聚烯烃热塑性弹性体- 塑料产业论坛-中国塑料技术论坛-分享(4)

2019-08-31 23:06

60Hz 1kHz 1MHz 介电损耗系数 60Hz 1kHz 1MHz 体积电阻,Ω·cm 23℃,50%相对湿度 绝缘电阻,Ω 23℃×40h,50%相对湿度 35℃×96h,90%相对湿度 耐电弧性,s 电阻率(15.6℃) 介电常数(75℃×1d) 1~14天变化,% 7~14天变化,% D-150 D-257 D-257 2.22 2.20 0.0005 0.0008 0.0032 3×10 >10 >10 >180 - - - - 1515162.22 2.20 0.0003 0.0008 0.0021 3×10 >10 >10 >180 6.4 2.3 1.9 0.9 1515162.20 2.19 0.0004 0.0006 0.0011 4×10 >10 >10 >180 2.4×10 2.2 4.3 1.6 5151516 三、热塑性乙丙橡胶的配合及加工工艺

(一)配合

聚烯烃热塑性弹性体毋需混炼和硫化,可直接通过模压和挤出成型制造产品,但在成型前通常要先制成小颗粒。虽然这种直接投入成型会使原料加工制造费用高,但成型周期短,挤出速度快,生产效率高,因而两者综合考虑,在经济效益上仍占优势。

大多数粒料为黑色和本色,根据需要也可以添加各种颜料以制成各种色料。很多厂家根据制品的使用要求,提供象耐油型、阻燃型、电稳定型以及可静电涂漆型等各种品级的特殊配方物料。因为从改善加工性能和制品的使用性能出发,在聚烯烃热塑性弹性体中仍然需要添加各种配合剂,包括抗氧剂、软化剂和色料等,加填充剂以降低成本,这在一般橡胶以及苯乙烯类热塑性弹性体中是切实可行的,但在聚烯烃热塑性弹性体的应用上受到一定的限制。

以乙丙橡胶为基础的聚烯烃热塑性惮性体通常在热加工及老化过程中比其它热塑性弹性体更加稳定,但一般还加入抗氧剂以进一步提高其老化性能。虽然胺类防老剂在硫化橡胶中使用最普遍,但因变色和污染限制了它的使用。聚烯烃热塑性弹性体一般用受阻酚衍生物作抗氧剂 当然,在可以使用炭黑的场合,炭黑是最便宜而又最有效的紫外光稳定剂。最适合用的是粒径为20~25nm的炉法炭黑,其用量为1~2%。 (二)加工工艺 1.流变特性

高聚物的流变特性直接影响它的加工性能,与热塑性塑料相比,聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度高,流动性差。根据高聚物在毛细管中的流变特性分类,聚烯烃热塑性弹性体属于非牛顿型流体。按照牛顿型流体的流变学原理,其剪切速率 和剪切应力τ之间有下列简单关系式:

τ=η

式中η为粘度系数。η不随剪切应力或剪切速率而变化。而在非牛顿流体中,熔融粘度和剪切速率彼此存在着强烈的依存关系。图20-7展示了TPR热塑性橡胶在204℃时的熔融粘度曲线。由图可见,四种牌号的TPR具有类似的熔融流变曲线。在相同的剪切速率下,TPR1900熔融粘度最低,表现为产品易于加工;TPR1700熔融粘度最高,表现为产品加工较难。图20-8为TPR1900在四种不同温度下等温熔融流变曲线。在相同的

-1

剪切速率下,随着温度的提高,表观粘度下降。图20-9为剪切速率为1s时熔融粘度和温度的关系。由图可见,聚烯烃热塑性弹性体TPR与ABS树脂相比,随着温度的变化,表观粘度变化不大,说明对温度不敏感,因而温度的微小波动,不会影响热塑性弹性体TPR的加工行为。当然,采用提高温度来增加流动性从而改善加工性能的办法受到限制。 2.注射成型

一般说来,用来加工热塑性塑料的注射机和橡胶用注射机都可以用来进行聚烯烃热塑性弹性体TPR的注射成型。不过,针对聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度较高的特点,在加工条件上要作适当变更。如往复式

螺旋注射机能够达到熔融均匀和较高压力,因而对加工聚烯

热塑性弹性体更为适宜。由于聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度高,故成型加工温度也比一般热塑性弹性体为高。推荐的注射成型条件见表20-9。

注射压力的选择取决于热塑性弹性体的类型以及模具和制品的要求。对高粘度的聚烯烃热塑性弹性体,甚至可以采用高达103.4MPa的注射压力;对于低粘度热塑性弹性体,可以采取3.45MPa的注射压力。用提高注射温度的办法,可以适当降低注射压力。对高粘度的热塑性弹性体,易采用螺杆长径比较小(低于10:1)和压缩比也小(1.0~1.5)的螺杆注射机。

由于聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度对剪切速率十分敏感,因而可以利用高速注射成型,从而降低物料的表观粘度,改善流动性,提高制品性能。 3.挤出成型

根据聚烯烃热塑性弹性体的熔融粘度范围,聚烯烃热塑性弹性体象热塑性塑料一样,也可以采用挤出成型的办法加工成各种制品。由于聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度高,因而和传统的挤出成型比较,挤出条件必须作相应的变更。表20-10为推荐的聚烯

表20-9 聚烯烃热塑性弹性体注射成型条件 Uniroyal公司 Goodrich公司 Du Pont公司 TPR 条件 ET Polvmer 简体温度,℃ 后部 中部 前部 喷嘴 190~210 204~221 204~221 204~221 1~82 193~221 204~232 204~232 204~232 52~66 177~199 199~221 210~232 204~238 10~56 204~227 204~232 204~232 204~232 21 210 232 243 248 60 SB 814 Telcar Somel Allied Chemical公司 Hercules公司 Profax 模具温度,℃ 注射压九,MPa 保持压力,MPa 反压力,MPa 螺杆转速,r/min 注射速度 操作周期,s 注射 保压 总计 夹紧压力,tf 3.4~47.5 27.6~110.3 0.7~1.4 — 快 89.6~96.5 — — — 中 — — 0.1~1.0 25~75 — — — — — — 82.7 65.5 3.4 60 快 3~15 15~45 18.~60 — — — 45~50 — — — 30~45 2~4 15~25 75 90~100 — — — — — 烃挤出工艺条件。由于聚烯烃热塑性弹性体熔融粘度大,建议采用烙融均匀、生产效率高的有混合环或沟槽结构的挤出机。压缩比一般为2.0~3.5,螺杆长径比可为16:1~24:1。对粘度较低的热塑性弹性体,可以适当采用螺杆长径比大的挤出机。

表20-10 聚烯烃热塑性弹性体挤出条件

简体温度,℃ 后 部 中 部 前 部 机头温度,℃ 模具温度,℃ 熔融温度,℃ 螺杆转速,r/min 4.压延成型

163~191 177~205 177~215 — 215~232 215~246 30~150 149~163 163~179 169~193 169~182 169`182 163~182 — 177~199 188~210 199~221 204~227 204~227 210~238 10~50 171~183 191~199 204~221 218 232~260 227~246 — TPR Telcar Somel ET Polymer 聚烯烃热塑性弹性体可以采用压延成型工艺进行薄板和薄膜制品的成型加工。对于TPR热塑性弹性体而言,要求胶料的温度高于177℃。这样,就必须对压廷机各辊温进行有效的控制。采用压延机还可以进行聚烯烃热塑性弹性体与织物的涂胶胶布制品的加工。 5.吹塑成型

聚烯烃热塑性弹性体所用的挤出成型加工条件同样适用于吹塑成型。它可以在注射吹塑或挤出吹塑设备上进行吹塑成型。聚烯烃热塑性弹性体良好的挤出性能和热的延展性能,是进行吹塑成型的必要条件。严格控制坯料加工温度是保证加工精确度的重要一环。推荐吹塑成型的工艺条件是机头温度210~220℃;模腔温度210~230℃。

四、热塑性乙丙橡胶的应用

聚烯烃热塑性弹性体由于具有硫化橡胶的特性,因此,它可以在某些方面替代天然橡胶、丁苯橡胶和乙丙橡胶等来制造各种橡胶制品;又因可采用热塑性塑料的加工工艺,生产工艺简单,投资小,生产成本低,因而聚烯烃热塑性弹性体具有较强的竞争能力。聚烯烃热塑性弹性体的高温使用性能和低温抗屈挠性能优于一般热塑性塑料,因此,它又可以在某些方面代替塑料,从而获得广泛的应用。 (一)汽车行业

聚烯烃热塑性弹性体在汽车行业的主要应用是做车体的外部配件,如保险杠罩、挡泥板部件、护板等,还可以做各种垫圈、防护条等。由于聚烯烃热塑性弹性体有极好的耐候性能,因此,它是十分理想的汽车外部配件材料。

聚烯烃热塑性弹性体也可以用作汽车的内部配件,其中包括方向盘、密封件、轴衬等,也还可用作装饰板。根据乙丙橡胶为基础的热塑性弹性体的使用特性,该材料作为汽车内部的某些配件是完全能胜任的。 (二)电线、电缆

根据乙丙橡胶为基础的热塑性弹性体的优良的耐候性和高温使用性能,以及它在电性能方面的突出优点,用它作电线,电缆的包皮材料是很合适的。因此,电线、电缆的绝缘层是聚烯烃热塑性弹性体的又一个重要的应用方面。美国Uniroyal公司生产的聚烯烃乙丙橡胶针对各种不同类型和使用要求的电线、电缆,有多种牌号,如用来代替乙丙橡胶、丁苯橡胶、聚乙烯等的一般电线、电缆绝缘层和护套的TPR1000/2000系列,用于柔软电线、轻便动力电缆的TPR5100、TPR5200和TPR5400系列。 (三)其它用途

聚烯烃热塑性弹性体还可以用于文体用品、家用电器及生活用品,如滑雪长筒靴、鞋底和鞋后跟、各种手柄、软管、垫圈等方面。这些方面的应用,其耐磨性和耐屈挠性可以和普通硫化橡胶竞争。象胶管,胶带、模压橡胶制品,密封圈垫等均可用此类材料,它还町用作聚乙烯和聚丙烯的改性剂,以提高这些材料的抗冲击性能。

五、丁基橡胶和聚乙烯接枝的聚烯烃热塑性弹性体

所谓接枝型热塑性弹性体,是指采用嵌段或接枝共聚等化学方法,使两种不相同而又互不相容的聚合物链段强制结合,从而形成在同一聚合物链上具有不同性能支链链段的特殊的高聚物。严格控制接枝点的数目和接枝物的长度,就可以得到合乎要求的接枝聚合物。一般是以橡胶链作为主链,中间引入塑料段作为支链。橡胶链(软段)起连续相作用;塑料链 (硬段)起分散相作用,是约束成分。在常温下,无数硬段聚集起来,形成物理“交联”区域,并起到补强作用。当温度升高时,这些约束成分消失其聚集作用而呈现塑性流动。冷却时,约束成分重新聚集。图20-10为接枝型热塑性弹性体两相分离示意图。


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