一種疊層網狀熱塑性彈性體及製備方法
2023-05-01 22:54:41
專利名稱：一種疊層網狀熱塑性彈性體及製備方法
技術領域：
本發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製備的疊層網狀熱塑性弾性體。
背景技術：
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，邊角餘料和廢品可重複利用，具有節省資源、生產效率高等特點。目前熱塑性弾性體主要通過化學合成法和熔融共混法製備。化學合成的嵌段共聚物熱塑性弾性體存在熱穩定性差、壓縮永久變形大、價格昂貴等不足。熔融共混法製備的熱塑性弾性體成型エ藝簡單、成本低、性能優 異，發展迅速。共混型熱塑性弾性體採用橡膠、樹脂熔融共混，橡膠組分在共混過程中完成動態硫化，最後以微小顆粒均勻分散在樹脂連續相中，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間距值要小，樹脂的結晶度要高，以及在熔融溫度下有其他物質存在時，橡膠和樹脂不會分解等。基於以上條件，共混型熱塑性弾性體材料選擇範圍受到限制，只有部分橡膠和樹脂的共混物可以用來製備熱塑性弾性體，如天然橡膠、丁苯橡膠、三元こ丙橡膠與聚こ烯、聚丙烯等。
發明內容
針對現在製備熱塑性弾性體的不足，本發明提出採用微層共擠出技術製備ー種疊層網狀熱塑性弾性體。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，經匯流器、層疊器、成型裝置，擠出成型製備橡膠組合物A層與橡膠組合物B層交替疊層結構熱塑性弾性體，其中，包含硫化體系的橡膠組合物A層形成硫化交聯網狀結構，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。本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，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，橡膠原材料選擇範圍廣泛，此外，微層共擠出技術製備的ー種疊層網狀熱塑性弾性體，每ー層的厚度可以達到微米級甚至納米級，材料性能優異。本發明可通過以下技術方案實現本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，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層的厚度達到微米級或納米級，由於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層呈網狀結構，包含硫化體系的橡膠組合物A層的分子由於交聯或硫化的作用亦呈空間網狀結構，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。由於包含硫化體系的橡膠組合物A層薄而呈現網狀，在與未包含硫化體系的橡膠組合物B層形成層疊結構後，具有橡膠的弾性，加熱塑化時，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。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。本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，其特徵在於，所述的橡膠組合物A、橡膠組合物B包含填充補強劑、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填充補強劑包含炭黑、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。本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，其特徵在於，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、促進劑、活性劑中至少ー種。所述的促進劑包含噻唑類、次磺醯胺類、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。 本發明ー種疊層網狀熱塑性彈性體製備方法，所述的熱塑性弾性體通過微層共擠出技術製備，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並輸送至匯流器，在匯流器中兩種物料均勻匯流於ー個公共流道，形成ニ層複合流體，兩層複合流體進入層疊器，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉90度並且展寬m倍、厚度變為原來的1/m，在層疊器出口端m等分流體匯流成2Xm層的複合流體，串聯k個同樣的層疊器，則可得到2Xmk層複合流體，每ー橡膠組合物A層的厚度可以達到微米級甚至納米級，最後複合流體進入成型裝置定型成相應製品，橡膠組合物A層在成型裝置內或離開成型裝置後完成硫化，形成交聯網狀結構，具有優異的弾性，橡膠組合物B層高溫下具有良好的可塑性。本發明橡膠組合物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範圍，微層共擠出技術製備的疊層網狀熱塑性弾性體，每一層的厚度可以達到微米級甚至納米級，材料性能優異。
圖I是本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體及製備方法微層共擠出成型裝置示意圖。圖2是本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體及製備方法匯流器出口端流體截面示意圖。圖3是本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體及製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。
具體實施例方式本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，其特徵在於，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。本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，其特徵在於，所述的橡膠組合物A層6、橡膠組合物B層7包含填充補強劑、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填充補強劑包含炭黑、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。本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體，其特徵在於，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、促進劑、活性劑中至少ー種。所述的促進劑包含噻唑類、次磺醯胺類、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。
本發明ー種疊層網狀熱塑性彈性體製備方法，其特徵在於，所述的熱塑性弾性體通過微層共擠出技術製備，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中均勻匯流於ー個公共流道，形成ニ層複合流體，兩層複合流體進入層疊器4，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉90度並且展寬m倍、厚度變為原來的1/m，在出口端匯流成2Xm層的複合流體，串聯k個同樣的層疊器4，則可得到2Xmk層複合流體，每ー層的厚度可以達到微米級甚至納米級，最後進入成型裝置5定型成相應製品。橡膠組合物A層6完成動態硫化，形成交聯網狀結構，具有優異的弾性，橡膠組合物B層7高溫下具有良好的可塑性。實施例I本發明ー種疊層網狀熱塑性弾性體及製備方法，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包含填充補強劑、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填充補強劑包含炭黒、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中均勻匯流於ー個公共流道，形成ニ層複合流體，兩層複合流體進入層疊器4，沿寬度方向平均分割成m等分，每ー等分流體同向扭轉90度並且展寬m倍、厚度變為原來的1/m，在出口端匯流成2 X m層的複合流體，串聯k個同樣的層疊器4，則可得到2Xmk層複合流體，每ー層的厚度可以達到微米級甚至納米級，最後進入成型裝置5定型成相應製品。橡膠組合物A層6完成動態硫化，形成交聯網狀結構，具有優異的弾性，橡膠組合物B層7高溫下具有良好的可塑性。
權利要求
1.一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，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層的厚度達到微米級或納米級，由於橡膠組合物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層呈網狀結構，橡膠組合物A層的分子由於交聯或硫化的作用亦呈空間網狀結構，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.根據權利要求I所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，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.根據權利要求I所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，所述的橡膠組合物A層或橡膠組合物B層包含有填充補強劑、增塑劑、防老劑及專用配合劑或其中至少一種。
4.根據權利要求3所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，所述的填充補強劑包含炭黑、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.根據權利要求I所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，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.根據權利要求5所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，所述的硫化體系為硫磺硫化體系包含硫磺、促進劑、活性劑中至少一種。
7.根據權利要求6所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體，其特徵在於，所述的促進劑包含噻唑類、次磺醯胺類、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.權利要求I所述的一種疊層網狀熱塑性彈性體的製備方法，其特徵在於，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並輸送至匯流器，在匯流器中兩種物料均勻匯流於一個公共流道，形成二層複合流體，兩層複合流體進入層疊器，沿寬度方向平均分割成m等分，每一等分流體同向扭轉90度並且展寬m倍、厚度變為原來的I/m,在層疊器出口端m等分流體匯流成2Xm層的複合流體，串聯k個同樣的層疊器，則可得到2Xmk層複合流體，其中每一橡膠組合物A層的厚度達到微米級或納米級，最後複合流體進入成型裝置定型成相應製品，橡膠組合物A層在成型裝置內或離開成型裝置後完成硫化，形成交聯網狀結構。
全文摘要
本發明涉及一種疊層網狀熱塑性彈性體及製備方法，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層的厚度達到微米級或納米級，由於橡膠組合物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層呈網狀結構，橡膠組合物A層的分子由於交聯或硫化的作用亦呈空間網狀結構，橡膠組合物A層與橡膠組合物B層二者的生膠體系相同。本發明一種疊層網狀熱塑性彈性體通過串聯有多個層疊器的微層共擠出製備製成，具有橡膠的彈性，加熱塑化時，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 優先權日2012年5月24日
發明者丁玉梅, 夏令濤, 安瑛, 楊衛民, 焦志偉, 謝鵬程, 閻華 申請人:北京化工大學