專利名稱：一種聚酰胺熱塑性彈性體的化學(xué)共混法的制作方法
一種聚酰胺熱塑性彈性體的化學(xué)共混法
1、 本發(fā)明涉及一種聚酰胺熱塑性彈性體(國際統(tǒng)稱TPAE)的新工藝新方法新技 術(shù)，尤其是一種以"就地"增容、相間交聯(lián)和動(dòng)態(tài)共硫化等化學(xué)共混反應(yīng)生產(chǎn)聚酰胺 熱塑性彈性體(以下簡(jiǎn)稱TPAE)的化學(xué)共混法。
在TPAE的生產(chǎn)方法上，本發(fā)明首次以聚酰胺(英文名Polyaraida又稱尼龍Nylon， 以下簡(jiǎn)稱PA)、三元乙丙橡膠(以下簡(jiǎn)稱EPDM)、 丁睛橡膠(以下簡(jiǎn)稱NBR)為共混(并 用)組份；以酚醛樹脂(PF)為參與化學(xué)反應(yīng)的重要輔料；以一種化學(xué)共混法，其化 學(xué)反應(yīng)中包括了不同聚合物之間的"就地"增容、相間交聯(lián)(界面交聯(lián))和動(dòng)態(tài)共硫 化等新工藝新方法新技術(shù)，制得的產(chǎn)品不僅具有傳統(tǒng)TPAE卓越的耐油性和力學(xué)性能， 還具有投資少、產(chǎn)率高、性能好、成本低、無三廢、工藝控制簡(jiǎn)易、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等 優(yōu)點(diǎn)，并顯著提高了TPAE的耐水性、耐候性、耐臭氧性和低溫柔韌性。
TPAE是熱塑性彈性體TPE (Thermo Plastic Elastomer)的一個(gè)種類，兼有塑料 和橡膠的雙重特性，常溫下顯示橡膠特性，高溫下顯示塑性流動(dòng)，能用注射、擠出、 模壓等工藝去生產(chǎn)各種耐油橡膠制品，用途廣泛，邊角、余料、付次品和廢棄后均能 回收再利用，與環(huán)境友好。
2、 目前，公知的所有牌號(hào)的TPAE均采用化學(xué)合成法，最先由德國許爾斯(Huls) 公司于1979年制成并投入商業(yè)化生產(chǎn)，化學(xué)合成法TPAE是一種典型的嵌段共聚物 硬鏈段(剛段)是耐熱性較高的結(jié)晶型聚酰胺(PA)結(jié)構(gòu)，常溫下起物理交聯(lián)點(diǎn)作用； 軟鏈段(柔段)是聚酯或聚醚，常溫下賦予橡膠(彈性體)特征?；瘜W(xué)合成法TPAE投 資大、成本高、工藝控制難，目前，全世界除德國許爾斯公司外，以化學(xué)合成法生產(chǎn) TPAE的，還有瑞士EMS公司、意大利Anic公司、法國阿托公司、日本宇部興產(chǎn)公司、 大日本油墨化學(xué)工業(yè)公司、東麗公司等生產(chǎn)商。
在化學(xué)共混法TPAE中，經(jīng)動(dòng)態(tài)共硫化的橡膠組份以微細(xì)顆粒高度分散于PA樹脂 相中，形成硫化橡膠的微細(xì)顆粒為"島"相(分散相)、聚酰胺(PA)為"海"相(連 續(xù)相)的"海一島"結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與化學(xué)合成法的嵌段結(jié)構(gòu)同樣穩(wěn)定而牢固，并且
3不受基本組份配比的影響，它不同于簡(jiǎn)單的物理共混，物理共混相疇(微區(qū))形態(tài)不 穩(wěn)，易隨組份配比的改變而改變。
3、本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)TPAE的新工藝、新方法、新技術(shù)即化學(xué)共混 法，與化學(xué)合成法相比，化學(xué)共混法中的"就地"增容、相間交聯(lián)、動(dòng)態(tài)共硫化等一 系列化學(xué)反應(yīng)是在雙螺桿混煉擠出機(jī)或密煉機(jī)的熔融共混中完成的，具有投資少、產(chǎn) 率高、性能好、成本低、無三廢、工藝控制簡(jiǎn)易、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，共混(并用) 組份還能根據(jù)客戶或用途的要求在一個(gè)較寬的配比范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而不損害基本性能。 化學(xué)共混法TPAE的基本配方如下-
原輔料名稱 重量份(配比范圍)
a. 聚酰胺(PA) 38(30-45)
b. 三元乙丙膠(EPDM) 26(20-35)
c. 丁腈膠(NBR) . 22(15-30)
d. 酚醛樹脂(PF) 4(3-5)
e. 硫化活性劑 1.5 f 配合劑A， B 7 (5-9) g.抗氧劑(防老劑) 1.5
合計(jì) 100
4、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
在共混(并用)組份中，PA是綜合性能良好的工程塑料，與同樣耐油性能優(yōu)異 的NBR有較好的相容性，而EPDM即有卓越的耐水性、耐臭氧性、耐候性和低溫柔性， 生產(chǎn)中，EPDM在機(jī)械的烙融共混中，首先與酚醛樹脂(PF)"就地"生成了反應(yīng)性增 容物EPDM/羥甲基苯酚接技共聚物(EPDM-g-MP)，這種"就地"生成的反應(yīng)性增容 物(相容劑)能與PA鏈端的氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而增容，起到降低界面能、促進(jìn)相分 散、穩(wěn)定形態(tài)結(jié)構(gòu)的作用，使非極性的EPDM與強(qiáng)極性的PA、 NBR獲得良好的相容性； 此外由于酚醛樹脂鏈端的羥甲基(_CH20H)是橡膠大分子發(fā)生硫化(交聯(lián))反應(yīng)的活性基團(tuán)，它對(duì)EPDM、 NBR等橡膠都有較好的共硫化性，在硫化活性劑和其他配合劑的 作用下，EPDM與NBR產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)共硫化；同時(shí)因EPDM/NBR存在交聯(lián)活性點(diǎn)，兩相界 面處還產(chǎn)生了相間交聯(lián)(又稱界面交聯(lián))，這種相間交聯(lián)本質(zhì)上與"就地"增容和動(dòng) 態(tài)共硫化一樣都是在不同聚合物之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，相間交聯(lián)使EPDM/NBR界面產(chǎn) 生了化學(xué)鍵，解決了EPDM與NBR雖然共硫化(同步硫化)但兩相之間力學(xué)性能差的 問題，使EPDM/NBR處于分相而不分離的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)；同時(shí)酚醛樹脂自身也形 成了高次網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。
生產(chǎn)中，機(jī)械的高剪切又不斷將硫化橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)粉碎成微細(xì)(0. 4 2. O^im) 顆粒(網(wǎng)絡(luò)碎片)，高度分散于熔融的PA樹脂相中，形成硫化橡膠的微細(xì)顆粒為"島" 相(分散相)、PA為"海"相(連續(xù)相)牢固而穩(wěn)定的"海一島"結(jié)構(gòu)，從而得到制 成品——化學(xué)共混法TPAE。
在化學(xué)共混法TPAE中，拉伸強(qiáng)度、耐油性均隨PA組份的增大而增大；柔韌性、 耐水性隨橡膠組份的增大而增大。
由于采用了上述新工藝新方法新技術(shù)，提供了一種投資少、產(chǎn)率高、性能好、成 本低、工藝控制簡(jiǎn)易、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的TPAE。
5、下面結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 附圖中圖l是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖，完整地表明了本發(fā)明由原輔料到制成品的 生產(chǎn)工藝流程； 圖2是本發(fā)明的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖2所示中
(1) 聚酰胺(PA)連續(xù)相——"海"相，賦予TPAE高溫下的塑料特性；
(2) 硫化橡膠(EPDM/NBR)分散相——"島"相，賦予TPAE常溫下橡膠(彈性 體)特性；
(3) EPDM/NBR相間交聯(lián)(界面交聯(lián))處——界面內(nèi)是NBR，界面外是EPDM，
賦予EPDM/NBR處于分相而不分離的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種化學(xué)共混法聚酰胺熱塑性彈性體TPAE，它以聚酰胺(PA)、三元乙丙膠(EPDM)、丁睛膠(NBR)為主要共混組份；以酚醛樹脂(PF)為參與化學(xué)反應(yīng)的重要輔料，以雙螺桿混煉擠出機(jī)或密煉機(jī)為化學(xué)共混的主要生產(chǎn)設(shè)備，采用“就地”增容、相間交聯(lián)、動(dòng)態(tài)共硫化等新工藝新方法新技術(shù)，生產(chǎn)中EPDM與PF在熔融共混中“就地”生成了反應(yīng)性增容物(EPDM-g-MP)，使EPDM與PA、NBR獲得良好相容性，PF鏈端的活性基團(tuán)羥甲基(-CH2OH)在硫化活性劑和其他配合劑作用下使EPDM/NBR產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)共硫化與相間交聯(lián)，經(jīng)硫化的橡膠組份又被機(jī)械剪切成微細(xì)顆粒，高度分散于PA相中，從而制得具有“海-島”結(jié)構(gòu)的TPAE。
2、 根據(jù)權(quán)利l,要求保護(hù)化學(xué)共混法TPAE的基本配方，其特征是以聚酰胺(PA)、 三元乙丙膠(EPDM)、 丁睛膠(NBR)為主要共混組份，以酚醛樹脂(PF)為重要輔料。
3、 根據(jù)權(quán)利1，要求保護(hù)化學(xué)共混法TPAE的"就地"增容技術(shù)，其特征是EPDM 與PF在熔融共混中"就地"生成了反應(yīng)性增容物(EPDM-g-MP),從而使EPDM與PA、 NBR獲得良好相容性。
4、 根據(jù)權(quán)利l，要求保護(hù)EPDM/NBR的相間交聯(lián)和動(dòng)態(tài)共硫化技術(shù)，其特征是由于 PF鏈端的羥甲基(-CH20H)是橡膠大分子交聯(lián)的活性基團(tuán)，在硫化活性劑作用下，PF 使EPDM/NBR產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)共硫化與相間交聯(lián)，從而使EPDM/NBR處于分相又不分離的統(tǒng) 一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，獲得良好的力學(xué)性能。
5、 根據(jù)權(quán)利l,要求保護(hù)化學(xué)共混法TPAE的制造工藝，其特征是所有化學(xué)反應(yīng)均 是在雙螺桿混煉擠出機(jī)或密煉機(jī)的熔融共混中進(jìn)行的，經(jīng)硫化的橡膠組分被機(jī)械剪切成 微細(xì)顆粒，分散于PA樹脂中，從而得到制成品。
全文摘要
一種化學(xué)共混法聚酰胺熱塑性彈性體TPAE，它以PA、EPDM、NBR為主要共混組份；以PF為參與化學(xué)反應(yīng)的重要輔料；其化學(xué)共混反應(yīng)中，包括了“就地”增容、相間交聯(lián)和動(dòng)態(tài)共硫化等新工藝新方法新技術(shù)。生產(chǎn)中，EPDM首先與PF“就地”生成了反應(yīng)性增容物，使非極性的EPDM與強(qiáng)極性的PA、NBR獲得良好相容性；PF也使EPDM/NBR產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)共硫化與相間交聯(lián)，相間交聯(lián)使EPDM/NBR處于分相而不分離的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)；機(jī)械高剪切又將硫化橡膠粉碎成微細(xì)顆粒，高度分散于熔融的PA相中，形成硫化橡膠為“島”相，PA為“?！毕嗟摹昂！獚u”結(jié)構(gòu)，從而得到制成品。由于采用上述新工藝新方法新技術(shù)，提供了一種投資少、產(chǎn)率高、性能好、成本低、無三廢、工藝控制簡(jiǎn)易、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的TPAE。
文檔編號(hào)C08L77/00GK101643577SQ200810041320
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:江蘇德威新材料股份有限公司