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連共混工藝、設備對TPV材料力學性能的影響都沒搞懂,還怎麽做TPV ?

时间:2019-12-18     作者:GG扑克新材料【原创】

  TPV材料(EPDM/PP熱塑性彈性體)具有優異的耐候性、耐臭氧性能、耐紫外線性能和良好的高溫性能、電性能、抗衝擊性能等,適合擠出、注塑等多種成型方法,具有廣泛的應用前景。本次研究了不同共混工藝共混設備製備TPV材料的方法,探討了其對TPV材料力學性能的影響。


tpv材料


  TPV材料實驗用主要原材料


tpv材料


  TPV材料實驗參考配方


TPV材料實驗參考配方


  TPV材料實驗用到的工藝

  ·一步共混法:按配方將EPDM、PP、硫化劑、促進劑及輔料在開煉機上混煉,然後升溫加入硫化劑動態硫化。

  ·兩步共混法:按配方將EPDM、硫化劑、促進劑及輔料在開煉機上混煉製備母煉膠,之後與PP動態硫化。

  ·兩階共混法:在EPDM中加入輔料製備母煉膠,將2/3的母煉膠與PP動態硫化,後加入剩餘的母煉膠共混。

  ·擠出機製備TPV材料工藝:在EPDM中加入促進劑等輔料在開煉機上製備母煉膠,下膠片切粒機造粒,與PP、硫化劑在雙螺杆擠出機上動態硫化擠出造粒,注塑機製樣。


注塑機製樣


  注:配方中加了無機填充和填充油個25份。

  從表中可以看出:通過對一步共混法、兩步共混法、兩階共混法製備TPE的力學性能進行對比知道,兩階共混法效果最好,兩步共混法次之,一步共混法最差。。


  由於EPDM/PP的動態硫化是一種熔融物理共混、EPDM交聯、PP降解以及交聯橡膠粉碎、細化和分散為一體的複雜工藝過程。這幾個單元過程是同時進行,還是按不同次序先後進行,對該TPV材料的綜合性能影響極大。

  一步共混法是EPDM與PP的混合和EPDM的交聯同時進行,交聯的大橡膠顆粒需要更大的剪切強度才能實現PP相中的分散,故分散效果不好,TPE力學性能較低。


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  兩步共混法是先將橡膠組分與硫化劑、促進劑等組分充分混合,預製母煉膠,再與PP熔融共混,最後進行動態硫化,從而保證了EPDM、硫化劑、促進劑在硫化前達到充分的混和分散,並克服了EPDM顆粒邊硫化邊分散的加工難點,有利於EPDM在交聯後的破碎以及在PP相中的分散。


  兩階共混法是將配合劑與EPDM在常溫開煉機上製成母煉膠,用2/3母煉膠與PP動態硫化後,再加入剩餘的母煉膠,這樣可以提高硫化劑在共混物中的分散均勻性,改善共混物的相形態,從而獲得更好的性能。


  不同硫化設備做出TPV材料性能對比


不同硫化設備做出TPV材料性能對比


  在EPDM中加入促進劑等輔料在開煉機上製備母煉膠,下膠片切粒機造粒,與PP、硫化劑分別在雙螺杆擠出機和開煉機上動態硫化製粒,注塑機製樣檢測。

  用於製備TPV材料的設備有雙輥開煉機、單螺杆擠出機和雙螺杆擠出機等。EPDM/PP共混型熱塑性彈性體的製備需要在高溫、高剪切力下進行,因此共混設備應當滿足這種工藝要求。不同的共混設備,製得動態硫化TPV材料力學性能有所不同。


  較開煉機溫度難以控製和剪切力不夠而言,雙螺杆擠出機的最大優點是溫度可控性及更高的剪切、混合作用,利用雙螺杆擠出機製備的TPV材料,在高的剪切力作用下,EPDM已均勻交聯分散在PP基體中,因而製備的TPV材料具有相對較好的綜合性能。可以看出剪切分散均勻性對TPV材料性能影響至關重要。


tpv材料


  共混工藝對TPV材料的製備有重要影響,兩階共混最優。剪切力高,采用雙螺杆擠出機製備的TPV材料的力學性能好於采用雙輥筒開煉機製備的TPV材料的力學性能。