專利名稱：自交聯(lián)型互穿網(wǎng)絡(luò)熱塑性彈性體sl-tpex的制作方法
自交聯(lián)型互穿網(wǎng)絡(luò)熱塑性彈性體SL-TPEX
1、 本發(fā)明涉及一種共混型熱塑性彈性體，又稱共混型熱塑性橡膠(國(guó)際統(tǒng)稱TPE或 TPR,以下簡(jiǎn)稱TPE)，尤其是一種具有獨(dú)特"蛇一籠"結(jié)構(gòu)并能在自然狀態(tài)下交聯(lián)最終形 成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱IPN)的共混型熱塑性彈性體，稱之為SL—TPEX。
在TPE發(fā)展史上，本發(fā)明首次制得一種由聚煒烴交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)互相貫穿的聚合物共混物；首次制得一種具有自交聯(lián)性能的共混型熱塑性彈性體；首 次將有機(jī)硅(硅垸)接枝/交聯(lián)技術(shù)與互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于共混型熱塑性彈性 體。
在SL—TPEX中，聚烯烴線型大分子與彈性體(橡膠)交聯(lián)大分子互相滲透構(gòu)成"蛇 一籠"結(jié)構(gòu)，賦予材料初期熱塑性和易加工性，產(chǎn)品成型后，又能逐漸自然交聯(lián)使聚烯 烴的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互相貫穿形成典型的IPN:即兩種或兩種以 上聚合物網(wǎng)絡(luò)的互相貫穿(化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)/物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)/化學(xué)交聯(lián)網(wǎng) 絡(luò))，從而使ST—TPEX的綜合力學(xué)性能大幅提高，徹底改變了傳統(tǒng)TPE在熱性能上的不 足，獲得了硫化法橡膠(熱固性橡膠)的優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò) (Interpenerating Polyner Netnork簡(jiǎn)稱IPN)是目前世界上高分子聚合物改性的前沿 技術(shù)，它能以最經(jīng)濟(jì)的手段達(dá)到最佳的效果。
2、 目前，公知的所有牌號(hào)的熱塑性彈性體(TPE)都不是互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，都不具 有由"蛇一籠"結(jié)構(gòu)經(jīng)自交聯(lián)轉(zhuǎn)化為IPN的功能；也都不是彈性體(橡膠)、聚烯烴和乙 烯基有機(jī)硅經(jīng)接枝共聚共混后的產(chǎn)物，公知的所有TPE主要有嵌段結(jié)構(gòu)共聚物和"海一 島"結(jié)構(gòu)共混物兩大類型，其中嵌段結(jié)構(gòu)共聚物包括苯乙烯類(TPE—S)、聚氨酯類(TPE 一U)、聚酯類(TPE—E〉和聚酰胺類(TPE—A)，"海一島"結(jié)構(gòu)共混物的典型代表有聚 烯烴類(TPE—0)和TPE—V (又稱熱塑性硫化橡膠)。
TPE問世后曾被人們譽(yù)為繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代橡膠，它毋需熱硫化就 能采用注射、擠出、吹塑、模壓等工藝去生產(chǎn)各類橡膠制品，但TPE在熱性能和其他一 些性能上的不足，使它至今無(wú)法真正、完全替代硫化法橡膠的地位。3、 本發(fā)明的目的是提供一種既有TPE的優(yōu)良加工成型性又有硫化法橡膠的耐熱性、 真正稱得上第三代橡膠的彈性體材料SL—TPEX，由于SL—TPEX能通過自交聯(lián)形成不同 聚合物網(wǎng)絡(luò)的互相貫穿(IPN),從而使綜合力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)TPE和硫化法橡膠，SL— TPEX還可根據(jù)溫度、時(shí)間、濕度來(lái)調(diào)節(jié)自交聯(lián)的速度，其自交聯(lián)速度與產(chǎn)品成型溫度、 放置時(shí)間、空氣濕度成正比，生產(chǎn)過程中的邊角、余料、付次品可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回用， 與硫化法橡膠相比，節(jié)省了能耗，減少了三廢，提高了效率；與TPE相比，提高了產(chǎn)品 的耐熱性(如通過200'C-23(TC條件下的熱延伸/熱放置)，SL—TPEX給產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師 提供了更大的設(shè)計(jì)空間和更寬廣的應(yīng)用范圍，提供了一種低能耗、低排放、高效率、高 性能，不含有害物質(zhì)、附合ROHS綠色指令的新型彈性體材料。
4、 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)時(shí)將橡膠(彈性體)、聚烯徑樹脂等主原料和乙烯基 有機(jī)硅(硅垸)及輔助劑、配合劑等按比例混勻后分段、分別加入具有特定長(zhǎng)徑比的雙 螺桿混煉擠出機(jī)中，進(jìn)行高溫熔融條件下的接枝共聚共混共混體系中的聚烯烴可以是 高密度、中密度或低密度聚乙烯(HDPE、 MDPE或LDPE),彈性體(橡膠)可以是苯乙烯 類嵌段共聚物或已有適度交聯(lián)的三元乙丙橡膠(EPDM),由于聚烯烴與共混體系中的彈性 體(橡膠)有良好相容性，熔混時(shí)有足夠流動(dòng)性填充在彈性體(橡膠)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中， 使聚烯烴線型大分子與彈性體(橡膠)交聯(lián)大分子互相滲透，構(gòu)成"蛇一籠"結(jié)構(gòu)，同 時(shí)在引發(fā)劑作用下，聚烯烴與乙烯基有機(jī)硅(硅垸)發(fā)生接枝反應(yīng)生成有機(jī)硅接枝聚烯 烴并與彈性體(橡膠)形成微小尺寸的相區(qū)分布，上述物理/化學(xué)共混完成后即制得SL —TPEX。
在SL—TPEX中，"蛇"是聚烯烴線型大分子，"籠"是彈性體(橡膠)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)， 這種"蛇一籠"結(jié)構(gòu)也可以看作半一互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Semi—IPN)，它使SL—TPEX具有 優(yōu)良的力學(xué)性能和良好的熱塑性加工成型性，與普通TPE不同的是，在產(chǎn)品加工成型后， 共混物中的有機(jī)硅(硅烷)接枝聚烯烴因與空氣中的水份接觸而發(fā)生水解縮聚反應(yīng)，生 成硅氧交聯(lián)鍵的三維網(wǎng)絡(luò)，并與彈性體(橡膠)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)貫穿，完成了由"蛇一籠" 結(jié)構(gòu)向完全I(xiàn)PN轉(zhuǎn)化的過程(即SL—TPEX自交聯(lián)過程)，使制成的產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐候 性、耐水性、耐臭氧性、耐溶劑性、耐熱性和電性能，在180'C純氧條件下，SL—TPEX的氧化誘導(dǎo)期高達(dá)250min;經(jīng)158'C X 168h熱老化后，拉伸強(qiáng)度^25. 5Mpa (為原始值的 116%)、斷裂伸長(zhǎng)率>500% (為原始值的91%)，特別是其熱性能(通過20(TC-230'C條件 下的熱延伸/熱處置)是普通TPE無(wú)法達(dá)到的。
由于釆取上述方案，制得了一種低能耗、低排放、高效率、高性能，符合ROHS綠色 指令的新型彈性體材料SL-TPEX。
SL—TPEX的基本配方如下 原輔料名稱
a. 橡膠(彈性體)
b. 聚烯烴樹脂
c. 增塑劑
d. 乙烯基有機(jī)硅(硅垸)
e. 輔助郭A
f. 輔助劑B
g. 抗氧劑(防老劑)
h. 其他配合劑
重量份(配比范圍) 40 (35-45) 45 (40-50) 6(4-10) 1.1 (0.9-1.2) 0.15(0. 09-0.16) 0. 05 (0. 04-0. 06) 1.8(1.5-2. 0) 5.9(5-6. 5) 合計(jì)100
5、下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
附

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖，完整地表明了本發(fā)明由原輔材料到制成品的生產(chǎn)工 藝流程。
附圖2是本發(fā)明的微觀結(jié)構(gòu)示意圖 在附圖2所示中
2-1是SL-TPEX的"蛇一籠"結(jié)構(gòu)，賦予共混物在存放期和加工過程中具有普通TPE 性能，其中2-1-1是聚烯烴線型大分子，2-1-2是彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；
2-2是SL-TPEX加工成制品后，經(jīng)自交聯(lián)形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)結(jié)構(gòu)，其中 2-2-1是聚烯烴交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，2-2-2是彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1、一種具有“蛇一籠”結(jié)構(gòu)并能在自然狀態(tài)下交聯(lián)最終形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的共混型熱塑性彈性體SL-TPEX，生產(chǎn)時(shí)，將彈性體(橡膠)、聚烯烴等主要原料和乙烯基有機(jī)硅(硅烷)及輔助劑、配合劑等按比例混勻后分段、分別加入有特定長(zhǎng)徑比的雙螺桿混煉擠出機(jī)中進(jìn)行接技共聚共混，共混體系中的彈性體(橡膠)可采用苯乙烯類嵌段共聚物或已有適度交聯(lián)的三元乙丙橡膠(EPDM)，在雙螺桿混煉擠出機(jī)中，完成了乙烯基有機(jī)硅(硅烷)接枝聚烯烴和半一互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Semi-IPN)等物理/化學(xué)共混，聚烯烴線型大分與彈性體(橡膠)交聯(lián)大分子在熔混中互相滲透而形成“蛇一籠”結(jié)構(gòu)，賦予SL-TPEX具有傳統(tǒng)TPE的熱塑性和良好加工性，產(chǎn)品加工成型后，因有機(jī)硅接枝聚烯烴接觸空氣中的水份而自然交聯(lián)生成三維網(wǎng)絡(luò)并與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)貫穿而形成典型的IPN，從而使SL-TPEX毋需熱硫化即獲得硫化法橡膠的優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性(如200℃-230℃條件下的熱延伸/熱放置)。
2、 根據(jù)權(quán)刊l，要求保護(hù)SL-TPEX的基本配方，其主要特征是主原料包括聚烯 烴樹脂和苯乙烯類嵌段共聚物或EPDM，輔原料主要為乙烯基有機(jī)硅(硅垸)。
3、 根據(jù)權(quán)刊l,要求保護(hù)SL-TPEX的生產(chǎn)工藝，其主要特征是所有物理/化學(xué)共混 都是在雙螺桿混煉擠出機(jī)中完成的。
4、 根據(jù)權(quán)刊l，要求保護(hù)SL-TPEX經(jīng)自交聯(lián)形成IPN的技術(shù)原理，其主要特征是 熔混中聚烯烴線型大分子與彈性體(橡膠)交聯(lián)大分子互相滲透而構(gòu)成"蛇一籠"結(jié) 構(gòu)并與乙烯基有機(jī)硅(硅烷)發(fā)生接枝反應(yīng)，產(chǎn)品制成后有機(jī)硅(硅烷)接枝聚烯烴 與空氣中的水份發(fā)生自交聯(lián)生成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)貫穿而形 成IPN。
全文摘要
一種具有獨(dú)特“蛇—籠”結(jié)構(gòu)并能在自然狀態(tài)下交聯(lián)最終形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的共混型熱塑性彈性體SL-TPEX，在TPE發(fā)展史上，首次制得一種由聚烯烴交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互相貫穿的聚合物共混物，公知的所有TPE都不是互穿網(wǎng)絡(luò)共混物，都不具有經(jīng)自交聯(lián)形成IPN的功能，在SL-TPEX中，聚烯烴線型大分子和彈性體(橡膠)交聯(lián)大分子在熔混中互相滲透構(gòu)成“蛇—籠”結(jié)構(gòu)，賦予材料初期熱塑性和易加工性；共混物中的有機(jī)硅接枝聚烯烴在產(chǎn)品加工成型后又經(jīng)自交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)與彈性體(橡膠)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)貫穿而形成典型的IPN，使其具有硫化法橡膠的優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性，從而得到一種低能耗、低排放、高效率、高性能、附合ROHS綠色指令的新型彈性體材料。
文檔編號(hào)C08F291/00GK101643535SQ200810041319
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者貢瑞華 申請(qǐng)人:索肯(上海)科技有限公司