专利名称：一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，，特别涉及一种高性能动态硫化热塑性弹性体(TPV)微孔发泡材料及其制备方法，该材料可以用作弹性减振材料，主要用于轨道交通领域。
背景技术：
热塑性硫化胶(TPV)是热塑性弹性体中的发展速度最快，应用最多的一类，它由完全硫化的橡胶分散于热塑性树脂中而成，兼具传统橡胶的高弹性能和树脂的热塑加工性能，可用传统的塑料加工设备和加工方法。TPV具有品种多、性能广、耐热温度高、耐老化性 能优异、高温压缩永久变形小、尺寸稳定性优异。TPV不仅能满足人们所需要的性能要求，而且对于节约能源、简化生产工艺、提高经济效益、降低劳动强度，特别是对于环境保护也起到了积极而有效的作用。TPV的动态硫化过程实际上是橡塑相态转变过程，在橡胶硫化之前，橡胶作为连续相，塑料分散在橡胶之中，而在动态硫化时，橡胶首先发生交联反应，继而交联的橡胶在高剪切力作用下被破碎成微小颗粒，由此分散在熔融塑料的连续相中，形成所谓的“海-岛”结构，这就使得TPV同时具有由树脂连续相赋予的优异加工性能和由硫化橡胶微粒分散相赋予的高弹性。发泡高分子材料是指由大量气体分散于材料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减振等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。微孔发泡材料可以在维持材料必要机械性能的前提下，可显著降低制品的重量，从而实现减少原料消耗和降低生产成本的目的，同时，孔密度较高、孔径较小的泡孔形态还赋予微孔发泡材料很多未发泡材料和传统发泡材料所无法比拟的优异性能，如具有较高的冲击强度、韧性和抗疲劳寿命等。目前微孔塑料和微孔橡胶发泡已经有较多的研究，TPV性能优异，适合应用于在轨道交通领域，但对TPV发泡方面还少有研究，应用于轨道交通领域的TPV发泡材料更少。本专利将制备TPV材料与发泡工艺相结合，一次性制备TPV发泡材料，具有成本低，生产效率高，发泡TPV材料性能优异的特点。
发明内容
本发明在于提供一种综合性能优异的一种高性能动态硫化热塑性弹性体(TPV)微孔发泡材料，这种材料具有环保、生产效率高、性能优异的特点，本发明的另一个目的在于提供上述TPV微孔发泡材料的制备工艺。本发明将TPV材料制备过程与高分子材料发泡过程相结合，利用挤出机剪切作用将发泡剂母料与TPV均匀分散，辅助以硫化机和促进剂等，在高温下促使橡胶部分硫化，并可通过温度和螺杆转速实现控制硫化速度和发泡剂分解速度，调节泡孔尺寸和发泡倍率，并利用挤出机机头口模压力迅速减小实现发泡，得到泡孔细小均一的发泡材料，该材料具有更低的动静刚度比(国外对减振弹性垫板的动静刚度比控制在I. 5以下)、耐老化性能和物理机械性能。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种高性能动态硫化热塑性弹性体TPV微孔发泡材料，该TPV微孔发泡材料包括按重量份数计70-95份热塑性弹性体与5-30份发泡剂母料两部分，热塑性弹性体中按重量份计为塑料10-70份基体橡胶100份硫化剂0. 5-5份促进剂1-10份补强填料20-100份活性剂5-10份软化剂0-20份 发泡剂母料中按重量份计为增容剂50-90份发泡剂6-30份助发泡剂4-20份其中的橡胶为天然橡胶、反式异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶中的一种或两种或两种以上的共混物；塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、丙乙烯/丙烯腈/ 丁二烯共聚物、聚碳酸酯中的一种或两种或两种以上的共混物；硫化剂为硫黄、过氧化二异丙苯(DCP)，其中硫黄
0.5-1. 5 份，DCP2-5 份;所述的促进剂为 TT、CZ、DM、TAIC，其中 TT0. 5-1. 2 份、CZ0. 5-1. 5 份、DM0. 5-1份、TAIC1-4份，活性剂为氧化锌、硬脂酸，其中氧化锌4_6份、硬脂酸1_4份，软化剂为环烷油、芳烃油、石蜡油、DOP、DBP或油膏。补强填料为炭黑或白炭黑或两者的混合物，炭黑包括NlOO系列、N200系列、N330系列、N400系列、N500系列、N600系列、N700系列、N800系列、N900系列、天然气半补强炭
黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑等各种品种和规格的炭黑；白炭黑包括各种粒径的沉淀法白炭黑或气相法白炭黑；增容剂为烯烃类共聚物，优选乙烯-辛烯共聚物POE或乙烯-醋酸乙烯酯EVA ;发泡剂H或发泡剂AC或发泡剂OBSH ；助发泡剂为硬脂酸锌、硬脂酸、氧化锌、尿素中的一种。本发明的微孔材料制备包括以下步骤和工艺条件按上述说明书中的内容称量出各组分物质，而后按如下步骤操作I)、将增容剂置于双辊开炼机中(辊温80-100°C )，塑炼1-4分钟后同时加入发泡剂和助发泡剂，混炼3-8min制得发泡剂母料。2)、将橡胶、活性剂、补强填料、软化剂、硫化剂和促进剂依次加入到温度为30-60°C开炼机中，混炼15-25min，或依次加入到密炼机中，温度控制80_110°C，转子转速40-100r/min,混炼10_20min，物料分散均匀后制成混炼胶。3)、将混炼胶切碎处理后与塑料经高速混合机混合均匀，并采用挤出机挤出造粒制备TPV粒料，其中挤出机的温度依次是一区110-160°C，二区120-160°C，三区130-180°C，四区 140-220°C，五区 140_220°C，螺杆转速 30_150rpm。4)、将步骤I)制得的发泡剂母料粉碎后与步骤3)制得的TPV粒料经高速混合机均匀混合后，同时加入到单螺杆或双螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的温度一次为一区 110-160 °C，二区 120-160°C，三区 130-180 °C，四区 140_220°C，五区 140-220 °C，螺杆转速30-150rpm ;其中双螺杆挤出机各段温度依次为螺杆一区110-160°C、螺杆二区110-180°C、螺杆三区 120-190°C、四区 120-200°C，五区 120_210°C，六区 130_220°C，七区140-220°C，八区140-220°C，螺杆转速设置为20_200rpm，优选双螺杆挤出机，采用扁平口模，挤出共混物冷却定型后即为高性能动态硫化热塑性弹性体TPV微孔发泡材料。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步详细的说明。表一为各实施例中的配方表表格设计和权利要求不符合，如橡胶份数为30-90份，按表格则为橡胶、硫化剂、促进剂、补强填料、活性剂、软化剂混合后为30-90份表一实施例配方表
权利要求
1.一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的TPV微孔发泡材料包括按重量份数计70-95份热塑性弹性体与5-30份发泡剂母料两部分，热塑性弹性体中按重量份计为塑料10-70份 基体橡胶100份 硫化剂0. 5-5份 促进剂1-10份 补强填料20-100份 活性剂5-10份 软化剂0-20份 发泡剂母料中按重量份计为增容剂50-90份 发泡剂6-30份 助发泡剂4-20份。
2.根据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的橡胶为天然橡胶、反式异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶中的一种或两种或两种以上的共混物。
3.根据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、丙乙烯/丙烯腈/ 丁二烯共聚物、聚碳酸酯中的一种或两种或两种以上的共混物。
4.根据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述硫化剂为硫黄、过氧化二异丙苯(DCP)，其中硫黄0. 5-1. 5份，DCP2-5份；所述的促进剂为 TT、CZ、DM、TAIC，其中 TT0. 5-1. 2 份、CZ0. 5-1. 5 份、DM0. 5-1 份、TAIC1-4 份，活性剂为氧化锌、硬脂酸，其中氧化锌4-6份、硬脂酸1-4份，软化剂为环烷油、芳烃油、石蜡油、DOP、DBP或油膏。
5.根据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的补强填料为炭黑或白炭黑或两者的混合物，炭黑包括NlOO系列、N200系列、N330系列、N400系列、N500系列、N600系列、N700系列、N800系列、N900系列、天然气半补强炭黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑等各种品种和规格的炭黑；白炭黑包括粒径的沉淀法白炭黑或气相法白炭黑。
6.根据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的增容剂为烯烃类共聚物。
7.据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的为发泡剂H或发泡剂AC或发泡剂OBSH。
8.据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的助发泡剂为硬脂酸锌、硬脂酸、氧化锌、尿素中的一种。
9.据权利要求6所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于所述的烯烃类共聚物增容剂为乙烯-辛烯共聚物POE或乙烯-醋酸乙烯酯EVA。
10.据权利要求I所述的一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，其特征在于按权利要求I称量出各组分物质，而后按如下步骤操作 I)、将增容剂置于双辊开炼机中(辊温80-100°C)，塑炼1-4分钟后同时加入发泡剂和助发泡剂，混炼3-8min制得发泡剂母料； 2)、将橡胶、活性剂、补强填料、软化剂、硫化剂和促进剂依次加入到温度为30-60°C开炼机中，混炼15-25min，或依次加入到密炼机中，温度控制80_110°C，转子转速40_100r/min，混炼10-20min，物料分散均匀后制成混炼胶； 3)、将混炼胶切碎处理后与塑料经高速混合机混合均匀，并采用挤出机挤出造粒制备TPV粒料，其中挤出机的温度依次是一区110-160°C，二区120-160°C，三区130_180°C，四区 140-220°C，五区 140-220°C，螺杆转速 30_150rpm ； 4)、将步骤I)制得的发泡剂母料粉碎后与步骤3)制得的TPV粒料经高速混合机均匀混合后，同时加入到单螺杆或双螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的温度依次为一区 110-160 °C，二区 120-160°C，三区 130-180 °C，四区 140-220 °C，五区 140_220°C，螺杆转速30-150rpm ;其中双螺杆挤出机各段温度依次为螺杆一区110-160°C、螺杆二区110-180°C、螺杆三区 120-190°C、四区 120-200°C，五区 120_210°C，六区 130_220°C，七区140-220°C，八区140-220°C，螺杆转速设置为20_200rpm，优选双螺杆挤出机，采用扁平口模，挤出共混物冷却定型后即为高性能动态硫化热塑性弹性体TPV微孔发泡材料。
全文摘要
本发明公开了一种热塑性弹性体微孔发泡材料及其制备方法，该材料包括按重量份数计70-95份热塑性弹性体与5-30份发泡剂母料两部分，将按重量份数的增容剂50-90份、发泡剂6-30份和助发泡剂4-20份置于双辊开炼机中，混炼制得发泡剂母料；将基体橡胶100份、活性剂5-10份、补强填料20-100份、软化剂0-20份、硫化剂0.5-5份和促进剂1-10份依次加入到开炼机或密炼机中混炼均匀，制备成混炼胶，切碎处理并与塑料10-70份经高速混合机混合均匀后，挤出造粒制备TPV粒料；将发泡剂母料和TPV粒料混合均匀后再次挤出成型，即可得到高性能减振用微孔发泡材料，该TPV发泡材料具有优异的物理机械性能和热老化性能，工艺简单，可广泛推广，适合应用于轨道交通领域。
文档编号C08L25/06GK102775652SQ201210292769
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者胡天辉, 胡庆华, 谭宇, 黄自华 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司