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连共混工艺、设备对TPV材料力学性能的影响都没搞懂,还怎么做TPV ?

时间:2019-12-18     作者:定阳新材料【原创】

  TPV材料(EPDM/PP热塑性弹性体)具有优异的耐候性、耐臭氧性能、耐紫外线性能和良好的高温性能、电性能、抗冲击性能等,适合挤出、注塑等多种成型方法,具有广泛的应用前景。本次研究了不同共混工艺共混设备制备TPV材料的方法,探讨了其对TPV材料力学性能的影响。


tpv材料


  TPV材料实验用主要原材料


tpv材料


  TPV材料实验参考配方


TPV材料实验参考配方


  TPV材料实验用到的工艺

  ·一步共混法:按配方将EPDM、PP、硫化剂、促进剂及辅料在开炼机上混炼,然后升温加入硫化剂动态硫化。

  ·两步共混法:按配方将EPDM、硫化剂、促进剂及辅料在开炼机上混炼制备母炼胶,之后与PP动态硫化。

  ·两阶共混法:在EPDM中加入辅料制备母炼胶,将2/3的母炼胶与PP动态硫化,后加入剩余的母炼胶共混。

  ·挤出机制备TPV材料工艺:在EPDM中加入促进剂等辅料在开炼机上制备母炼胶,下胶片切粒机造粒,与PP、硫化剂在双螺杆挤出机上动态硫化挤出造粒,注塑机制样。


注塑机制样


  注:配方中加了无机填充和填充油个25份。

  从表中可以看出:通过对一步共混法、两步共混法、两阶共混法制备TPE的力学性能进行对比知道,两阶共混法效果最好,两步共混法次之,一步共混法最差。。


  由于EPDM/PP的动态硫化是一种熔融物理共混、EPDM交联、PP降解以及交联橡胶粉碎、细化和分散为一体的复杂工艺过程。这几个单元过程是同时进行,还是按不同次序先后进行,对该TPV材料的综合性能影响极大。

  一步共混法是EPDM与PP的混合和EPDM的交联同时进行,交联的大橡胶颗粒需要更大的剪切强度才能实现PP相中的分散,故分散效果不好,TPE力学性能较低。


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  两步共混法是先将橡胶组分与硫化剂、促进剂等组分充分混合,预制母炼胶,再与PP熔融共混,最后进行动态硫化,从而保证了EPDM、硫化剂、促进剂在硫化前达到充分的混和分散,并克服了EPDM颗粒边硫化边分散的加工难点,有利于EPDM在交联后的破碎以及在PP相中的分散。


  两阶共混法是将配合剂与EPDM在常温开炼机上制成母炼胶,用2/3母炼胶与PP动态硫化后,再加入剩余的母炼胶,这样可以提高硫化剂在共混物中的分散均匀性,改善共混物的相形态,从而获得更好的性能。


  不同硫化设备做出TPV材料性能对比


不同硫化设备做出TPV材料性能对比


  在EPDM中加入促进剂等辅料在开炼机上制备母炼胶,下胶片切粒机造粒,与PP、硫化剂分别在双螺杆挤出机和开炼机上动态硫化制粒,注塑机制样检测。

  用于制备TPV材料的设备有双辊开炼机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等。EPDM/PP共混型热塑性弹性体的制备需要在高温、高剪切力下进行,因此共混设备应当满足这种工艺要求。不同的共混设备,制得动态硫化TPV材料力学性能有所不同。


  较开炼机温度难以控制和剪切力不够而言,双螺杆挤出机的最大优点是温度可控性及更高的剪切、混合作用,利用双螺杆挤出机制备的TPV材料,在高的剪切力作用下,EPDM已均匀交联分散在PP基体中,因而制备的TPV材料具有相对较好的综合性能。可以看出剪切分散均匀性对TPV材料性能影响至关重要。


tpv材料


  共混工艺对TPV材料的制备有重要影响,两阶共混最优。剪切力高,采用双螺杆挤出机制备的TPV材料的力学性能好于采用双辊筒开炼机制备的TPV材料的力学性能。