地喂入雙螺桿擠出機(jī)。所述單螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比L/D＝5-20，長(zhǎng)徑比的選擇標(biāo)準(zhǔn)是：可以實(shí)現(xiàn)橡膠塑化均勻擠出，在這樣的選取標(biāo)準(zhǔn)下，長(zhǎng)徑比越小越好。所述單螺桿擠出機(jī)喂料段的螺距和螺槽深度應(yīng)大于粉碎后的橡膠顆粒的粒徑。單螺桿擠出機(jī)的溫度為70℃-90℃，喂料口處應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。單螺桿出口處與熔體泵連接，橡膠熔體經(jīng)由單螺桿擠出機(jī)送入熔體泵中。由于熔體泵具有計(jì)量的特點(diǎn)，通過(guò)變頻器的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)橡膠流體的穩(wěn)定輸出。熔體泵的出口與雙螺桿擠出機(jī)的桶體連接，從熔體泵計(jì)量排出的橡膠熔體被穩(wěn)定的輸送入到雙螺桿擠出機(jī)中。
所述固體組分，如聚丙烯、填料、催化劑、抗氧劑、加工性能改良劑、物理性能改良劑等通過(guò)計(jì)量方式在主喂料口喂入雙螺桿擠出機(jī)。所述液體組分，如石蠟油、操作油通過(guò)液體計(jì)量裝置在不同位置分多次加入。硫化劑以分散液的形式通過(guò)液體計(jì)量裝置在螺桿10-20L/D處加入。完成熔融共混和動(dòng)態(tài)硫化的組合物由雙螺桿機(jī)頭擠出，通過(guò)水下切粒機(jī)完成造粒。
動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物，尤其是橡膠比重遠(yuǎn)高于塑料相的混合物的動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程，在初始的熔融共混階段，塑料相和橡膠相共融，熔點(diǎn)較低的彈性體成為連續(xù)相。當(dāng)動(dòng)態(tài)硫化發(fā)生時(shí)，塑料相和橡膠相之間的分布關(guān)系轉(zhuǎn)變，硫化的橡膠相成為分散相，而塑料相成為連續(xù)相。這一過(guò)程為相轉(zhuǎn)變過(guò)程，如果這一變化不能發(fā)生，塑料相將穿插于硫化的橡膠相交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，材料仍然是熱固性，不能生成熱塑性彈性體。對(duì)于共混物溫度和粘度的控制，需要加入操作油，通常在雙螺桿軸向設(shè)置1個(gè)以上的軟化油加入口。
擠出反應(yīng)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，軟化油加入口的工藝流程下游通常設(shè)有1個(gè)或多個(gè)分配混合元件，分配混合原件后通常設(shè)有1個(gè)或多個(gè)分散混合元件。混合原件的排布對(duì)動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的加工性能和最終產(chǎn)品的性能都有很重要的作用。分配混合元件的作用在于使共混物勻化，分散混合元件的貢獻(xiàn)在于使分散相的粒徑細(xì)化。另外，硫化劑采用液體、熔融或油分散液的形式注入對(duì)整個(gè)制備工藝和物料分散有很好的作用。
本發(fā)明分別采用樹(shù)脂硫化體系和過(guò)氧化物硫化體系制備動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體。采用樹(shù)脂硫化體系制備的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體具有最佳的綜合性能，采用過(guò)氧化物硫化體系可制得淺色及低壓縮變形的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體。其中，酚醛樹(shù)脂為辛基酚醛樹(shù)脂，催化劑為SnCl4，金屬氧化物為ZnO；過(guò)氧化物為2,5-二甲基-二過(guò)氧化叔丁基-己烷(DBPH，雙二五)，助交聯(lián)劑為三異烯丙基異氰酸酯(TAIC)。
對(duì)于以酚醛樹(shù)脂作為硫化劑的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體，將三元乙丙橡膠顆粒，通過(guò)單螺桿擠出機(jī)和熔體泵加入；將聚丙烯(PP)、填料、催化劑等固體組份通過(guò)計(jì)量的方式在主喂料口加入；將操作油通過(guò)計(jì)量泵分多次加入，部分在硫化劑加入前，部分在硫化劑加入后。將硫化劑預(yù)溶在部分操作油中，由計(jì)量泵加入擠出機(jī)。整個(gè)過(guò)程中，擠出機(jī)主電機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min-1000r/min，螺桿各段溫度分別為：
150℃/150℃/160℃/160℃/160℃/160℃/170℃/170℃/180℃/180℃/180℃/200℃/機(jī)頭205℃。
對(duì)于以過(guò)氧化物為硫化劑的動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體，其制備工藝與酚醛樹(shù)脂硫化體系略有不同。其區(qū)別在于，過(guò)氧化物硫化體系的熱塑性樹(shù)脂PP分為2次加入擠出機(jī)，一次在硫化劑加入前，一次在完成動(dòng)態(tài)硫化后，目的在于盡量減少過(guò)氧化物對(duì)PP的降解作用。螺桿各段溫度分別為：
150℃/150℃/140℃/140℃/140℃/150℃/150℃/160℃/170℃/180℃/180℃/200℃/機(jī)頭200℃。
本發(fā)明所涉及的材料包括：三元乙丙橡膠(EPDM)、聚丙烯(PP)、石蠟油、高嶺土、酚醛樹(shù)脂、SnCl4、ZnO、過(guò)氧化物硫化劑、助交聯(lián)劑、物理性能改良劑等。本發(fā)明中分別采用酚醛樹(shù)脂和過(guò)氧化物硫化體系，其中酚醛樹(shù)脂為SP1045，催化劑為SnCl4；過(guò)氧化物硫化劑為2,5-二甲基-二過(guò)氧化叔丁基-己烷(DBPH，雙二五)，助交聯(lián)劑為三烯丙基異氰酸酯(TAIC)。動(dòng)態(tài)硫化熱塑彈性體組合物中所用其它材料和簡(jiǎn)稱示于下表。
表1動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組份
本發(fā)明所涉及的檢測(cè)方法：動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的紹爾硬度按照GB/T 531.1-2008/ISO7619-1:2004硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試；動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率按照GB/T528-2009/ISO 37:2005硫化橡膠和熱塑性橡膠拉伸性能的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)試；動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體的壓縮永久變形按照GB/T7759-1996/ISO815:1991硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定。
實(shí)施例1-9
實(shí)施例1-9采用酚醛樹(shù)脂作為動(dòng)態(tài)硫化的硫化劑。充油三元乙丙橡膠EP1、EP2、EP3作為橡膠相，三元乙丙橡膠通過(guò)上述的單螺桿和熔體泵的方法喂入雙螺桿擠出機(jī)。所有聚丙烯、ZnO、高嶺土、催化劑通過(guò)計(jì)量的方式在主喂料口喂入；操作油總量的30％在塑料相和橡膠相熔融后(螺桿第三區(qū))泵入；硫化劑預(yù)混于操作油總量的20％中泵入擠出機(jī)(螺桿第五區(qū))，剩余的操作油在完成動(dòng)態(tài)硫化后加入(螺桿第十區(qū))。參與熔融共混和動(dòng)態(tài)硫化的總喂料量為200kg/h。動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物在擠出機(jī)中經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)硫化后通過(guò)水下切粒裝置造粒。粒狀動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體80℃干燥4小時(shí)后制備成各種性能測(cè)試所需的樣品。表2所示為實(shí)施例1-9動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物的物理性能。
表2實(shí)施例1-9配方及物理性能
實(shí)施例10-18
實(shí)施例10-18采用過(guò)氧化物硫化體系。充油三元乙丙橡膠EP1、EP2、EP3作為橡膠相，三元乙丙橡膠通過(guò)上述的單螺桿和熔體泵的方法喂入雙螺桿擠出機(jī)。聚丙烯總量的70％、ZnO、高嶺土、TAIC通過(guò)計(jì)量的方式在主喂料口喂入；操作油總量的30％在塑料相和橡膠相熔融后(螺桿第三區(qū))泵入；過(guò)氧化物硫化劑DBPH預(yù)混于操作油總量的20％中泵入擠出機(jī)(螺桿第五區(qū))，剩余的操作油在完成動(dòng)態(tài)硫化后加入(螺桿第十區(qū))。剩余的聚丙烯在第十一區(qū)通過(guò)側(cè)喂料加入。參與熔融共混和動(dòng)態(tài)硫化的總喂料量為200kg/h。動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物在擠出機(jī)中經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)硫化后通過(guò)水下切粒裝置造粒。粒狀動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體80℃干燥1小時(shí)后制備成測(cè)試各中性能所需的樣品。表3所示為實(shí)施例10-18動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體組合物的物理性能。
表3實(shí)施例10-18配方及物理性能
以上實(shí)施例僅是本發(fā)明若干種優(yōu)選實(shí)施方式中的幾種，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例；對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。