一种高密度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，特别是一种高密度TPV材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] TPV是Thermoplastic Vulcanizate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，其密度基本是小于lg/cm3,但是在某些特 殊场合，对TPV材料的密度要求很高，并且在要求其具有一定密度的同时，还要求其具有优 良的力学性能，因此传统工艺中需要采用其他高密度材料来代替TPV材料，从而保证密度、 力学性能满足要求。
[0004] 然而，TPV材料作为弹性体，其本身固有的弹性体的优良物理力学性能，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，开发一种具有较 高密度，同时有具有良好力学性能的TPV材料成为必需。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种高密度TPV材料及其制备方法，所述高密度TPV材料的密度大 于1.2g/cm3的同时还保有较高的力学性能。
[0006] -种高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0007]
[0008] 在【具体实施方式】中，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. 5、5. 9、6. 3、 7. 1、7. 7、8. 6、9 ;增塑剂的重量份可以为21、23、25、27、32、34、36、38 ;碳酸钙的重量份可以 为 10. 5、1L6、12. 1、12. 7、13. 2、13. 8、14. 5 ;高密度填料的重量份可以为 15. 5、16. 6、17. 2、 17. 9、18. 4、19. 1、19. 8 ;偶联剂的重量份可以为3. 5、3. 6、4. 1、4. 2、4. 6、4. 9 ;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 ;硫 化剂的重量份可以为 1. 2、1. 5、1. 7、1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 8。
[0009] 优选地，EPDM是由乙烯、丙烯和非共辄二烯在催化剂条件下聚合得到的三元共聚 物，非共辄二烯为亚乙基降冰片烯或者双环戊二烯，乙烯、丙烯和非共辄二烯的摩尔比为 60-80:15-30:3-10。
[0010] 优选地，所述SEBS为马来酸酐接枝SEBS、丙烯酸酯接枝SEBS中的一种或两种的混 合物。
[0011] 优选地，所述聚丙烯为均聚型聚丙烯、共聚型聚丙烯中的一种或两种的混合物；优 选地，所述聚丙烯的重均分子量为20000-900000、数均分子量为10000-500000、分子量分 布宽度为2. 5-4。
[0012] 优选地，所述高密度填料为氧化锌、硫酸钡、铅粉中的一种或多种的混合物；优 选地，所述氧化锌的密度为5.5-5. 7g/cm3,粒径为325-1500目；所述硫酸钡的密度为 4. 3-4. 5g/cm3,粒径为325-1500目；所述铅粉的密度为7. 0-7. 3g/cm3,粒径为325-1500目。 [0013] 优选地，所述碳酸钙为粒径为0. 1-10ym的重质碳酸钙。
[0014] 优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂中 的一种或多种的混合物，优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种的混 合物。
[0015] 优选地，所述硫化剂由硫化剂和硫化助剂组成；硫化剂为酚醛树脂或过氧化物； 当采用酚醛树脂作为硫化剂时，硫化助剂为金属卤化物；当采用过氧化物作为硫化剂，氰酸 酯类、二乙烯苯类或丙烯酸酯类为硫化助剂。
[0016] 优选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧化剂中的一种 或多种的混合物；
[0017] 优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂中的一种或两 种的混合物；
[0018] 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的混合物。
[0019] -种所述的高密度TPV材料的制备方法，包括：将EPDM、聚丙烯、增塑剂、碳酸钙、 高密度填料、偶联剂、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、硫化剂混合后，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，采用一定比例的三元乙丙橡胶，选用特定配比的乙烯、丙烯和亚乙基降 冰片烯或者双环戊二烯聚合得到三元聚合物，使其拉伸强度、弹性以及交联聚合度都处于 一个合理的状态，有效地改善TPV材料的耐永久变形和加工成型性能；添加氧化锌、硫酸 钡、铅粉等的高密度填料和碳酸钙的填料，使得TPV材料的密度得到大幅度提高的同时，再 通过硅烷、钛酸酯等的偶联剂，提高填料与特定结构的EPDM的相容性，最大限度地减小填 料对弹性体材料的力学性能的影响；此外，聚丙烯其本身即具有良好的耐溶剂性、耐热性和 加工流动性，再和接枝型SEBS复配时，可以有效地增强材料韧性，减低无机填料带来的界 面缺陷，有利于得到均一体系，使得最终得到的TPV材料获得良好的刚韧平衡性，继而获得 良好的力学综合性能；此外本发明中还协调使用一定含量的增塑剂、抗氧剂和光稳定剂以 及内润滑剂，提升了传统EPDM、聚丙烯等共混材料使用寿命和加工稳定性能，使所述制备得 到的TPV材料具有良好的加工性能和力学性能。
[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，以酚醛树脂或有机 过氧化物为硫化剂，金属卤化物、氰酸酯类等作为硫化助剂，有效地控制硫化材料的交联程 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材料因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密度TPV材料，可满足TPV材料材料 的高密度和力学性能，同时使用寿命长，且生产效率高，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] -种高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0027]
[0028] 其中，所述EPDM是由乙烯、丙烯和亚乙基降冰片烯在催化剂条件下聚合得到的三 元共聚物，乙烯、丙烯和亚乙基降冰片烯的摩尔配比为60:30:3 ;所述SEBS为马来酸酐接 枝SEBS;所述聚丙烯为均聚型聚丙烯，且所述聚丙烯的重均分子量为20000、数均分子量为 500000、分子量分布宽度为2. 5 ;所述高密度填料为氧化锌，且所述氧化锌的密度为5. 5g/ cm3,粒径为1500目；所述碳酸钙为粒径为0. 1μm的重质碳酸钙；所述偶联剂为硅烷偶联 剂，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述硫化剂是由酚醛树脂 和金属卤化物组成；所述抗氧剂为酚类抗氧剂；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。
[0029] 实施例2
[0030] -种高密度TPV材料，其原料按重量份包括：
[0031]
[0032] 其中，所述EPDM是由乙烯、丙烯和双环戊二烯在催化剂条件下聚合得到的三元共 聚物，乙稀、丙烯和双环戊二烯的摩尔配比为80:15:10 ;所述SEBS为丙烯酸酯接枝SEBS; 所述聚丙烯为共聚型聚丙烯，且所述聚丙烯的重均分子量为900000、数均分子量为10000、 分子量分布宽度为4 ;所述高密度填料为硫酸钡，所述硫酸钡的密度为4. 3g/cm3,粒径为 1500目；所述碳酸钙为粒径为10μm的重质碳酸钙；所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶