概念

热塑性硫化橡胶的名称如果再说的详细一点,那应该是热塑性动态硫化橡胶(英文为Thermoplastic Dyamic Vulcanizate),加了“动态”2字是更具体说明了生产这种热塑性硫化橡胶的工艺---动态硫化,这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化,当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合,因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中。与之相对应的热塑性静态硫化橡胶,就是指橡胶按传统方法先硫化好,然后通过磨粉设备把硫化好的橡胶磨成粉,*与熔融的热塑性塑料共混,理论上这种方法也能制得性能优良的TPV,但到目前为止,只是处于实验室阶段。

组成

TPV主要由二部分组成,一是塑料,作为连续相,二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能,一些无机填料会被填加。

许多塑料和橡胶之间可形成TPV,但仅有个别共混物经过动态硫化后具有实用价值,目前商业化的有PP/PE/EPDM,PP/NBR,PP/ACM,PS/SEBS。在化工出版社《热塑性弹性体》一书中对11种橡胶和9种塑料制备的99种橡胶/塑料共混物进行了评论,研究发现,要得到*性能的橡胶/热塑性塑料动态硫化共混物,必须满足以下条件:(1)塑料和橡胶两种聚合物的表面能匹配;(2)橡胶缠结分子链长度较低;(3)塑料的结晶度大于15%。当塑料与橡胶之间的极性或表面能差别比较大的情况下,添加合适的相容剂,再进行动态硫化,也可以得到性能优良的共混物。

制备

TPV的制备方法通常有3种,即熔融共混法、溶液共混法、胶乳共混法。其中熔融共混法是最常见的,所采用的设备主要有2种,混炼机或者双螺杆挤出机。根据工艺的不同,可以单独使用一种设备,或者2种都使用。在工业上,因双螺杆挤出机可以连续化生产,所以考虑到质量稳定,双螺杆挤出机成为最为通用的动态硫化设备。

动态硫化的具体步骤如下:首先在密炼机内将橡胶和塑料熔融共混,当达到充分混合后,加入硫化剂,此时边混合、边硫化,如果硫化速度越快,那么混合程度也必须越激烈,以保证共混物具有良好的加工性能。目前因为有颗粒状的橡胶出售,所以可以不用密炼机混合塑料与橡胶,可以直接采用双螺杆挤出机混合。在具体的工艺上,动态硫化可以分2步走,塑料可以分2次加入与橡胶混合,以保护塑料在动态硫化时受到硫化剂的氧化作用。