tpv塑膠原料是動態的熱塑性硫化橡膠,與普通的靜態硫化膠相比,制備條件要求較高,影響因素也非常多。不同的橡膠、樹脂配比,不同的生產設備,不同的工藝條件等因素任意改變其一,均會得到不同性能的tpv塑膠原料。
制備tpv塑膠原料的設備
動態硫化方法制備tpv塑膠原料的過程中,必須要有適當的溫度場和剪切力場,共混溫度必須高于樹脂的熔點或軟化溫度,以保證其流動性,同時又不能過高,以防止發生氧化降解,所以選擇的設備必須滿足這種工藝要求。從早期研究到現今,制備tpv塑膠原料的設備有開煉機、密煉機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。較開煉機和密煉機而言,雙螺桿擠出機的大優點在于能提供可控制的溫度場及更高的剪切力,螺桿在高轉速(一般能達200 r/min)下產生更高的剪切應力,從而使分散相橡膠粒徑大大減小。高剪切力的作用使物料的粘度大大降低,使橡膠相在樹脂中得到充分分散,同時避免相容劑、交聯劑等組分過于聚集對產品性能的影響,從而得到性能更為優良,特別是流動性更好的tpv塑膠原料。除此之外,開煉機和密煉機均是分次批量混合,采用間歇生產的方式,生產效率較低,而單、雙螺桿擠出機則是連續混合;采用連續生產的方式,生產效率較高,適合于大批量生產,因而具有較大優勢。美國AES公司、荷蘭DSM公司和日本三井化學等公司工業化生產的tpv塑膠原料普遍采用該法。
tpv塑膠原料動態硫化法
1962年,Gessler A M 等首先提出了動態硫化制備熱塑性彈性體的方法,隨后Fischer WK和Coran A Y等分別對部分動態硫化和全動態硫化體系進行了系統深入的研究。tpv塑膠原料的動態硫化過程實際上是橡塑相態轉變過程,在橡膠硫化之前,橡膠作為連續相,塑料分散在橡膠之中,而在動態硫化時,橡膠首先發生交聯反應,繼而交聯的橡膠在高剪切力作用下被破碎成微小顆粒,由此分散在熔融塑料的連續相中,形成所謂的“海一島”結構。這就使得tpv塑膠原料同時具有由樹脂連續相賦予的優異加工性能和由硫化橡膠微粒分散相賦予的高彈性。
動態硫化的工藝路線也有多種,不同的工藝路線所得到的TPV的性能也有所不同,總結了兩種典型的動態硫化工藝路線,詳見圖1。
路線一為橡塑預混法,路線二即為母膠法;橡塑預混法中橡膠和樹脂的混勻程度要大于母膠法,在動態硫化過程中,在高剪切力的作用下,樹脂相更能均勻地傳遞剪切力,硫化后的橡膠被剪切后的粒徑就比較均勻,其在整個樹脂相中的分布也比較均勻,黃桂清等的研究表明,橡塑預混法制備的tpv塑膠原料性能優于母膠法制備的tpv塑膠原料。
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