本发明专利技术公开一种超临界流体辅助动态硫化法制备塑料／橡胶热塑性弹性体的方法，包括下述步骤：（１）塑料、橡胶与硫化体系按一定比例混合并投入挤出机或注塑机进行混炼，聚合物熔融塑化为熔体；（２）超临界流体输送系统控制气体处于超临界状态，并将其注入挤出机或注塑机机筒内；（３）所注入的超临界流体与聚合物熔体及硫化体系混合；（４）塑料、橡胶和硫化体系发生化学反应，超临界流体在此过程中促进化学反应的进行；（５）超临界流体在低于其临界值的压力下下从聚合物熔体中释出，并转化成气体，由真空泵抽出。本发明专利技术应用超临界流体辅助塑料／橡胶的动态硫化，可促进橡胶相在塑料中的分散和尺寸的减小，有效降低挤出或注射成型的加工能耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物反应加工成型技术，特别涉及一种超临界流体辅助 动态硫化制备塑料/橡胶热塑性弹性体的方法。
技术介绍
在聚合物加工领域，超临界流体(SCF)技术作为一项较新的绿色环 保技术，近二十年来从理论研究到工程应用得到研究者的广泛关注。在聚 合物加工中应用SCF技术具有以下特点(l)可降低加工温度和能耗；(2) 通过调节温度和压力可改变SCF在聚合物中的溶解程度；(3) SCF的增塑 作用能大幅度提高小分子等介质在溶胀后聚合物中的扩散速率和溶解程 度；(4)多数SCF在常温常压下是气体，只要采用降压的方式就可使它迅 速从聚合物中逸出；(5) SCF的表面张力很小，当聚合物的浸润性较差时 并不影响SCF对其溶胀程度和小分子的扩散吸附；(6) SCF是一种适用范 围广的环境友好的溶剂，不改变小分子等介质的性质。热塑性弹性体(TPE)是20世纪五六十年代发展起来的高分子材料， 目前已经广泛应用于汽车、电气、电子、建筑工程与日常生活各方面。TPE 在高温下可像热塑性树脂一样方便加工，在常温下具有橡胶的弹性，故可 采用热塑性塑料的加工设备和成型方法高效而经济地生产通用橡胶制品。 在工业化生产中，TPE节约了传统热固性橡胶所必需的占整个生产周期的 50%硫化工序，节约了能源和资源，且方便回收利用边角废料故具有很大 的经济优势。在各类TPE中，以聚丙烯(PP)基类TPE研制最早、发展 品种最多，其中最常见的PP/三元乙丙橡胶(EPDM)热塑性弹性体综合 了EPDM和PP的优点，即优异的耐臭氧老化性、电绝缘性以及良好的加 工性能。动态硫化是指弹性体在熔融加工过程中的交联，即弹性体(橡胶)和 热塑性塑料以及适宜的硫化剂在适宜温度和剪切作用下熔融共混，橡胶组 分同时被高度硫化交联，并被剪切成微小粒子而均匀分散在热塑性塑料基体中。简言之，动态硫化就是橡胶和热塑性塑料在充分熔融共混状态下， 橡胶在较短时间内呈微米级分散，并同时完成硫化交联反应的过程。通过 动态硫化使共混物具有交联弹性体构成的橡胶相和热塑性树脂构成的塑 料相，橡胶相的交联使得橡胶粒子的形态稳定，从而阻止橡胶粒子在热塑 性基体结晶或冷却到玻璃化状态之前以及在后续加工过程中产生重新聚 集现象。公开号为CN101219573的中国专利技术专利申请公开了一种SCF辅助聚 合物成型加工设备及其实现方法与应用。此设备包括具有特定结构螺杆的 挤出机或注塑机、SCF输送系统、自锁式注气单向阀、压力传感器和抽真 空泵。此设备的实现方法为(1) SCF输送系统控制气体处于超临界状态 并输出，经自锁式注气单向阀进入挤出机或注塑机机筒内；(2)所进入的 SCF与挤出机或注塑机机筒内经特定结构螺杆塑化的聚合物熔体混合，形 成均相体系；(3)均相体系经特定结构螺杆进一步混炼后，SCF在低压下 从均相体系中释出转化成气体，经过螺杆排气段时，由抽真空泵抽出。此 设备的实现方法可应用到包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及注塑机在 内的成型加工装备实现SCF辅助多相聚合物共混挤出和注塑、聚合物/层 状硅酸盐复合材料的熔融插层挤出和注塑。然而，该专利并未提及SCF 辅助聚合物反应成型加工的方法与应用。公告号为CN101143946A的中国专利技术专利公开了超临界反应挤出制备 马来化聚丙烯的方法，以聚丙烯、马来化系列物、助剂和引发剂加入螺杆 挤出机，利用超临界发生装置向体系中注入超临界二氧化碳(co2)，制得 高接枝率和接枝效率的马来化聚丙烯。然而，该专利制备的马来化聚丙烯 与动态硫化法制备的热塑性弹性体分属不同类的高分子材料。公告号为CN101125947A的中国专利技术专利公开了含长支链结构的高熔 体强度聚丙烯及其制备方法，该专利技术采用反应型双螺杆挤出机熔融连续挤 出法制备，使用超临界C02辅助挤出，制备含长支链结构的高熔体强度聚 丙烯。然而，该专利制备的高熔体强度聚丙烯与动态硫化法制备的热塑性 弹性体分属不同类的高分子材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将超临界技术、动态硫化法相结合，应用SCF辅助聚合物成型加工设备，制备塑料/橡胶热塑性弹性体的方法。该方法制备的塑料/橡胶热塑性弹性体比未由SCF辅助制备的塑料/橡胶热塑性弹性体的力学性能有所提高，加工能耗大幅降低，具有广阔的工业应用前學本专利技术的目的通过下述技术方案实现 一种SCF辅助动态硫化法制备 塑料/橡胶热塑性弹性体的方法，包括下述步骤(1)塑料、橡胶与硫化体 系按一定比例混合并投入挤出机或注塑机进行混炼，聚合物熔融塑化为熔 体；(2) SCF输送系统控制气体处于超临界状态，并将其注入挤出机或注塑机机筒内；(3)所注入的SCF与聚合物熔体和硫化体系混合；(4)塑料、 橡胶和硫化体系发生化学反应，SCF在此过程中促进化学反应的进行；(5) SCF在低压下从聚合物熔体中释出，并转化成气体，由真空泵抽出。步骤(1)中，所述塑料/橡胶可为聚丙烯/三元乙丙橡胶、聚丙烯/丁腈 橡胶、聚丙烯/天然橡胶、聚乙烯/三元乙丙橡胶、聚乙烯/天然橡胶或聚氯 乙烯/丁腈橡胶等。步骤(1)中，所述SCF包括超临界二氧化碳、超临界氮气或超临界水。步骤(1)中，所述硫化体系包括硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系 或酚醛树脂硫化体系。步骤(1)中，所述挤出机包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机。 歩骤(2)中，SCF输送系统包括气体储存罐、高压计量泵、高压电 磁阀和自锁式注气单向阀；所述气体储存罐与高压计量泵相连接，高压计 量泵通过高压电磁阀和自锁式注气单向阀与挤出机或注塑机相连接；所述 高压计量泵采用双缸设计，双缸交替工作，可保证SCF生成过程的连续性； 所述高压计量泵设置有温控系统，可对流经高压计量泵的SCF的温度进行 控制。本SCF辅助动态硫化制备塑料/橡胶热塑性弹性体的方法更优选地可 包括下述制备步骤和参数(I )按质量称取反应原料10 90份聚丙烯、10 90份三元乙丙橡 胶、1 20份硫化体系(硫化剂和促进剂)等混合一起，得到混合料。(n)将步骤(I )得到的混合料加入连续性超临界二氧化碳辅助聚 合物成型加工设备(公开号为CN101219573的中国专利技术专利申请)，在0.1 10%的超临界二氧化碳含量、100 180°C的加工温度下进行动态硫 化，挤出物即为聚丙烯/三元乙丙橡胶热塑性弹性体。本SCF辅助动态硫化制备塑料/橡胶热塑性弹性体的方法还可由在线 流变仪在线检测聚合物熔体的流变性能，生成实时数据，传输给计算机， 经由流变数据分析软件得出流变曲线，为加工参数的实时调控提供参考，F1 ^C虽4nr^y^7fe6A;左々步^t本专利技术的作用原理是SCF引入到塑料/橡胶动态硫化过程中，提高了聚合物分子链的活动性，有利于分子链构象的转变，暴露出受困于大分子链中的反应基团。同时，SCF使塑料/橡胶共混物中的分散相尺寸变小，在 连续相中的分布更均匀，硫化体系在聚合物中的分布也更均匀，这不但提 高了混炼效果，还提高发生在相界面上的硫化反应几率，最终提高硫化反 应程度。因此，对于塑料/橡胶动态硫化体系来说，SCF是一种理想的增塑 剂和硫化反应促进剂。本专利技术相对于现有技术及设备具有如下的优点和效果(1)应用SCF 辅助塑料/橡胶的动态硫化，可促进硫化橡胶在塑料中的分散和尺寸的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超临界流体辅助动态硫化法制备塑料／橡胶热塑性弹性体的方法，其特征在于包括下述步骤：（１）塑料、橡胶与硫化体系按一定比例混合并投入挤出机或注塑机进行混炼，聚合物熔融塑化为熔体；（２）超临界流体输送系统控制气体处于超临界状态，并将其注入挤出机或注塑机机筒内；（３）所注入的超临界流体与聚合物熔体及硫化体系混合；（４）塑料、橡胶和硫化体系发生化学反应，超临界流体在此过程中促进化学反应的进行；（５）超临界流体在靠近挤出机出口处因压力低于其临界值而从聚合物熔体中释出，并转化成气体，由真空泵抽出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉雄，陈玉坤，赵杨，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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