專利名稱：一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱塑性弾性體，尤其是一種通過微層共擠出技術(shù)制備的疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體。
背景技術(shù)：
熱塑性弾性體TPE是ー種兼有塑料和橡膠特性，常溫下具有橡膠的高弾性、耐老化、耐油等優(yōu)異性能，高溫下又能塑化成型的ー種高分子材料，又稱第三代橡膠，邊角余料和廢品可重復(fù)利用，具有節(jié)省資源、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。目前熱塑性弾性體主要通過化學(xué)合成法和熔融共混法制備?；瘜W(xué)合成的嵌段共聚物熱塑性弾性體存在熱穩(wěn)定性差、壓縮永久變形大、價(jià)格昂貴等不足。熔融共混法制備的熱塑性弾性體成型エ藝簡單、成本低、性能優(yōu) 異，發(fā)展迅速。共混型熱塑性弾性體采用橡膠、樹脂熔融共混，橡膠組分在共混過程中完成動(dòng)態(tài)硫化，最后以微小顆粒均勻分散在樹脂連續(xù)相中，該共混體系要求橡膠、樹脂的表面能相匹配，橡膠的大分子臨界纏結(jié)間距值要小，樹脂的結(jié)晶度要高，以及在熔融溫度下有其他物質(zhì)存在時(shí)，橡膠和樹脂不會分解等。基于以上條件，共混型熱塑性弾性體材料選擇范圍受到限制，只有部分橡膠和樹脂的共混物可以用來制備熱塑性弾性體，如天然橡膠、丁苯橡膠、三元こ丙橡膠與聚こ烯、聚丙烯等。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)在制備熱塑性弾性體的不足，本發(fā)明提出采用微層共擠出技術(shù)制備ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體。包含有硫化體系的橡膠組合物A與不包含硫化體系的橡膠組合物B分別通過塑化供料裝置熔融共混，經(jīng)匯流器、層疊器、成型裝置，擠出成型制備橡膠組合物A層與橡膠組合物B層交替疊層結(jié)構(gòu)熱塑性弾性體，其中，包含硫化體系的橡膠組合物A層形成硫化交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有橡膠的高的弾性，不包含硫化體系的橡膠組合物B層在高溫下具有熱塑性。本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，橡膠組合物A、橡膠組合物B生膠體系相同，不需考慮共混體系的相容性等問題，橡膠原材料選擇范圍廣泛，此外，微層共擠出技術(shù)制備的ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，每ー層的厚度可以達(dá)到微米級甚至納米級，材料性能優(yōu)異。本發(fā)明可通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，由包含硫化體系的橡膠組合物A層和未包含硫化體系的橡膠組合物B層疊層而成，包含硫化體系的橡膠組合物A層的厚度達(dá)到微米級或納米級，由于包含硫化體系的橡膠組合物A層很薄，未包含硫化體系的橡膠組合物B層有部分穿透包含硫化體系的橡膠組合物A層，使得包含硫化體系的橡膠組合物A層呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包含硫化體系的橡膠組合物A層的分子由于交聯(lián)或硫化的作用亦呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述的包含硫化體系的橡膠組合物A層與未包含硫化體系的橡膠組合物B層二者的生膠體系相同。由于包含硫化體系的橡膠組合物A層薄而呈現(xiàn)網(wǎng)狀，在與未包含硫化體系的橡膠組合物B層形成層疊結(jié)構(gòu)后，具有橡膠的弾性，加熱塑化時(shí)，在剪切力的作用下包含硫化體系的橡膠組合物A層的物料可與未包含硫化體系的橡膠組合物B層混合，具有可塑性，因而是ー種新型的熱塑性弾性體。成型過程的邊角料可添加到未包含硫化體系的橡膠組合物B層中，可減少材料的浪費(fèi)。所述的橡膠組合物A、橡膠組合物B包含天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、こ丙橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚こ烯橡膠中至少ー種。本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A、橡膠組合物B包含填充補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑、防老劑、專用配合劑中至少ー種。所述的橡膠組合物A、橡膠組合物B填充補(bǔ)強(qiáng)劑包含炭黑、白炭黑、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鋇中至少ー種，增塑劑包含石油系軟化劑、松香、天然油脂及其衍生物中至少ー種。本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A硫化體系為硫磺硫化體系、過氧化物硫化體系、酚醛樹脂硫化體系中的至少ー種。所述的硫化體系為硫磺硫化體系，包含硫磺、促進(jìn)劑、活性劑中至少ー種。所述的促進(jìn)劑包含噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、胍類、ニ硫代氨基甲酸鹽類、黃原酸鹽類、醛胺類、硫脲類中至少ー種。 本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體制備方法，所述的熱塑性弾性體通過微層共擠出技術(shù)制備，橡膠組合物A、橡膠組合物B分別通過各自一臺塑化供料裝置熔融塑化并輸送至匯流器，在匯流器中兩種物料均勻匯流于ー個(gè)公共流道，形成ニ層復(fù)合流體，兩層復(fù)合流體進(jìn)入層疊器，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉(zhuǎn)90度并且展寬m倍、厚度變?yōu)樵瓉淼?/m，在層疊器出口端m等分流體匯流成2Xm層的復(fù)合流體，串聯(lián)k個(gè)同樣的層疊器，則可得到2Xmk層復(fù)合流體，每ー橡膠組合物A層的厚度可以達(dá)到微米級甚至納米級，最后復(fù)合流體進(jìn)入成型裝置定型成相應(yīng)制品，橡膠組合物A層在成型裝置內(nèi)或離開成型裝置后完成硫化，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的弾性，橡膠組合物B層高溫下具有良好的可塑性。本發(fā)明橡膠組合物A層、橡膠組合物B層生膠體系相同，不需考慮共混體系的相容性等問題，拓寬了橡膠材料的選擇范圍，微層共擠出技術(shù)制備的疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，每一層的厚度可以達(dá)到微米級甚至納米級，材料性能優(yōu)異。


圖I是本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體及制備方法微層共擠出成型裝置示意圖。圖2是本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體及制備方法匯流器出口端流體截面示意圖。圖3是本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體及制備方法層疊器出口端流體截面示意圖。圖中1_橡膠組合物A塑化供料裝置，2-橡膠組合物B塑化供料裝置，3-匯流器，4-層疊器，5-成型裝置，6-橡膠組合物A層，7-橡膠組合物B層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，其特征在于，由包含硫化體系的橡膠組合物A層6和未包含硫化體系的橡膠組合物B層7疊層而成，所述的橡膠組合物A層6、橡膠組合物B層7生膠體系相同。所述的橡膠組合物A層6、橡膠組合物B層7包含天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、こ丙橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚こ烯橡膠中至少ー種。本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A層6、橡膠組合物B層7包含填充補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑、防老劑、專用配合劑中至少ー種。所述的橡膠組合物A層6、橡膠組合物B層7填充補(bǔ)強(qiáng)劑包含炭黑、白炭黑、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鋇中至少ー種，增塑劑包含石油系軟化劑、松香、天然油脂及其衍生物中至少ー種。本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A層6硫化體系為硫磺硫化體系、過氧化物硫化體系、酚醛樹脂硫化體系中的至少ー種。所述的硫化體系為硫磺硫化體系，包含硫磺、促進(jìn)劑、活性劑中至少ー種。所述的促進(jìn)劑包含噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、胍類、ニ硫代氨基甲酸鹽類、黃原酸鹽類、醛胺類、硫脲類中至少ー種。
本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體制備方法，其特征在于，所述的熱塑性弾性體通過微層共擠出技術(shù)制備，橡膠組合物A層6的物料及橡膠組合物B層7的物料通過橡膠組合物A塑化供料裝置I、橡膠組合物B塑化供料裝置2熔融共混輸送至匯流器3，在匯流器3中均勻匯流于ー個(gè)公共流道，形成ニ層復(fù)合流體，兩層復(fù)合流體進(jìn)入層疊器4，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉(zhuǎn)90度并且展寬m倍、厚度變?yōu)樵瓉淼?/m，在出口端匯流成2Xm層的復(fù)合流體，串聯(lián)k個(gè)同樣的層疊器4，則可得到2Xmk層復(fù)合流體，每ー層的厚度可以達(dá)到微米級甚至納米級，最后進(jìn)入成型裝置5定型成相應(yīng)制品。橡膠組合物A層6完成動(dòng)態(tài)硫化，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的弾性，橡膠組合物B層7高溫下具有良好的可塑性。實(shí)施例I本發(fā)明ー種疊層網(wǎng)狀熱塑性弾性體及制備方法，橡膠組合物A層6及橡膠組合物B層7生膠為丁苯橡膠，橡膠組合物A、橡膠組合物B包含填充補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑、防老劑、專用配合劑中至少ー種。所述的橡膠組合物A、橡膠組合物B填充補(bǔ)強(qiáng)劑包含炭黒、白炭黑、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鋇中至少ー種，增塑劑包含石油系軟化劑、松香、天然油脂及其衍生物中至少ー種。橡膠組合物A硫化體系為硫磺硫化體系，包含硫磺、促進(jìn)劑、活性劑中至少ー種。橡膠組合物A、橡膠組合物B分別通過橡膠組合物A塑化供料裝置I、橡膠組合物B塑化供料裝置2熔融共混輸送至匯流器3，在匯流器3中均勻匯流于ー個(gè)公共流道，形成ニ層復(fù)合流體，兩層復(fù)合流體進(jìn)入層疊器4，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉(zhuǎn)90度并且展寬m倍、厚度變?yōu)樵瓉淼?/m，在出口端匯流成2 X m層的復(fù)合流體，串聯(lián)k個(gè)同樣的層疊器4，則可得到2Xmk層復(fù)合流體，每ー層的厚度可以達(dá)到微米級甚至納米級，最后進(jìn)入成型裝置5定型成相應(yīng)制品。橡膠組合物A層6完成動(dòng)態(tài)硫化，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的弾性，橡膠組合物B層7高溫下具有良好的可塑性。
權(quán)利要求
1.一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，由包含硫化體系的橡膠組合物A層和未包含硫化體系的橡膠組合物B層疊層而成，橡膠組合物A層的厚度達(dá)到微米級或納米級，由于橡膠組合物A層很薄，橡膠組合物B層有部分穿透橡膠組合物A層，使得橡膠組合物A層呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠組合物A層的分子由于交聯(lián)或硫化的作用亦呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠組合物A層與橡膠組合物B層二者的生膠體系相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的生膠體系為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠及氯磺化聚乙烯橡膠中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A層或橡膠組合物B層包含有填充補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑、防老劑及專用配合劑或其中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的填充補(bǔ)強(qiáng)劑包含炭黑、白炭黑、高嶺土、碳酸鈣、碳酸鋇中至少一種，增塑劑包含石油系軟化劑、松香、天然油脂及其衍生物中至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的橡膠組合物A層硫化體系為硫磺硫化體系、過氧化物硫化體系或酚醛樹脂硫化體系中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的硫化體系為硫磺硫化體系包含硫磺、促進(jìn)劑、活性劑中至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體，其特征在于，所述的促進(jìn)劑包含噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、胍類、二硫代氨基甲酸鹽類、黃原酸鹽類、醛胺類、硫脲類中至少一種。
8.權(quán)利要求I所述的一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體的制備方法，其特征在于，橡膠組合物A及橡膠組合物B分別通過各自一臺塑化供料裝置熔融塑化并輸送至匯流器，在匯流器中兩種物料均勻匯流于一個(gè)公共流道，形成二層復(fù)合流體，兩層復(fù)合流體進(jìn)入層疊器，沿寬度方向平均分割成m等分，每一等分流體同向扭轉(zhuǎn)90度并且展寬m倍、厚度變?yōu)樵瓉淼腎/m,在層疊器出口端m等分流體匯流成2Xm層的復(fù)合流體，串聯(lián)k個(gè)同樣的層疊器，則可得到2Xmk層復(fù)合流體，其中每一橡膠組合物A層的厚度達(dá)到微米級或納米級，最后復(fù)合流體進(jìn)入成型裝置定型成相應(yīng)制品，橡膠組合物A層在成型裝置內(nèi)或離開成型裝置后完成硫化，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體及制備方法，疊層熱塑性彈性體由包含硫化體系的橡膠組合物A層和未包含硫化體系的橡膠組合物B層疊層而成，橡膠組合物A層的厚度達(dá)到微米級或納米級，由于橡膠組合物A層很薄，橡膠組合物B層有部分穿透橡膠組合物A層，使得橡膠組合物A層呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠組合物A層的分子由于交聯(lián)或硫化的作用亦呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠組合物A層與橡膠組合物B層二者的生膠體系相同。本發(fā)明一種疊層網(wǎng)狀熱塑性彈性體通過串聯(lián)有多個(gè)層疊器的微層共擠出制備制成，具有橡膠的彈性，加熱塑化時(shí)，在剪切力作用下包含硫化體系的橡膠組合物A層的物料與未包含硫化體系的橡膠組合物B層混合，具有可塑性，是一種新型的熱塑性彈性體。
文檔編號B32B25/16GK102673056SQ2012101653
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者丁玉梅, 夏令濤, 安瑛, 楊衛(wèi)民, 焦志偉, 謝鵬程, 閻華 申請人:北京化工大學(xué)