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注射成型EPDM/PP热塑性硫化橡胶的制备及性能

发布时间:2012-10-16

三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性硫化橡胶的各品级均可注射成型;与传统硫化橡胶相比,EPDM/PP的成型周期短,大大降低加工成本。 EPDM/PP既可以单独制备注射成型制品,也可以与互溶性好的聚烯烃类材料,甚至是聚酰胺等极性材料进行双重注射成型。广泛应用于汽车、医疗、家电及日 用品等领域[1]。本文主要探讨了硫化剂用量、动态硫化设备及测试试样的不同制备方法对注射成型EPDM/PP性能的影响。实验中选择一种在PP熔融温度 下,硫化速度适中,硫化时及硫化后残留在制品中的气味较小,适合于制备浅色制品的硫化剂。

1 实验部分

1.1 主要原材料

    EPDM:美国DnPont公司;PP:本体粉末,大庆华科股份有限公司聚丙烯二厂;其余原料均为市售工业品。

1.2 基本配方

EPDM:100份;PP:42.9份;填充油:30份;硫化剂BP:变量;其它助剂:适量。

1.3 EPDM/PP的制备工艺

本文采用经改造的双辊开炼机、单螺杆挤出机及双螺杆挤出机制备动态硫化EPDM/PP。

1.3.1 双辊开炼机制备工艺

 

1.3.2 单螺杆挤出机制备工艺



1.3.3 双螺杆挤出机制备工艺



1.4 主要设备及仪器

双辊开炼机:SK160型,广东湛江橡胶机械厂;单螺杆挤出机:螺杆直径30mm,长径比25,莱州市宏兴塑料机械厂;双螺杆挤出机:ZC/60,南京 智诚橡塑机械有限公司;注射成型机:SZ 100/63,宁波通用塑料机械有限公司;平板硫化机:QLB 25t,山东胶州市橡胶机械厂。

2 结果与讨论

2.1 硫化剂用量对EPDM/PP性能的影响

硫化剂用量与EPDM/PP性能的关系见表1。从表1可以看出,硫化剂用量为0时,即EPDM与PP的简单共混物的压缩永久变形大,断裂伸长率低,定伸 强度和硬度高;加入硫化剂,使橡胶相适度交联的TPV较简单共混的TPV的抗压缩永久变形和撕裂强度明显提高;硫化剂用量从1份升至3份,共混物的拉伸强 度、扯断伸长率、硬度呈上升趋势,熔体流动速率变化不大,撕裂强度略有下降,压缩永久变形减小。硫化剂用量为3份时,EPDM/PP的性能最佳。



2.2 设备对EPDM/PP性能的影响

EPDM/PP的动态硫化可采用橡胶生产的传统设备双辊开炼机,也可采用热塑性塑料的生产设备单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。采用双辊开炼机进行动态硫 化,剪切效果不理想,自动化程度低,人为因素大,间歇操作,产量低;单螺杆挤出机及双螺杆挤出机自动化程度高,可以进行连续生产。特别是双螺杆挤出机能提 供可控制的最佳温度场及更高的剪切、混合作用,有利于橡塑两相均匀分散。

    不同设备对EPDM/PP性能的影响见表2。从表2可 见,单螺杆挤出机及双螺杆挤出机制备的硫化橡胶的性能优于双辊开炼机,压缩永久变形低,而拉伸强度及撕裂强度高。特别是双螺杆挤出机,由于有利于橡塑两相 的均匀分散,硫化橡胶的力学性能较好。因此,宜采用双螺杆挤出机进行EPDM/PP热塑性弹性体的工业化生产。



2.3 模压成型与注射成型试样的拉伸性能比较



EPDM/PP对加工条件和加工设备十分敏感,在制备测试样品时,所采用的加工条件和设备应与实际生产中拟采用的加工条件和加工设备相似。过去,研究 EPDM/PP大都是采用橡胶制品传统的模压成型方法制备测试试样。本文制备的是注射成型EPDM/PP热塑性弹性体,因此对模压成型试样与注射成型试样 的拉伸性能做了比较。模压成型与注射成型试样的拉伸性能比较见表3。从表3数据可以看出,注射成型试样的拉伸性能要优于模压成型试样,且注射成型试样外观 光洁、平整,注射成型性好。EPDM/PP属于非牛顿流体,对剪切速率很敏感,表观粘度随剪切速率的提高而下降;所以,在注射成型机的强烈剪切作用下,物 料粘度变小,有利于成型加工。同时,物料在注射压力的作用下,有一定的流动方向,分子链段倾向于在流动方向上取向;因此,提高了拉伸性能。而模压成型过程 中,剪切作用很弱,又没有固定的流动方向,试样的拉伸性能略差。因此制备注射成型EPDM/PP时,采用注射成型方法制备测试试样更贴近制品的使用要求。

3 结论

1)当橡塑比为70/30时,动态硫化EPDM/PP的硫化剂用量为3份较为合适。

    2)采用双螺杆挤出机制备有利于动态硫化的橡塑两相均匀分散,制备的EPDM/PP的综合性能优于双辊开炼机及单螺杆挤出机。

    3)注射成型试样的拉伸性能好于模压成型试样。因此制备注射成型EPDM/PP可以采用注射成型的方法制备EPDM/PP的测试试样,既减化了工艺,又提高了力学性能。

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