专利名称：一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法
技术领域：
本发明涉及一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法。
背景技术：
热塑性动态硫化橡胶(简称TPV)是在橡胶和塑料熔融共混的同时将橡胶相完全硫化，经过相反转，使硫化橡胶以微米级尺寸分散于塑料连续相中，得到的稳定的热塑性弹性体。TPV具有热塑性塑料的加工性能和传统硫化橡胶的弹性，具有优异的耐候性、耐臭氧性和良好的高低温性能、电性能，耐油耐溶剂性，在汽车、建筑、家电等行业用于替代传统的橡胶，得到了广泛的应用，需求迅速增长。美国孟山都公司的专利号为US4130535的专利记载了用硫磺作为交联剂的全交联法制备三元乙丙橡胶/聚丙烯共混物，该专利中的游离硫对铜导体有腐蚀作用，限制了其在电线电缆行业中的应用。中国科学院长春应用化学研究所专利号为CN8510222A 的专利中记载了采用过氧化二异丙苯做交联剂和二戊次甲基四硫化秋兰姆作为复合交联体系的TPV生产。以上两专利均是采用传统工艺制备弹性体。北京化工学院专利号为 CN1059533A的专利中记载了利用酚醛树脂作为交联剂体系的三元乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体的制备方法，该方法是在密炼机或开炼机上三元乙丙橡胶与交联体系和配合剂制得母胶，再将母胶与聚烯烃塑料进行共混动态交联，工艺比较复杂，生产过程不连续。湖北大学化学与材料科学学院专利号为CN1091122C的专利记载了采用双马来酰亚胺交联体系及配合剂制备乙丙橡胶/聚丙烯共混型热塑型弹性体。四川晨光科新塑胶有限责任公司专利公开号为CN101597378A的发明专利中记载了一种普通热塑性动态硫化橡胶配方用通用生产设备制备热塑性动态硫化橡胶的方法，但该方法需要通过预混合、动态硫化、后处理三个步骤，工艺复杂。本发明采用有机过氧化物硫化体系和或酚醛树脂硫化体系，借助于先进的双阶双螺杆加工设备，一次性连续生产热塑性动态硫化橡胶，产品质量稳定、物理机械性能优异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可大规模、连续性生产热塑性动态硫化橡胶的方法，本方法可以生产质量稳定、物理机械性能优异的热塑性动态硫化橡胶。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其是在混合设备中加入橡胶、塑料、填料和加工助剂，混合均勻后，经主进料口加入双阶双螺杆挤出机，待塑料在双螺杆挤出机中熔融后，加入软化剂、有机过氧化物硫化体系和/或酚醛树脂硫化体系、其他功能助剂，经动态硫化最终得到热塑性动态硫化橡胶。本发明所述的橡胶、塑料、填料和其它加工助剂也可以不经混合，经计量装置直接从加料口加入双阶双螺杆。硫化体系包括硫化剂和硫化助剂。本发明所述的橡胶为公知的热塑性动态硫化橡胶常用橡胶，如天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯酸酯共聚物或它们的混合物。本发明所述的塑料为公知的热塑性动态硫化橡胶常用塑料，如乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙或它们的共混物。本发明所述的硫化体系为公知的有机过氧化物硫化体系和或酚醛树脂硫化体系。本发明所述的软化剂为公知的热塑性动态硫化橡胶常用软化剂，如石蜡油、环烷油或者它们的共混物。本发明所述的填料、加工助剂、功能助剂均为常用的，填料如碳酸钙、滑石粉、陶土、炭黑、白炭黑、硅藻土等；加工助剂如抗氧剂、润滑剂等；其它功能助剂如色母、阻燃剂等。 本发明所述的热塑性动态硫化橡胶的制备方法，橡胶与塑料的重量比为 30/70-95/5。本发明所述的双阶双螺杆挤出机的第一阶螺杆和第二阶螺杆上分别设有0-3个液体注入口。作为优选，本发明中的橡胶为三元乙丙橡胶。作为优选，本发明中的塑料为聚丙烯。作为优选，本发明中的双阶双螺杆挤出机的第一阶螺杆和第二阶螺杆上分别设有 2个液体注入口。作为优选，本发明中的软化剂和硫化体系是在塑料熔融后通过计量装置注入第一阶螺杆的液体注入口，注入第一阶螺杆的软化剂和硫化体系能够交换注入口或混合注入； 用于调节热塑性弹性体的硬度和加工性能的软化剂及其它液体助剂经第二阶螺杆的液体注入口注入。作为优选，本发明中的橡胶与塑料的重量比为60/40-90/10。作为优选，本发明中的双阶双螺杆挤出机的双阶螺杆采用垂直连接。作为优选，本发明中的双阶双螺杆挤出机的双阶螺杆是独立控制，互不影响。本发明采用双阶双螺杆挤出机制备热塑性动态硫化橡胶，方法中的双阶双螺杆挤出机的双阶螺杆采用垂直连接，这样的连接方式在垂直距离上可以大大的节约空间，有利于设备的安装。双阶螺杆上分别设有多个固体加料口和液体注入口，基料、硫化体系、软化剂及各种助剂可以在适当的时候分别加入，有利于硫化和分散，更有利于产品的在线控制。本发明热塑性动态硫化橡胶的制备方法，具体操作步骤如下
按配方将橡胶、塑料、填料、助剂在混合设备中混合均勻，从主喂料装置中喂入螺杆，或直接采用计量装置从主喂料装置中喂入螺杆，经螺杆剪切熔融后，填充软化剂、加入硫化体系，软化剂和硫化体系的加入顺序可以根据需要调整，也可以混合加入。物料经螺杆输送进入第二阶螺杆，继续硫化、剪切，根据需要添加其它功能性助剂和软化剂，即得到具有良好物理机械性能的热塑性弹性体。物料经口模后经水环热切、离心脱水、风冷干燥后得产品。本发明一种热塑性动态硫化橡胶的制备方法，采用过氧化物硫化体系和/或或酚醛树脂硫化体系。过氧化物和/或酚醛树脂硫化体系经过前期预处理，以流体方式通过计量装置准确注入螺杆中，不仅计量准确，操作方便，还避免了硫化体系量少混合不均导致硫化不均勻的问题，提高了产品的性能，同时也提高了产品的稳定性。
本发明一种热塑性动态硫化橡胶的制备方法，其中的液体软化剂在两阶螺杆中分多次加入，避免了单次过量加入使橡胶体积过度膨胀，导致混合不均勻，机械性能下降的问题。同时，也避免了在某些特定配方下，软化剂太多而无法加工的现象。本发明一种热塑性动态硫化橡胶的制备方法的优点是提高了产品的性能，节省了设备投资，降低了能耗，缩短了生产周期，提高了劳动生产率。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和(或)步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本发明一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，在混合设备中加入橡胶、塑料、填料和加工助剂，混合均勻后，经主进料口加入双阶双螺杆挤出机，待塑料在双螺杆挤出机中熔融后，加入软化剂、有机过氧化物硫化体系和/或酚醛树脂硫化体系、其他功能助剂，经动态硫化最终得到热塑性动态硫化橡胶。橡胶、塑料、填料和其它加工助剂也可以不经混合，经计量装置直接从加料口加入双阶双螺杆。硫化体系包括硫化体系和硫化助剂。双阶双螺杆挤出机的第一阶螺杆和第二阶螺杆上分别设有0-3个液体注入口。软化剂和硫化体系是在橡胶和塑料熔融后通过计量装置注入第一阶螺杆的液体注入口，注入第一阶螺杆的软化剂和硫化体系能够交换注入口或混合注入；用于调节热塑性弹性体的硬度和加工性能的软化剂及其它液体助剂经第二阶螺杆的液体注入口注入。三元乙丙橡胶与聚丙烯树脂的重量比为30/70-95/5。。硫化体系为有机过氧化物硫化体系和或酚醛树脂硫化体系。所述双阶双螺杆挤出机的双阶螺杆在水平空间采用垂直连接方式。双阶双螺杆挤出机的双阶螺杆是独立控制，互不影响。实施例1
采用过氧化物硫化体系制备橡塑比为80/20的热塑性动态硫化橡胶，步骤如下 将8000克三元乙丙橡胶、2000克聚丙烯塑料、2000克滑石粉填料、30克抗氧剂1010在高速混料器中混合均勻，从主喂料装置中喂入螺杆。螺杆温度控制在175-185°C，物料经过剪切熔融后，第一阶螺杆的第一个液体注入口注入环烷油4000克，在第一阶螺杆的第二个液体注入口连续注入含有170g过氧化物DCP硫化剂的环烷油混合物2000克，在第二阶螺杆的第一个液体注入口注入3300克环烷油软化剂。物料经口模后采用水环热切粒、水冷、 离心脱水、风冷干燥后得产品。性能见表一实施例2
采用酚醛树脂硫化体系制备橡塑比70或30的热塑性动态硫化橡胶，步骤如下 将7000克三元乙丙橡胶、3000克聚丙烯塑料、2000克滑石粉填料、30克抗氧剂1010 在高速混料器中混合均勻，从主喂料装置中喂入螺杆。螺杆温度控制在175-185°C，物料经过剪切熔融后，第一阶螺杆的第一个液体注入口注入环烷油4000克，在第一阶螺杆的第二个液体注入口连续注入含有500g叔辛基酚醛树脂硫化剂和140g氯化亚锡的环烷油混合物 2000克，在第二阶螺杆的第一个液体注入口注入3500克环烷油软化剂。物料经口模后采用水环热切粒、水冷、离心脱水、风冷干燥后得产品。性能见表一
表
权利要求
1.一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征是在混合设备中加入橡胶、 塑料、填料和加工助剂，混合均勻后，经主进料口加入双阶双螺杆挤出机，待塑料在双螺杆挤出机中熔融后，加入软化剂、有机过氧化物硫化体系和/或酚醛树脂硫化体系、其他功能助剂，经动态硫化最终得到热塑性动态硫化橡胶。
2.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述橡胶、塑料、填料和其它加工助剂也可以不经混合，经计量装置直接从加料口加入双阶双螺杆。
3.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述的橡胶为天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯酸酯共聚物或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙或它们的共混物。
5.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述橡胶和塑料的重量比为30 70-95 :5。
6.根据权利要求5所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述橡胶和塑料的重量比为60 :40-90 =IO0
7.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述第一阶第二阶均是同向旋转的平行双螺杆挤出机，第一阶第二阶垂直连接，独立控制，互不影响。
8.根据权利要求1所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于双阶双螺杆挤出机的第一阶和第二阶分别设有0-3个液体注入口，第二阶设有一个侧向喂料□。
9.根据权利要求8所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于所述双阶双螺杆挤出机的第一阶和第二阶分别设有2个液体注入口。
10.根据权利要求9所述的一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其特征在于在塑料熔融后，软化剂通过计量装置注入第一阶螺杆的第一个液体注入口，硫化体系通过计量装置注入第一阶螺杆的第二个液体注入口 ；软化剂、硫化体系可以交换注入口或混合注入， 用于调节热塑性动态硫化橡胶的硬度和加工性能的软化剂及其它液体功能助剂经第二阶螺杆的液体注入口注入，固体功能助剂可以从第二阶侧喂料口加入。
全文摘要
本发明涉及一种一步法制备热塑性动态硫化橡胶的方法，其是在混合设备中加入橡胶、塑料、填料和其它加工助剂，混合均匀后，经主进料口加入双阶双螺杆挤出机，待塑料在第一阶双螺杆挤出机中熔融后，加入软化剂、有机过氧化物硫化体系和/或酚醛树脂硫化体系、功能助剂，经动态硫化最终得到热塑性动态硫化橡胶。本发明中的橡胶、塑料、填料和其它加工助剂也可以不经混合，经计量装置直接从加料口加入双阶双螺杆。本发明使用双阶双螺杆挤出机连续生产热塑性动态硫化橡胶，提高了产品的性能，节省了设备投资，降低了能耗，缩短了生产周期，提高了劳动生产率。
文档编号C08L33/04GK102532724SQ20101061382
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者严小菊, 冯丽, 潘玉林, 陈双辉 申请人:四川晨光科新塑胶有限责任公司