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對于TPV材料的加工與應用,有這篇就夠了!老鐵你的幹貨已送到!时间:2019-12-13 熱塑性彈性體(TPE)兼具传统橡胶的高弹性能和树脂的热塑加工性能,能够利用现有的树脂加工设备和加工方法(如压延、注射、吹塑等)进行橡胶制品制造,更重要的是,它能够像树脂一样实行多次加工并被回收和再利用,可极大地满足低能耗加工、多样化加工、精密加工、可重复加工的要求,是橡胶发展的重要方向,也是解决橡胶加工和橡胶回收再利用的最好途径。 TPE的制备方法有化学合成法和共混法。共混法利用现有的橡胶和树脂品种,进行合理搭配生产多种熱塑性彈性體,是一种极具竞争力的制备方法。共混法分为简单共混法和动态全硫化法,目前以后者为主。用动态全硫化技术制造的TPE常称作热塑性硫化橡胶(TPV),同目前的2类合成型熱塑性彈性體相比,具有品种多、性能广、耐热温度高、耐老化性能优异、高温压缩永久变形小、尺寸稳定性优异、性能更接近传统硫化橡胶等特点。 一、TPV材料的加工流變性能 由于TPV材料的形態是由完全交聯的橡膠粒子均勻地分散在熱塑性樹脂基體中所構成的,決定了它像填充的聚合物熔融體,可在較寬條件下,應用傳統的樹脂加工設備和工藝進行加工。TPV表現出顯著的非牛頓流體特性,在較寬範圍內粘度與剪切速率服從冪律關系,在模壓或壓延成型、擠出、吹塑直到注射成型中均有良好的加工性能。如在低剪切速率下的高熔融粘度,爲擠出和吹塑制品提供了必要的熔體強度,確保了制品的尺寸穩定性。對于注射制品,因高注射剪切速率下粘度低,注模迅速完全。模注滿後,由于剪切速率降低而使粘度大大增加,制品很容易從模中取出。對于厚零件也能在極短的注射成型周期完成,而不産生大的變形。 TPV熔融体的粘度随温度变化不大,在较宽的加工温度范围内,可实现熔体流动的均匀性。TPV模口膨胀率低且均匀,大大简化了对挤出和吹模口型的调整。但是由于大多数TPV有一定的吸湿性,为了避免少量水分对生产的影响,应在60一90℃下干燥2一3 h。 二、TPV材料成型工藝 1、中空成型 中空成型是樹脂特有的成型方法,一般的硫化橡膠成型不能應用,而TPV材料可采用這種方法。如汽車用齒條和齒輪護罩,用TPV替代氯丁橡膠,采用中空成型方法可使該部件的成本降低30%一40%,且可輕量化,制品性能也有所改善;用于汽車淨化的空氣通風管,采用三維交換吹塑成型技術能夠一邊切斷TPV和聚丙烯,一邊吹氣擠出(管子的兩端采用TPV以提高密封性;管子的其他腹部使用完全交聯型TPE以改善屈撓疲勞性和柔軟性;爲降低成本和保持一定的剛性,在管子的直線部位使用PP)[5]。以往由幾個工件組合使用的部件可用一個工件代替,可大幅度縮減組合工序。此外,中空成型技術也在以一般吹氣擠出爲基礎進行技術革新,開發成型精度良好的注射吹氣成型、模壓吹氣成型等新技術。 2、注射成型 TPV的注射成型與硫化橡膠的相比,成型期短(不像硫化橡膠需保持一定時間)。TPV既可制備單純的注塑成型制品,也可與其他鏈烯類材料共用制備雙色成型制品。由于TPV具有鏈烯類硬段,與其他鏈烯烴互溶性好,無需特別的粘合層(靠熔融粘合),很容易實施與PP/TPO/TPE等鏈烯類材質的嵌入成型即雙重注射成型,使産品整體牢固,使用壽命長,還可實現與聚酞胺等極性材質的雙色成型[5]。TPV用于汽車密封條的注射成型,可將密封條的注射成型、玻璃的熔融固化成型及二者的熱粘合融于一條生産線上,使密封條與玻璃成爲牢固的整體,大大提高密封性。 3、擠出成型 (1)管狀擠出成型制品 管狀成品有單純管、雙重擠出管和電線的包覆層等。單純管有食品用管子、印刷膠輥等。多重擠出的管子以汽車用燃油輸送管線爲代表。這種管子的內側要求耐汽油、滲透性低,可采用聚酞胺,而外層要求耐熱、耐候且阻燃,可采用TPV阻燃共混物,用這兩種材料可共擠出制備管狀成品。 (2)異形材擠出物 由于TPV成品的形狀穩定性優異,擠出後的成型收縮率小,可用于擠出各種剖面形狀複雜的産品。如擠出水發泡成型,該工藝在不使用有害化學藥品的情況下進行TPV擠出發泡,能夠生産出密度低至0.2g/cm3的擠出型材。與海綿橡膠成型相比,具有工藝簡單(消除了硫化周期)、加工廢料可回收、産品的色彩和設計靈活、生産過程對環境影響小等優點。 三、TPV材料的應用 TPV既具有類似于熱固性橡膠的使用性能,又具有熱塑性塑料的加工速度等特點,主要表現爲高的性能/價格比、設計靈活、質量輕、使用溫度範圍寬、易加工、産品質量和尺寸穩定及可循環再生。自1981年問世以來,TPV己用于除輪胎外的幾乎所有的橡膠制品上,品種包括EPDM/PP,NR/PP,NR/PE,IIR/PP,ACM/PP,NBR/PP,EPDM/PBT,EPDM/PA,NBR/PA,ACM/PET等。最近,美國AES公司鑒于TPV強烈的需求增長形勢,將其TPV産品的價格增長5%。目前TPV的主要應用領域爲:汽車行業占30%~40%;電子電氣行業占10%一15%;土木、建築行業約占10%;其他領域占30%-40%。 1、汽車部件中的高性能材料 国外TPV的最大用途是制造汽车配件,主要为EPDM/PP TPV和NBR/PP TPV。随着汽车向高性能(高速、安全、舒适、节能)、长寿命及轻量化发展,汽车部件特别是汽车密封系统、发动机系统等用TPV的呼声越来越高,以取代传统的热固性硫化胶。TPV在汽车密封系统的應用有挡风玻璃密封条、侧边反射镜的密封、遮阳篷的密封材料等;在汽车发动机系统的應用包括空气通风管、软管、防护罩、防震座垫、轴套等。其他汽车部件如刹车部件(皮碗、皮圈)和消音部件等。 2、在电线电缆、电力输送、零配件的應用 TPV具有优良的耐磨性、耐候性、耐化学药品性,耐臭氧及环境污染性,容易着色,老化后和较宽的使用温度下拉伸性能保持率高等特点,完全满足电线、电缆行业的标准,在电气领域中的應用比传统的热固性橡胶更具优势。TPV用于电线、电缆,即使在潮湿情况下仍具有较好的电绝缘性。无卤阻燃级TPV对环境污染小,遇火时少烟、少腐蚀和少有毒物质;用于模压电气配件时,具有极好的水密封性,如使用不同材料,能使接头被嵌入到用TPV作的电插座里,形成一个整体新件而具有极好的水密封性,且成本低。另外,由于具有极好的耐候性、低温柔韧性、尺寸稳定性及设计灵活性,可做更精细的产品,而对电绝缘性无影响。TPV还可用于电力传输系统。 3、建築材料 EPDM/PP TPV是门窗、玻璃密封及膨胀缝隙胶的理想材料,具有耐久性好,使用寿命长及优异的密封性、耐候性和耐化学药品性等;可共挤出;安装时伸长小,成本低,尺寸精确,比EPDM,CR,MVQ高3倍;可快速热火焊,节约时间、费用,不需粘合剂或专门的注射焊接机;与PC或ACM相溶性好,无裂纹或裂口;压缩变形低,在长期密封压力下表现出良好的记忆性;易着色,可任意选择颜色,与其他配件保持色调一致;低温柔韧性好,在一60℃可长期使用;耐疲劳。 4、包裝材料 EPDM/PP TPV和IIR/PP TPV不论在性能还是美观上都是包装材料的理想材料,具有耐高温、耐化学药品、压缩变形性低和拉伸性能及耐动态疲劳性好等优点,广泛用于:(1)食品和饮料:TPV是蒸馏水、牛奶、果汁、啤酒、白酒和食品等的最佳包装材料,具有密封性好,在较宽的温度范围内柔性好、耐化学药品性佳、高温收缩性及着色性好、渗透性低等特点;(2)美容及化妆品:能与各种颜色匹配,可以涂色、混色,耐油、耐化学药品、冲击性能优良数 不易站汙或産生劃痕;(3)醫藥方面:用醫用級TPV制得隔板、密封件、襯墊經水蒸汽高壓滅菌器、高能離子輻射和氧化乙烯消毒後,其性能無變化。醫用級TPV對大多數典型的醫用流體具有極好的穩定性。 5、其他領域 EPDM/PP TPV用于制备个人维护品和文具产品,具有外观和着色性好、设计灵活、耐热、耐化学药品、耐蒸汽、抗清洗剂的优点,满足FDA要求。由于还具有安全性和抗震性好的特点,还可用于体育、打猎、钓鱼器材。更重要的是,各种TPV之间可以共混得到性能更为优异的共混物。如NBR/PP TPV和EPDM/PP TPV共混物的耐油性与NBR/PP TPV相当,但耐低温性良好。对于不同树脂基体TPV的共混,如尼龙基TPV与聚丙烯基TPV的共混,可以通过马来酸配改性PP与尼龙反应生成尼龙一聚丙烯接枝共聚物来提高2种TPV的相容性。通过改变塑料组分或橡胶组分,扩大TPV中各组分的选择品种,增加TPV品种。 |