CN103012875A

CN103012875A - 一种反式聚异戊二烯/聚丙烯热塑性硫化胶

Info

Publication number: CN103012875A
Application number: CN2012105581609A
Authority: CN
Inventors: 孙洪广; 曲晓
Original assignee: Qingdao University of Science and Technology
Current assignee: Qingdao University of Science and Technology
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: CN103012875B

Abstract

本发明提供一种反式聚异戊二烯和聚丙烯的热塑性硫化胶及其制备方法。在与PP的共混过程中TPI被完全动态硫化，其他组分用量相同时，橡塑共混比高的样品扭矩较小，剪切速率低于1000S^-1时，橡胶相含量70/30样品剪切粘度最大；对其硫化程度、流变性能和老化前后的力学性能研究后发现，70/30共混比的样品具有较好的物理机械性能以及较好的耐热空气老化性。

Description

一种反式聚异戊二烯/聚丙烯热塑性硫化胶

技术领域

本发明涉及一种反式聚异戊二烯和聚丙烯的热塑性硫化胶及其制备方法，属于热塑性硫化胶的制备与性能研究。

背景技术

热塑性硫化胶（TPVs）具有类似传统硫化橡胶的性能和应用，又能作为一种热塑性聚合物加工，可用于回收再加工，主要表现为高的性能/价格比、设计灵活、质量轻、使用温度范围宽、易加工、产品质量和尺寸稳定及可循环再生。

TPV 的制备方法通常有3种，即熔融共混法、溶液共混法、胶乳共混法。其中熔融共混法是最常见的。在工业上，因双螺杆挤出机可以连续化生产，所以考虑到质量稳定，双螺杆挤出机成为最为通用的动态硫化设备。动态硫化的具体步骤如下：首先在密炼机内将橡胶和塑料熔融共混，当达到充分混合后，加入硫化剂，此时边混合、边硫化，如果硫化速度越快，那么混合程度也必须越激烈，以保证共混物具有良好的加工性能。目前因为有颗粒状的橡胶出售，所以可以不用密炼机混合塑料与橡胶，可以直接采用双螺杆挤出机混合。

三元乙丙橡胶（EPDM）与聚丙烯（PP）的共混型硫化胶EPDM/PP-TPV具有高强度、耐老化、适用温度范围宽、耐油、加工流动性好的特点，受到世界各国公司的研究与开发，工业发达国家已研制开发了大量的EPDM/PP-TPV 的专用料和新工艺。反式聚异戊二烯（TPI）室温下由于结晶呈现塑料性能，但还可以采用普通硫化方法进行硫化，当硫化达到一定程度时，结晶破坏而成为动态性能很好的弹性体。相对EPDM，TPI动态硫化程度高， TPI替代EPDM将使产品具有更大的设计自由度，得到更多的产品品级；TPI为白色粉末状，与PP粒子或粉体更容易混合加工，且减少加工设备，简化加工工艺，产品易于获得色彩鲜艳的外观。

为考察验证TPI/PP-TPV硫化胶的物理性能和加工性能，测试了其硫化程度、流变性能、力学性能和耐老化性能，并得出最佳TPI/PP共混比。

发明内容

本发明的目的是制备一种聚丙烯基热塑性硫化胶新材料，进一步开发热塑性硫化胶材料的产品品级，简化加工工艺。

本发明通过以下技术方案实现：

一种反式聚异戊二烯聚丙烯热塑性硫化胶，其组成按质量分数计算包括TPI/PP共混胶 88.2%，氧化锌 4%，硬脂酸 2%，硫磺 1%，促进剂DM 0.6%，促进剂TMTD 0.2%，石蜡 2%，防老剂4020 2%。TPI与PP的共混比50～75：50～25，优选比例为70：30。

上述反式聚异戊二烯聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，包括如下步骤：首先将流变仪温度调至175℃，转速60rpm，加入PP混炼2min；之后先加入TPI、石蜡和防老剂混炼2min，再加入氧化锌、硬脂酸、硫磺和促进剂，混炼3min，迅速移至开炼机下片，冷却并且停放，在175℃条件下平板热压10min。

所述的流变仪优选为Haake流变仪。

本发明首先是将反式聚异戊二烯（TPI）与聚丙烯（PP）共混，采用动态硫化方法制TPI/PP热塑性硫化胶，研究其硫化程度、流变性能、力学性能和耐老化性能。

本发明实现了如下技术效果：

本发明采用TPI和PP共混作为热塑性硫化胶成分，TPI同PP共混过程中完成了完全动态硫化；同样硫磺用量时，橡塑共混比高的TPI/PP热塑性硫化胶样品扭矩较小。随剪切速率增加，TPI/PP热塑性硫化胶的剪切粘度下降。添加防老剂4020后，TPI/PP热塑性硫化胶具有较好的耐热空气老化性。70/30共混比的TPI/PP热塑性硫化胶样品具有较好的物理机械性能。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明详细说明。

实施例1：

TPI/PP共混比75/25，其他组分按质量分数计算包括氧化锌 4%，硬脂酸 2%，硫磺 1%，促进剂DM 0.6%，促进剂TMTD 0.2%，石蜡 2%，防老剂4020 2%。首先将PP在Haake流变仪温度调至175℃，转速60rpm，加入PP混炼2min；之后先加入TPI、石蜡和防老剂混炼2min，再加入氧化锌、硬脂酸、硫磺和促进剂，混炼3min，迅速移至开炼机下片，冷却并且停放一段时间，在175℃条件下平板热压10min。

硫化性能按照标准GB/T16584—1996 进行，测试温度175℃；流变性能用毛细管流变仪按照ASTM D5099测试，毛细管长径比为16测试温度为175℃；拉伸强度、扯断伸长率，100%定伸应力按照标准GB/T528—1998 进行测试，拉伸速度为500mm/min；撕裂强度按标准GB/T529—1999测定；邵尔A硬度按标准GB/T531—1999测试；耐热空气老化性能按按照标准GB/T3512—2001进行，老化条件100℃×72hrs。

硫化胶的性能参数见下表1。

实施例2：

TPI/PP共混比为70/30，其余与实施例１相同。

实施例3：

TPI/PP共混比为60/40，其余与实施例１相同。

实施例4：

TPI/PP共混比为50/50，其余与实施例１相同。

表1 不同共混比技术参数对比

	1	2	3	4
					TPI/PP	75/25	70/30	60/40	50/50
拉伸强度, MPa	12.7	13.5	11.8	7.6
					撕裂强度, N/mm	56	57	55	44
100%定伸应力, MPa	8.1	8.7	7.6	4.2
					扯断伸长率, %	380	386	304	218
硬度, Shore A	86	88	90	92
					拉伸永久变形,%	14	14	10	26

在与PP的共混过程中TPI被完全动态硫化，其他组分用量相同时，橡塑共混比高的样品扭矩较小，剪切速率低于1000S^-1时，橡胶相含量70/30样品剪切粘度最大；对其硫化程度、流变性能和老化前后的力学性能研究后发现，70/30共混比的样品具有较好的物理机械性能以及较好的耐热空气老化性。

显然，本发明上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种反式聚异戊二烯/聚丙烯热塑性硫化胶，其组成按质量分数计算包括TPI/PP共混胶 88.2%，氧化锌 4%，硬脂酸 2%，硫磺 1%，促进剂DM 0.6%，促进剂TMTD 0.2%，石蜡 2%，防老剂4020 2%，TPI与PP的共混比50～75：50～25。

2.根据权利要求1所述的反式聚异戊二烯/聚丙烯热塑性硫化胶，其特征在于：TPI与PP的共混比为70：30。

3.根据权利要求1或2所述的反式聚异戊二烯/聚丙烯热塑性硫化胶的制备方法，包括如下步骤：首先将流变仪温度调至175℃，转速60rpm，加入PP混炼2min；之后先加入TPI、石蜡和防老剂混炼2min，再加入氧化锌、硬脂酸、硫磺和促进剂，混炼3min，迅速移至开炼机下片，冷却并且停放一段时间，在175℃条件下平板热压10min。