热塑性弹性体TPV
动态硫化是指在橡胶相与不能硫化的热塑性聚合物熔融密炼过程中,将橡胶进行硫化,得到粒状的硫化橡胶相,并且橡胶微区形态非常稳定,在加工过程中不会发生物化变化。
EPDM/PP型热塑性动态硫化橡胶(TPV)具有优异的物化性能。其耐环境性能相当于通用性三元乙丙橡胶材料,耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。
EPDM/PP型热塑性动态硫化橡胶(TPV)成功地把硫化橡胶的一些特性,如耐热性能和低压缩变形性能与热塑性塑料的易加工特性结合在一起。具有优异的抗动态疲劳性、很高的抗撕裂性、极好的耐候性、良好的耐磨性,对水基酸碱液体、极性油品具有出的抗侵蚀能力,在-40℃~150℃范围内均具有使用可能性。
EPDM/PP型热塑性动态硫化橡胶(TPV)所具有的耐环境性能相当于通用性三元乙丙橡胶材料,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。这样的极优耐环境性能独一无二的结合,使得这种热塑性橡胶适用于广泛的用途。EPDM/PP型热塑性动态硫化橡胶(TPV)的使用性能与许多种常见的硫化特种橡
胶的特性相似。这些特性向产品设计师及材料工程师们提供了这样的机会,就是可以利用成本较低的热塑性塑料加工方式,但又不会使所希望的产品受到影响。EPDM/PP型热塑性动态硫化橡胶(TPV)的性能特点包括以下几个方面:
1、橡胶的触感,塑料的加工方法。
2、在-40℃至+150℃的有效操作范围内具有机械性能。
3、对于水基的液体、油类及碳氢化合物类具有氯丁橡胶品级的耐油耐溶剂性能。
4、压缩变形及永久变形小。
5、在150℃暴露两星期或在125℃暴露更长时间,显出其极优的耐热空气老化性能。
6、卓越的抗动态疲劳性能。
7、很高的抗撕裂强度。
8、极优的耐臭氧及耐侯性
9、与聚丙烯(PP)或尼龙(PA)有极佳的粘结性。
耐油耐环境性能的良好结合,使得TPV适用于广泛的用途。TPV与常见的硫化特种橡胶的使用性能相似,用成本较低的热塑性塑料成型方式加工,可达到热塑性材料一样的加工效果和经济性,成型过程产生的干净废料可以回收使用。
主要应用于:
汽车部件:玻璃滑轨、玻璃封边、引擎盖密封,软管,车灯罩,防尘罩,防震座,空气管道等。
机械工具:防冲杆,小脚轮,垫圈垫片,手柄,握把,软管,胶辊,接管接头等。
建构筑物:玻璃密封,门缝胶条,拱基,管子垫圈,卫生设备,建筑伸缩缝等。
电子电器:线缆护套,手机天线,马达轴,支座,拼接带,按键焊盘膜片,变压器外壳等。
运动器械:球皮,球拍手柄,步托垫,潜水呼吸器,滑雪杖手柄等。
PV材料是通过动态硫化技术使得橡胶完全硫化并以微米级尺寸(低于1微米)分散在塑料基体中。使得加工厂商能达到这样一些高要求的目标,即热塑性塑料的低加工成本(免硫化、可直接挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型等)和硫化橡胶的性能,具体性能如下:1、良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。2、应用
温度范围广(– 60—150℃),软硬度应用范围广(25A—54D),易染的优点大大提高了制品设计的自由度。3、优良的加工性能:可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工,高效、简单易行,无需增添设备,流动性高、收缩率小。4、绿环保,可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降,符合欧盟环保要求。5、比重轻(0.90—0.97),外观质量均匀,表面档次高,手感好。
制备高性能TPV的关键技术是―动态全硫化技术‖,它是一种复杂的高难度的反应加工技术,世界上只有美国AES公司和荷兰DSM公司等少数几家公司掌握这项先进技术。国内对此项技术研究了20余年,北京化工大学在2001年取得了技术和工艺上的重大突破,并于2年后与山东道恩集团有限公司合作,在国内建立了第一条具有自主知识产权的千吨级高性能TPV动态全硫化技术工业化生产线。
本项目主要技术内容:(1)提出了完全预分散-动态全硫化技术制备TPV的方法,开发了橡塑高温预混、大量配合剂低温预混、高温动态全硫化串连的制备工艺技术,实现了多种形态的共混组分、高填充共混体系(就橡胶相而言)的均匀混合、精细分散、橡胶相动态全硫化与破碎,进而实现了TPV的工业化制备。(2)提出了适合工业化生产TPV的双螺杆反应器的设计参数,结合独特的共混物配合设计,解决了动态硫化反应难控制、橡胶的硫化与破碎速度难匹配等问题,突破了动态全硫化技术工业化的最关键技术。(3)提出把橡胶相的破碎效应作为TPV配合设计的重要原则,进而通过采用特殊的生胶体系、硫化体系、填充补强体系、软化增塑体系等加以实现,形成了一系列高性能TPV专用配方。(4)利用研究所发现的对TPV连续相可以进行增塑和增容现象,开发了低硬度(邵氏38A)、高弹性和高流动性TPV的新型工艺。
该项目生产线已连续稳定地生产出不同硬度等级(邵氏38 A-50D)的三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)TPV系列产品,性能达到美国AES公司同类产品水平。专家鉴定,该技术水平达到国际先进水平。
该生产线可年创产值1亿元。目前已经生产和销售了TPV产品2150t,新增产值6400万元,新增利润2646万元,新增税收960万元,出口创汇35万美元,市场反应良好。该技术填补了国内空白,打破了国际垄断,改变了国内TPV需求完全依赖进口的局面,具有十分显著的社会效益和经济效益。
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,要得到最佳性能的橡胶/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。
具体性能
1、良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。
2、应用温度范围广(–60—150℃),软硬度应用范围广(25A—54D),易染的优点大大提高了制品设计的自由度。
3、优良的加工性能:可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工,高效、简单易行,无需增添设备,流动性高、收缩率小。
4、绿环保,可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降,符合欧盟环保要求。
5、比重轻(0.90—0.97),外观质量均匀,表面档次高,手感好。
基于以上性能特点,TPV在广泛的应用领域与传统橡胶材料、其他TPE弹性体(包括T PR\SBS、SEBS、TPU等)材料或PVC等塑料材料相比,在综合性能和综合成本方面都具备一定的替代优势,从而为制品企业在产品创新、提升产品附加值、提高竞争力方面提供了新的选择。
TPV 为全球第一大显示器生产商冠捷集团,其公司在北京,福清,武汉,宁波,苏州均有分厂。
TPV是Thermoplastic Vulcanizate的简称,中文名称为热塑性三元乙丙动态硫化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶,是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯P P相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶,在高温下表现为热塑性塑料的特性,可以快速经济和方便地加工成型。TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶将硫化橡胶材料通过动态硫化使三元乙丙橡胶EPDM以低于2微米尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基体中,把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起,得到综合性能优异的高性能弹性体材料。
TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶的主要性能:
1、TPV可在-60℃~135℃温度范围内使用,应用温度范围广泛;
2、TPV硬度范围在25A~65D之间,可以满足广泛的硬度要求;
3、TPV具有较好的耐候性,具有优异的抗老化、耐臭氧和耐紫外线性能;
4、TPV使用时不需要硫化,可直接通过注射、挤出、压延、吹塑等方式加工成型,能缩短加工工艺流程,降低加工成本;
5、TPV耐环境性能类似三元乙丙橡胶(EPDM),耐油耐溶剂性能与氯丁橡胶类似;
6、TPV易于焊接、可重复使用、环保无毒。
TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶的主要特点:
1、优异的抗老化性能和良好的耐候、耐热性能;
2、优异的抗永久变形性能;
3、优异的抗张强度、高韧性和高回弹性;
4、优异的环保性能和可重复使用;
5、优异的电绝缘性能;
6、硬度范围广泛;
7、使用温度范围广泛;
8、颜多样化,有全透明、半透明、浅系列,着容易,容易加工成型;
9、可与PP、PA、PC、ABS、PS、PBT、PET等多种材料共注射或挤出成型。
TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶的应用领域:
■汽车工业
1、汽车密封条、密封件系列;
2、汽车防尘罩、挡泥板、通风管、缓冲器、波纹管、进气管等;
3、汽车高压点火线。可耐30-40KV电压,可满足UL94 V0阻燃要求;
■消费用品
1、手动工具、电动工具、除草机等园艺设备的零部件;
2、家用电器上使用的垫片、零件;
3、剪刀、牙刷、鱼竿、运动器材、厨房用品等产品的手柄握把;
4、化妆品、饮料、食品、卫浴用品、医疗用具等产品的各类包装;
5、各种轮子、蜂鸣器、管件、皮带等接头的软质部件。
6、针塞、瓶塞、吸管、套管等软胶件;
7、电筒外壳、儿童玩具、玩具轮胎、高尔夫袋、各类握把等。
■电子电器
1、各种耳机线外皮,耳机线接头;
2、矿山电缆、数控同轴电缆、普通及高档电线电缆绝缘层及护套;
3、电源插座、插头与护套等;
4、电池、无线电话机外壳及电子变压器外壳护套;
5、船舶、矿山、钻井平台、核电站及其它设施的电力电缆线的绝缘层及护套。
■交通器材
1、道路、桥梁伸缩缝;
2、道路安全设施、缓冲防撞部件;
3、集装箱密封条。
■建筑建材
汽车密封条1、动力部件密封条
2、建筑伸缩缝、密封条
3、供排水管密封件、水灌系统控制阀等
热塑性弹性体(TPE)
一、热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer)是一种兼具热塑性塑料和传统硫化橡胶性能的材料。是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶,简称TPE
或TPR(Thermoplastic Rubber热塑性橡胶)。TPE家族商业化品种有:TPEE、TPAE、TPU、TPR、TPV、POE、SBC。特征如下:
1、无需硫化
2、容易掺配
3、物理性能介于硫化橡胶与塑料之间
4、材料能回收再用
热塑性弹性体在加工过程中取消了传统橡胶硫化工艺过程,能同塑料一样采用注压、挤出、吹塑、模压等方法成型,而且成型速率比传统硫化橡胶要快,其成型脚料可再用。
二、TPE(TPEE、TPAE、TPU、TPR、TPV、POE、SBC)家族可提供下列特性等级的产品:
1、透明系列:外观透明、表面平滑、触感柔软、无毒、抗震止滑、硬度可调;
2、耐候系列:优良的耐候性、耐热性、耐磨性;
3、食品级:FDA、NSF满足;
4、包覆级(二次注塑粘接):可与多种(PP、PS、PC、ABS、PA、EVA)材料二次注塑粘接,以增加其舒适性、安全性、耐磨性、美观性、止滑性;
5、挤出级:优良的电气绝缘性、优良的弹性、挠曲性
三、应用:
1、透明系列:玩具、软质鞋垫、鞋垫、脚趾护套、圆珠笔握环、鱼饵、情趣用品、鞋根、制冰盒;
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