專利名稱：一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，，特別涉及一種高性能動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)微孔發(fā)泡材料及其制備方法，該材料可以用作彈性減振材料，主要用于軌道交通領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱塑性硫化膠(TPV)是熱塑性彈性體中的發(fā)展速度最快，應(yīng)用最多的一類，它由完全硫化的橡膠分散于熱塑性樹脂中而成，兼具傳統(tǒng)橡膠的高彈性能和樹脂的熱塑加工性能，可用傳統(tǒng)的塑料加工設(shè)備和加工方法。TPV具有品種多、性能廣、耐熱溫度高、耐老化性 能優(yōu)異、高溫壓縮永久變形小、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異。TPV不僅能滿足人們所需要的性能要求，而且對(duì)于節(jié)約能源、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、提高經(jīng)濟(jì)效益、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是對(duì)于環(huán)境保護(hù)也起到了積極而有效的作用。TPV的動(dòng)態(tài)硫化過程實(shí)際上是橡塑相態(tài)轉(zhuǎn)變過程，在橡膠硫化之前，橡膠作為連續(xù)相，塑料分散在橡膠之中，而在動(dòng)態(tài)硫化時(shí)，橡膠首先發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，繼而交聯(lián)的橡膠在高剪切力作用下被破碎成微小顆粒，由此分散在熔融塑料的連續(xù)相中，形成所謂的“海-島”結(jié)構(gòu)，這就使得TPV同時(shí)具有由樹脂連續(xù)相賦予的優(yōu)異加工性能和由硫化橡膠微粒分散相賦予的高彈性。發(fā)泡高分子材料是指由大量氣體分散于材料中而形成的一類高分子材料，具有質(zhì)輕、隔熱、吸音、減振等特性，且介電性能優(yōu)于基體樹脂，用途很廣。微孔發(fā)泡材料可以在維持材料必要機(jī)械性能的前提下，可顯著降低制品的重量，從而實(shí)現(xiàn)減少原料消耗和降低生產(chǎn)成本的目的，同時(shí)，孔密度較高、孔徑較小的泡孔形態(tài)還賦予微孔發(fā)泡材料很多未發(fā)泡材料和傳統(tǒng)發(fā)泡材料所無法比擬的優(yōu)異性能，如具有較高的沖擊強(qiáng)度、韌性和抗疲勞壽命等。目前微孔塑料和微孔橡膠發(fā)泡已經(jīng)有較多的研究，TPV性能優(yōu)異，適合應(yīng)用于在軌道交通領(lǐng)域，但對(duì)TPV發(fā)泡方面還少有研究，應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域的TPV發(fā)泡材料更少。本專利將制備TPV材料與發(fā)泡工藝相結(jié)合，一次性制備TPV發(fā)泡材料，具有成本低，生產(chǎn)效率高，發(fā)泡TPV材料性能優(yōu)異的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種綜合性能優(yōu)異的一種高性能動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)微孔發(fā)泡材料，這種材料具有環(huán)保、生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)異的特點(diǎn)，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述TPV微孔發(fā)泡材料的制備工藝。本發(fā)明將TPV材料制備過程與高分子材料發(fā)泡過程相結(jié)合，利用擠出機(jī)剪切作用將發(fā)泡劑母料與TPV均勻分散，輔助以硫化機(jī)和促進(jìn)劑等，在高溫下促使橡膠部分硫化，并可通過溫度和螺桿轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制硫化速度和發(fā)泡劑分解速度，調(diào)節(jié)泡孔尺寸和發(fā)泡倍率，并利用擠出機(jī)機(jī)頭口模壓力迅速減小實(shí)現(xiàn)發(fā)泡，得到泡孔細(xì)小均一的發(fā)泡材料，該材料具有更低的動(dòng)靜剛度比(國外對(duì)減振彈性墊板的動(dòng)靜剛度比控制在I. 5以下)、耐老化性能和物理機(jī)械性能。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種高性能動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體TPV微孔發(fā)泡材料，該TPV微孔發(fā)泡材料包括按重量份數(shù)計(jì)70-95份熱塑性彈性體與5-30份發(fā)泡劑母料兩部分，熱塑性彈性體中按重量份計(jì)為塑料10-70份基體橡膠100份硫化劑0. 5-5份促進(jìn)劑1-10份補(bǔ)強(qiáng)填料20-100份活性劑5-10份軟化劑0-20份 發(fā)泡劑母料中按重量份計(jì)為增容劑50-90份發(fā)泡劑6-30份助發(fā)泡劑4-20份其中的橡膠為天然橡膠、反式異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠中的一種或兩種或兩種以上的共混物；塑料為聚乙烯、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、聚碳酸酯中的一種或兩種或兩種以上的共混物；硫化劑為硫黃、過氧化二異丙苯(DCP)，其中硫黃
0.5-1. 5 份，DCP2-5 份;所述的促進(jìn)劑為 TT、CZ、DM、TAIC，其中 TT0. 5-1. 2 份、CZ0. 5-1. 5 份、DM0. 5-1份、TAIC1-4份，活性劑為氧化鋅、硬脂酸，其中氧化鋅4_6份、硬脂酸1_4份，軟化劑為環(huán)烷油、芳烴油、石蠟油、DOP、DBP或油膏。補(bǔ)強(qiáng)填料為炭黑或白炭黑或兩者的混合物，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、天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭
黑、天然氣槽法炭黑和混氣炭黑等各種品種和規(guī)格的炭黑；白炭黑包括各種粒徑的沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑；增容劑為烯烴類共聚物，優(yōu)選乙烯-辛烯共聚物POE或乙烯-醋酸乙烯酯EVA ;發(fā)泡劑H或發(fā)泡劑AC或發(fā)泡劑OBSH ；助發(fā)泡劑為硬脂酸鋅、硬脂酸、氧化鋅、尿素中的一種。本發(fā)明的微孔材料制備包括以下步驟和工藝條件按上述說明書中的內(nèi)容稱量出各組分物質(zhì)，而后按如下步驟操作I)、將增容劑置于雙輥開煉機(jī)中(輥溫80-100°C )，塑煉1-4分鐘后同時(shí)加入發(fā)泡劑和助發(fā)泡劑，混煉3-8min制得發(fā)泡劑母料。2)、將橡膠、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、軟化劑、硫化劑和促進(jìn)劑依次加入到溫度為30-60°C開煉機(jī)中，混煉15-25min，或依次加入到密煉機(jī)中，溫度控制80_110°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40-100r/min,混煉10_20min，物料分散均勻后制成混煉膠。3)、將混煉膠切碎處理后與塑料經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻，并采用擠出機(jī)擠出造粒制備TPV粒料，其中擠出機(jī)的溫度依次是一區(qū)110-160°C，二區(qū)120-160°C，三區(qū)130-180°C，四區(qū) 140-220°C，五區(qū) 140_220°C，螺桿轉(zhuǎn)速 30_150rpm。4)、將步驟I)制得的發(fā)泡劑母料粉碎后與步驟3)制得的TPV粒料經(jīng)高速混合機(jī)均勻混合后，同時(shí)加入到單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中，單螺桿擠出機(jī)的溫度一次為一區(qū) 110-160 °C，二區(qū) 120-160°C，三區(qū) 130-180 °C，四區(qū) 140_220°C，五區(qū) 140-220 °C，螺桿轉(zhuǎn)速30-150rpm ;其中雙螺桿擠出機(jī)各段溫度依次為螺桿一區(qū)110-160°C、螺桿二區(qū)110-180°C、螺桿三區(qū) 120-190°C、四區(qū) 120-200°C，五區(qū) 120_210°C，六區(qū) 130_220°C，七區(qū)140-220°C，八區(qū)140-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為20_200rpm，優(yōu)選雙螺桿擠出機(jī)，采用扁平口模，擠出共混物冷卻定型后即為高性能動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體TPV微孔發(fā)泡材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。表一為各實(shí)施例中的配方表表格設(shè)計(jì)和權(quán)利要求不符合，如橡膠份數(shù)為30-90份，按表格則為橡膠、硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、活性劑、軟化劑混合后為30-90份表一實(shí)施例配方表
權(quán)利要求
1.一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的TPV微孔發(fā)泡材料包括按重量份數(shù)計(jì)70-95份熱塑性彈性體與5-30份發(fā)泡劑母料兩部分，熱塑性彈性體中按重量份計(jì)為塑料10-70份 基體橡膠100份 硫化劑0. 5-5份 促進(jìn)劑1-10份 補(bǔ)強(qiáng)填料20-100份 活性劑5-10份 軟化劑0-20份 發(fā)泡劑母料中按重量份計(jì)為增容劑50-90份 發(fā)泡劑6-30份 助發(fā)泡劑4-20份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的橡膠為天然橡膠、反式異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠中的一種或兩種或兩種以上的共混物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的塑料為聚乙烯、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、聚碳酸酯中的一種或兩種或兩種以上的共混物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述硫化劑為硫黃、過氧化二異丙苯(DCP)，其中硫黃0. 5-1. 5份，DCP2-5份；所述的促進(jìn)劑為 TT、CZ、DM、TAIC，其中 TT0. 5-1. 2 份、CZ0. 5-1. 5 份、DM0. 5-1 份、TAIC1-4 份，活性劑為氧化鋅、硬脂酸，其中氧化鋅4-6份、硬脂酸1-4份，軟化劑為環(huán)烷油、芳烴油、石蠟油、DOP、DBP或油膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)填料為炭黑或白炭黑或兩者的混合物，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、天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、天然氣槽法炭黑和混氣炭黑等各種品種和規(guī)格的炭黑；白炭黑包括粒徑的沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的增容劑為烯烴類共聚物。
7.據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的為發(fā)泡劑H或發(fā)泡劑AC或發(fā)泡劑OBSH。
8.據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的助發(fā)泡劑為硬脂酸鋅、硬脂酸、氧化鋅、尿素中的一種。
9.據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于所述的烯烴類共聚物增容劑為乙烯-辛烯共聚物POE或乙烯-醋酸乙烯酯EVA。
10.據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于按權(quán)利要求I稱量出各組分物質(zhì)，而后按如下步驟操作 I)、將增容劑置于雙輥開煉機(jī)中(輥溫80-100°C)，塑煉1-4分鐘后同時(shí)加入發(fā)泡劑和助發(fā)泡劑，混煉3-8min制得發(fā)泡劑母料； 2)、將橡膠、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、軟化劑、硫化劑和促進(jìn)劑依次加入到溫度為30-60°C開煉機(jī)中，混煉15-25min，或依次加入到密煉機(jī)中，溫度控制80_110°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40_100r/min，混煉10-20min，物料分散均勻后制成混煉膠； 3)、將混煉膠切碎處理后與塑料經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻，并采用擠出機(jī)擠出造粒制備TPV粒料，其中擠出機(jī)的溫度依次是一區(qū)110-160°C，二區(qū)120-160°C，三區(qū)130_180°C，四區(qū) 140-220°C，五區(qū) 140-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速 30_150rpm ； 4)、將步驟I)制得的發(fā)泡劑母料粉碎后與步驟3)制得的TPV粒料經(jīng)高速混合機(jī)均勻混合后，同時(shí)加入到單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中，單螺桿擠出機(jī)的溫度依次為一區(qū) 110-160 °C，二區(qū) 120-160°C，三區(qū) 130-180 °C，四區(qū) 140-220 °C，五區(qū) 140_220°C，螺桿轉(zhuǎn)速30-150rpm ;其中雙螺桿擠出機(jī)各段溫度依次為螺桿一區(qū)110-160°C、螺桿二區(qū)110-180°C、螺桿三區(qū) 120-190°C、四區(qū) 120-200°C，五區(qū) 120_210°C，六區(qū) 130_220°C，七區(qū)140-220°C，八區(qū)140-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為20_200rpm，優(yōu)選雙螺桿擠出機(jī)，采用扁平口模，擠出共混物冷卻定型后即為高性能動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體TPV微孔發(fā)泡材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱塑性彈性體微孔發(fā)泡材料及其制備方法，該材料包括按重量份數(shù)計(jì)70-95份熱塑性彈性體與5-30份發(fā)泡劑母料兩部分，將按重量份數(shù)的增容劑50-90份、發(fā)泡劑6-30份和助發(fā)泡劑4-20份置于雙輥開煉機(jī)中，混煉制得發(fā)泡劑母料；將基體橡膠100份、活性劑5-10份、補(bǔ)強(qiáng)填料20-100份、軟化劑0-20份、硫化劑0.5-5份和促進(jìn)劑1-10份依次加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)中混煉均勻，制備成混煉膠，切碎處理并與塑料10-70份經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，擠出造粒制備TPV粒料；將發(fā)泡劑母料和TPV粒料混合均勻后再次擠出成型，即可得到高性能減振用微孔發(fā)泡材料，該TPV發(fā)泡材料具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和熱老化性能，工藝簡(jiǎn)單，可廣泛推廣，適合應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L25/06GK102775652SQ201210292769
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者胡天輝, 胡慶華, 譚宇, 黃自華 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司