一种高强度tpv材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及TPV材料技术领域，特别是一种高强度TPV材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] TPV是ThermoplasticVulcanizate的简称，中文名称为热塑性三元乙丙动态硫 化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在 连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性 橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，可以快速经济和方便地加工成型。TPV热塑性三 元乙丙动态硫化弹性体将硫化橡胶材料通过动态硫化使三元乙丙橡胶EPDM以低于2微米 尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基体中，把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，得到综 合性能优异的高性能弹性体材料。
[0003] 传统的TPV材料，由于其基础材料特性，其相对于同硬度的硫化橡胶来说，其强度 性能相对较低，对于某些特殊的产品应用，在满足硬度的条件下，往往会强度不够，因此传 统工艺中需要采用其他高强度材料来代替TPV材料，从而保证强度性能满足要求。
[0004] 然而，TPV材料作为弹性体，其本身固有的弹性体优良物理力学性能，且可回收重 复利用的优点使其在加工、制造行业具有着不可替代的作用。针对于此，开发一种满足硬度 需求条件下具有较高强度性能的TPV材料成为必需。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种高强度TPV材料及其制备方法。所述TPV材料具有拉伸强度高、 弹性变形性好的优点。
[0006] -种高强度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0007]
[0008] EPDM的重量份可以为31、33、35、37、42、46、48、52、56、57、59 ;聚丙烯的重量份可 以为21、23、25、27、32、34、36、38;SEBS的重量份可以为5· 9、6· 3、6· 8、7· 1、8· 7、9· 3、9· 8 ; Ρ0Ε弹性体的重量份可以为3. 5、4. 2、5. 9、6. 3、6. 8、7. 1、7. 8 ;增塑剂的重量份可以为21、 23、25、27、32、34、36、38 ;抗氧剂的重量份可以为1. 2、1· 5、1· 7、1· 9、2· 1、2· 3、2· 5、2· 8 ;光 稳定剂的重量份可以为1. 2、1. 5、1. 7、1.9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8 ;内润滑剂的重量份可以为 1. 2、1· 5、1· 7、1· 9、2· 1、2· 3、2· 5、2· 8 ;交联剂的重量份可以为1. 2、1· 5、1· 7、1· 9、2· 1、2· 3、 2· 5、2· 8〇
[0009] 优选地，所述EPDM为改性EPDM，制备所述改性EPDM包括：将马来酸酐加入EPDM中 进行接枝反应，得到EPDM-g-MAH;再将PA6、三乙胺加入苯酚中，加热使固体溶解完全，向里 加入溶有所述EPDM-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应；冷却后将所得反应物料倒入二甲基甲 酰胺中静置沉淀，过滤得到沉淀物，所述沉淀物经干燥后得到所述改性EPDM。
[0010] 优选地，制备所述改性EPDM包括：将马来酸酐加入EPDM中进行接枝反应，得到接 枝率为1-3 %的EPDM-g-MAH;再将PA6、以PA6为基准的0. 3-0. 5wt%的三乙胺加入苯酚中， 加热至140-160°C使固体溶解完全，向里加入溶有所述EPDM-g-MAH的二甲苯溶液，保温反 应9-12h;冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀l-2h，过滤得到沉 淀物，所述沉淀物在85-90°C下真空干燥至恒重，即得到所述改性EPDM;其中EPDM与PA6的 重量比为5-8:1。
[0011] 优选地，制备所述改性EPDM包括：将马来酸酐加入EPDM中进行接枝反应，得到接 枝率为1-3 %的EPDM-g-MAH;再将PA6、以PA6为基准的0. 3-0. 5wt%的三乙胺加入苯酚中， 加热至140-160°C使固体溶解完全，向里加入溶有所述EPDM-g-MAH的二甲苯溶液，保温反 应9-12h;冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀l-2h，过滤得到沉 淀物，所述沉淀物在85-90°C下真空干燥至恒重，即得到所述改性EPDM;其中EPDM与PA6的 重量比为5-8:1。
[0012] 优选地，所述EPDM-g-MAH的接枝反应包括：将EPDM、自由基引发剂和添加剂预先 混合后加入到密炼机中，当EPDM完全塑化后，分两次加入以EPDM为基准的6-8wt%的MAH， 在160-180°C下密炼10_15min，经洗涤、过滤得到所述EPDM-g-MAH。
[0013] 优选地，所述TPV材料中还包括5-10重量份的MAH-g-PP。
[0014] 优选地，所述增塑剂为石蜡油，石蜡油的石蜡基含量为65-70 %，芳烃含量为 3-8%，环烷烃为25-30% ;100°C下的运动粘度为5-20mm2/s，优选为10-20mm2/s。
[0015] 优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸类抗氧剂；
[0016] 优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、有机镍络合物中的 一种或多种；
[0017] 优选地，所述内润滑剂为硅酮粉、硅酮母粒、硅油、乙烯基双硬脂酰胺、羟基脂肪酸 类润滑剂中的一种或多种。
[0018] 优选地，所述交联剂是由质量配比为3-5:1的酚醛树脂和金属卤化物组成。
[0019] -种所述的高强度TPV材料的制备方法，包括：将EPDM、聚丙烯、增塑剂、碳酸钙、 抗氧剂、光稳定剂、内润滑剂加入捏合机中混合后，送入双螺杆挤出机中进行第一次塑炼， 切粒后得到半成品粒子；将所述半成品粒子与SEBS、交联剂混合后，送入双螺杆挤出机中 进行第二次塑炼，切粒后得到所述高流动性TPV材料。
[0020] 优选地，第一次塑炼过程中的加工温度为160-190°C，螺杆转速为200-400r/min; 第二次塑炼过程中的加工温度为160-190°C，螺杆转速为200-400r/min。
[0021] 本发明中，采用一定比例的EPDM，通过将非极性的EPDM采用马来酸酐接枝后与尼 龙6进行反应得到的改性EPDM，克服了EPDM作为非极性物质与强极性尼龙6共混相容性差 的缺点的同时，由于尼龙6的高强度性能，赋予EPDM优良的机械性能，大大改善了SEBS的 强度性能，因此通过高强度的改性EPDM代替一般的EPDM，可以在相同硬度的TPV材料基础 上获得高强度的TPV材料。此外本发明中还限定加入特定量的聚丙烯和SEBS，二者本身具 有良好的耐溶剂性、耐热性以及高强度性能，可以大大改善TPV材料本身的共混加工性能 和高强度性能；在加入特定含量的增塑剂基础上，抗氧剂和光稳定剂以及内润滑剂的加入 则使制备得到的TPV材料具有较长的使用寿命和加工稳定性能。
[0022] 与此同时，本发明在制备TPV材料过程中，采用动态硫化技术，以酚醛树脂为硫化 剂，金属卤化物作为助交联剂，有效地控制了硫化材料的交联程度和均匀性能；并且使用二 次塑炼加工工艺，使得共混过程更加充分，共混物中橡胶相粒径更小，分布更均匀，分子链 间的缠结作用较小，解缠相对容易，当限定在后一次塑炼加工中加入硫化剂，可以很好地降 低因为TPV材料过硫化而导致的流动性变差效应。
[0023] 本发明中，按照上述配方与制备方法制成的高强度TPV材料，可满足TPV材料高强 度的性能需求，同时使用寿命长，生产效率高，成本低。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0025] 实施例1
[0026] -种高强度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0027]
[0028] 其中，所述EPDM为改性EPDM，制备所述改性EPDM包括：将马来酸酐加入EPDM中 进行接枝反应，得到接枝率为1 %的EPDM-g-MAH;再将PA6、以PA6为基准的0.5wt%的三乙 胺加入苯酚中，加热至140°C使固体溶解完全，向里加入溶有所述EPDM-g-MAH的二甲苯溶 液，保温反应12h;冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀lh，过滤得 到沉淀物，所述沉淀物在90°C下真空干燥至恒重，即得到所述改性EPDM;其中EPDM与PA6 的重量比为5:1 ;所述EPDM-g-MAH的接枝反应包括：将EPDM、自由基引发剂和添加剂预先 混合后加入到密炼机中，当EPDM完全塑化后，分两次加入以EPDM为基准的8wt%的MAH，在 160°C下密炼15min，经洗涤、过滤得到所述EPDM-g-MAH;
[0029]所述增塑剂为石蜡油，石蜡油的石蜡基含量为65 %，芳烃含量为8 %，环烷烃为 27% ;100°C下的运动粘度为5mm2/s;所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述光稳定剂为受阻 胺类光稳定剂；所述内润滑剂为硅酮粉；所述交联剂是由质量配比为3:1的酚醛树脂和金 属卤化物组成。
[0030] 实施例2
[0031] -种高强度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0032]
[0033] 其中，所述EPDM为改性EPDM，制备所述改性EPDM包括：将马来酸酐加入EPDM中 进行接枝反应，得到接枝率为3 %的EPDM-g-MAH;再将PA6、以PA6为基准的0. 3wt%的三乙 胺加入苯酚中，加热至160°C使固体溶解完全，向里加入溶有所述EPDM-g-MAH的二甲苯溶 液，保温反应9h;冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀2h，过滤得 到沉淀物，所述沉淀物在85°C下真空干燥至恒重，即得到所述改性EPDM;其中EPDM与PA6 的重量比为8: