橡塑共混组合物、动态硫化热塑性弹性体及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种用于制备动态硫化热塑性弹性体 的橡塑共混组合物、该组合物制备的热塑性弹性体及制备方法。
【背景技术】
[0002] 热塑性弹性体是一种在常温下具有橡胶的高弹性，在熔融温度下可以像塑料那样 方便的加工的高分子材料，其具有环保无毒、硬度范围广、加工性能优越、无需硫化、可循环 加工、废弃制品可被重复加工利用等一系列优点。
[0003] 热塑性弹性体材料一定程度上解决了传统橡胶需要加硫作业、需要添加补强剂、 不能重复加工的缺点。且生产这种材料所需能耗低，材料的环保性好，因此近年来国内外对 该材料的研宄非常活跃。
[0004] 1962年Geller首先提出动态硫化的概念，70年代后期，Coran等人提出了动态全 硫化技术，由美国孟山都公司进行研发研宄，制得动态全硫化三元乙丙橡胶/聚丁烯共混 型热塑性弹性体，并于1928年实现了工业化生产。动态硫化过程首先将塑料相熔融，然后 将塑料相、橡胶相以及硫化体系加入高剪切高分散的混炼设备例如密炼机、螺杆挤出机进 行混合，然后在动态的条件下实现橡胶相的就地硫化，动态硫化热塑性弹性体以塑料相为 连续相，硫化的橡胶相以无数孤立的颗粒分散于连续相中。
[0005] 热塑性弹性体广泛的应用于汽车行业、交通器材、建筑建材和消费用品等领域，如 汽车中常见的密封条和密封件、建筑建材中的建筑伸缩缝、动力部件密封条等大多由热塑 性弹性体制备而成。目前已经商业化的动态硫化热塑性弹性体有聚丁烯/三元乙丙橡胶、 聚丙烯/三元乙丙橡胶、聚丁烯/丁腈橡胶等。其中以聚丁烯/三元乙丙橡胶热塑性弹性 体应用最为广泛。
[0006] 虽然热塑性弹性体具有以上的诸多优点，但相对于传统的硫化橡胶，普通的聚丁 烯/三元乙丙橡胶热塑性弹性体具有热稳定性差、压缩变形大、密度高等一系列的缺点，导 致其应用受到诸多限制。
[0007] 专利CN101864116公开了一种高性能的三元共混动态硫化热塑性弹性体，在该专 利中，将具备良好耐油性、耐磨性和气密性的的丁腈橡胶引入热塑性弹性体，从而提高了热 塑性弹性体的部分性能。
[0008] 在以上专利中，虽然热塑性弹性体的耐油等部分性能得到提高，但丁腈橡胶耐低 温性能差，不能对聚丁烯/三元乙丙橡胶热塑性弹性体的耐低温性能起到明显的改善作 用。此外，丁腈橡胶的加入增加了橡胶相的整体含量，会导致聚丁烯基体中橡胶相分散效率 的下降乃至橡胶相的聚集，不利于热塑性弹性体整体性能的提高。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术中热塑性弹性体耐高温性能差、强度低、压缩永久变形性差、橡 胶相分散差的问题，本发明提供了一种用于动态硫化热塑性弹性体的橡塑共混组合物、采 用该橡塑共混组合物制备的动态硫化热塑性弹性体以及该热塑性弹性体的制备方法。
[0010] 所述橡塑共混组合物包括三元乙丙橡胶和聚-4-甲基戊烯-1。
[0011] 所述橡塑共混组合物总重量按1〇〇份计，三元乙丙橡胶的重量份数为40-80份， 聚-4-甲基戊烯-1的重量份数为20-60份。
[0012] 优选的，所述橡塑共混组合物总重量份数按100份计，三元乙丙橡胶重量份数为 40-70份，聚-4-甲基戊烯-1的重量份数为20-58份，聚丙烯或聚丁烯的重量份数为2-10。
[0013] 本发明还提供了采用上述橡塑共混组合物制备的动态硫化热塑性弹性体，所述动 态硫化热塑性弹性体采用如下组分和重量份数的原料按照如下方法制备而成：
[0014] 原料包括，40-80重量份三元乙丙橡胶、20-60重量份聚-4-甲基戊烯-1、6-10. 5 重量份促进剂、2. 5-10重量份交联体系和1重量份防老剂；
[0015] 制备方法包括，将三元乙丙橡胶、促进剂和防老剂放入密炼机中制备三元乙丙橡 胶母炼胶；将三元乙丙橡胶母炼胶、聚-4-甲基戊烯-1密炼机中共混，加入交联体系，动态 硫化制备热塑性弹性体。
[0016] 本发明还提供了含有增容剂聚丙烯或聚丁烯的橡塑共混组合物制备的动态硫化 热塑性弹性体，所述动态硫化热塑性弹性体采用如下组分和重量份数的原料按照如下方法 制备而成：
[0017] 原料包括，40-70重量份三元乙丙橡胶、20-58重量份聚-4-甲基戊烯-U2-10重 量份数的聚丙烯或聚丁烯、6-10. 5重量份促进剂、2. 5-10重量份交联体系、1重量份防老 剂；
[0018] 制备方法包括，将三元乙丙橡胶、促进剂和防老剂放入密炼机中制备三元乙丙橡 胶母炼胶；将三元乙丙橡胶母炼胶、聚-4-甲基戊烯-1、聚丙烯或聚丁烯加入密炼机中共 混，加入交联体系，动态硫化制备热塑性弹性体。
[0019] 本发明还提供了上述橡塑共混热塑性弹性体的制备方法，所述制备方法包括如下 步骤；
[0020] (1)将三元乙丙橡胶、促进剂和防老剂加入到密炼机，设置温度l〇〇°C、转速80转 /分，密炼15分钟，排料制得三元乙丙母炼胶备用；
[0021] (2)将第一步制得的母炼胶和聚-4-甲基戊烯-1放入密炼机，在230-240°C、70转 /分条件下共混3-6分钟，加入硫化体系动态硫化4-6分钟，制得动态硫化热塑性弹性体。
[0022] 本发明还提供了含增容剂聚丙烯或聚丁烯的橡塑共混热塑性弹性体的制备方法， 所述制备方法包括如下步骤；
[0023] (1)将三元乙丙橡胶、促进剂和防老剂加入到密炼机，设置温度100°C、转速80转 /分，密炼15分钟，排料制得三元乙丙母炼胶备用；
[0024] (2)将第一步制得的母炼胶和聚-4-甲基戊烯-1放入密炼机，在230-240°C、70转 /分条件下共混3-6分钟，再加入聚丙烯或聚丁烯共混2分钟，随后加入硫化体系动态硫化 4-6分钟，制得动态硫化热塑性弹性体。
[0025] 优选的，所述促进剂为氧化锌和硬脂酸，所述氧化锌为3-10重量份、硬脂酸为 0. 5-3重量份。
[0026] 优选的，所述交联体系为硫磺交联体系、硫载体交联体系或树脂交联体系。
[0027] 所述硫磺交联体系包括0-1重量份的二硫化四甲基秋兰姆、1-3. 5重量份的2、 2'-二硫代二苯并噻唑和0. 5-2. 5重量份的硫黄。
[0028] 所述硫载体交联体系包括1. 5-3重量份的二硫化四甲基秋兰姆和1. 5重量份的2、 2'-二硫代二苯并噻唑。
[0029] 所述树脂交联体系包括8重量份的酚醛树脂和2重量份的卤化物。
[0030] 优选的，所述防老剂为防老剂4010。
[0031] 为了进一步提高共混体系的强度，优选的，热塑性弹性体还包括补强剂炭黑，所述 补强剂炭黑在三元乙丙橡胶与聚-4-甲基戊烯-1的共混过程中加入。
[0032] 所述补强剂炭黑的重量份数为10-30份。
[0033] 在本发明的制备方法中，硫化体系中的促进剂在动态硫化前的母炼胶制备过程中 加入，促进剂在母炼胶制备的过程中均匀的分散到聚-4-甲基戊烯-1基体中，可以有效地 防止促进剂在动态硫化过程中加入造成的共混初期促进剂分散不均，局部浓度较高，交联 速度过快形成较大的橡胶颗粒，其制备的热塑性弹性体橡胶相硫化状态均一，性能均衡。
[0034] 与现有技术相比，本发明的热塑性弹性体中采用了聚4-甲基戊烯-1聚烯烃代替 聚丙烯作为塑料相，使得该热塑性弹性体具备突出的机械、耐高温、低导电和耐环境耐药品 性能，尤其在高温条件下，由于塑料相聚4-甲基戊烯-1较好的热稳定性，本发明中热塑性 弹性体的高温柔性、断裂伸长率和冲击强度较传统的热塑性弹性体均有大幅提高。
[0035] 因此，本发明具备以下有益效果：
[0036] (1)聚4-甲基戊烯-1聚烯烃的熔点高达240°C，维卡软化点173°C，提高了热塑性 弹性体的加工性能和使用温度；
[0037] (2)本发明中的热塑性弹性体具有优良的耐高温性能和耐