一种自润滑高强度热塑性弹性体及制备方法与流程

本发明涉及热塑性弹性体材料，具体是一种用于汽车零部件的自润滑高强度热塑性弹性体及制备方法。

背景技术：

1、作为“第三代橡胶”的热塑性弹性体兼具了橡胶的弹性和塑料的可塑性，其在功能、外观、触感等方面可与橡胶类似，但在节能、环保方面要优于橡胶。随着经济社会的不断发展，人们对汽车工业、建材家居、电子电器、医疗卫生和消费品等领域的产品的质感追求越来越高，如汽车内饰的软质化和车身的轻质化要求，使得除充气轮胎之外的橡胶制品都在寻求使用热塑性弹性体进行替代。

2、目前，热塑性弹性体材料在汽车内、外饰及密封产品中应用已有大量案例。但是，大多数注塑成型的热塑性弹性体材料的表面摩擦系数大、耐磨性和耐刮擦性差，而现有的耐刮性好的热塑性弹性体面临着价格高、产量低及耐候、耐水解性差等缺陷。另外，挤出成型的产品还有着工艺复杂能耗高的问题。这些都限制了热塑性弹性体在一些有自润滑、耐刮擦、耐候、耐水解、静音要求的汽车内、外饰及密封件中应用。

3、因此，提出一种应用于汽车零部件的自润滑高强度热塑性弹性体以解决以上问题。同时该材料生产工艺稳定性高，可连续化生产，两步法即可获得具有良好的耐温、抗老化、自润滑、耐刮擦性能的材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于汽车零部件的自润滑高强度热塑性弹性体；该热塑性弹性体在有着自润滑性的同时，还有着优异的耐候性、耐水解性和力学强度，以解决现有技术中热塑性弹性体对自润滑性、耐刮擦性、耐候性和高强度的需求。

2、本发明的另一个发明目的在于提供一种工艺简单、稳定性高、易于控制和连续生产的应用于汽车零部件的自润滑高强度热塑性弹性体的制备方法。

3、本发明实现发明目的采用如下技术方案以解决上述问题：

4、一种用于汽车零部件的自润滑高强度热塑性弹性体，其由以下重量份的组份制备而成：三元乙丙橡胶(epdm)100份

5、硅橡胶100-150份

6、聚烯烃树脂80-200份

7、热塑性弹性体200-300份

8、增塑剂80-150份

9、填充剂0-120份

10、相容剂5-20份

11、交联剂2-20份

12、助交联剂2-20份

13、润滑剂1-20份

14、抗氧剂1-20份

15、光稳定剂1-20份。

16、作为优选，本发明提供的三元乙丙橡胶中第三单体为乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯中的一种，优选为乙叉降冰片烯；三元乙丙橡胶的第三单体含量为3％-12％，优选为4.5％；三元乙丙橡胶的门尼粘度值为25-110，优选为61。

17、作为优选，硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种。

18、作为优选，本发明提供的一种聚烯烃树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、聚乙烯、乙烯辛烯共聚物中的一种或多种。

19、作为优选，本发明提供的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚酯型聚氨酯弹性体、聚醚型聚氨酯弹性体、脂肪族聚氨酯弹性体中的一种或多种。

20、作为优选，本发明提供的增塑剂为闪点大于200℃且在40℃时运动粘度大于100mm2/s的石蜡油、环烷烃油、芳香烃油、直链烷烃油中的一种或多种共混物。

21、作为优选，本发明提供的填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、云母、硅灰石、硫酸钡、炭黑、白炭黑、钛白粉中的至少一种。进一步的，所述的填充剂粒度不大于6000目。

22、作为优选，相容剂为tpu-g-mah、pp-g-mah、sebs-g-mah、pp-g-st、pp-g-gma、硅橡胶-乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种。进一步的，接枝率不小于5％

23、作为优选，本发明提供的润滑剂为聚硅氧烷、硅酮母粒、芥酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸镁、含氢硅油中的一种或多种。

24、作为优选，本发明提供的交联剂为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、酚醛树脂、改性甲基三乙酰氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、环氧基低聚硅氧烷中的一种或多种。

25、作为优选，本发明提供的助交联剂为双马来酰亚胺、三烯基甲基三异氰脲酸脂、三烯丙基异氰尿酸酯、n，n’-间苯撑双马来酰亚胺、二苯基甲硅二醇和三烯丙基氰尿酸酯中的一种或多种。

26、本发明的另一个发明目的是提供上述热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：

27、(1)将三元乙丙橡胶、硅橡胶、热塑性弹性体与增塑剂的20-30wt％依次投入高速搅拌机，以100-500r/min的速度搅拌10-30分钟，静置0.5-2小时后；再加入聚烯烃树脂、填充剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂，以100-500r/min的速度继续搅拌5-10分钟得混合物；

28、(2)利用计量泵将步骤(1)中的混合物连续定量添加至挤出机固体输送区首段，在挤出机的前段利用计量泵将增塑剂的30-40wt％进行连续定量添加，在挤出机尾段利用真空泵进行抽真空处理，经过挤出机的熔融、挤出、造粒，即得中间物；

29、(3)将步骤(2)制备的中间物和交联剂、助交联剂，以及剩余的增塑剂分别利用计量泵连续加入挤出机的固体输送区首段，在挤出机尾端利用真空泵进行抽真空处理，经过挤出机的熔融、挤出、造粒，即得自润滑高强度热塑性弹性体。

30、其中硅橡胶和三元乙丙橡胶多为块胶，在使用前需要切割为能够加入搅拌机和双螺杆挤出机的小颗粒。

31、作为优选，所述的步骤(2)、(3)中的挤出机均为同向双螺杆挤出机，其喂料转速为60-300r/min，螺杆转速为200-500r/min，螺杆长径比为52-64。

32、所述挤出机的固体输送区首段温度不超过120℃，其余段温度为150-220℃。

33、本发明的有益效果有：

34、本发明制备的自润滑高强度热塑性弹性体是以三元乙丙橡胶(epdm)和硅橡胶等为主材，获得自润滑性的动态硫化橡胶/树脂混合物，并引入高效的相容剂和润滑剂，并通过合理的配比和加工工艺，使混合物体系有着优异的分散性和自润滑性，且在有着优异的耐候性和广泛的适用范围的同时，还有着耐水解的特点。

35、本发明利用epdm、硅橡胶、聚烯烃树脂、热塑性弹性体、增塑剂、填充剂、相容剂、交联剂、助交联剂、润滑剂，抗氧剂、光稳定剂，按照一定比例和技术条件加工制备得到的热塑性弹性体材料，可以按客户需求调节不同的软硬度和触感，兼具了良好的密封、自润滑、静音、力学性能和人体接触安全性，可用于汽车零部件中与人体接触的内饰零部件及门窗密封件。且产品加工性能、耐高低温和环境变化性能强。

36、同时，本发明通过合理的生产工艺设计，优化生产步骤，只需两步挤出法即可完成自润滑高强度热塑性弹性体的生产，且生产过程工艺简单、稳定易控、环保且设备要求低，对大规模工业化生产有利。

37、本发明中通过整合epdm和硅橡胶的动态硫化过程，减少了能耗，提高了产能，并将增塑剂分批加入，同步整合到生产过程中，既可以有效地提高材料的耐溶剂性和耐热性，同时还能提高产能，降低能耗。另外，在优化后的工艺中，两步挤出法即可完成最终成品的生产。本方法得到的产品中，热塑性弹性体、epdm和硅橡胶能够良好分散在连续相中，同时保持优异的自润滑性、耐刮擦性、耐候性和高力学强度。

38、本发明中分三次加入增塑剂，可以有效的保证每一组分的塑化效果，避免塑化不均，同时可以一定程度上降低加工工艺难度，提高生产稳定性，适配螺杆和工艺范围更广。同时，分步混合并后再加入交联剂，可以有效控制交联剂的分散和用量，便于控制交联程度，避免过硫化或硫化不足的现象出现。

39、本发明制备的自润滑高强度热塑性弹性体可用于汽车零部件的原材料。