公开了使用双螺杆挤出来进一步提高热塑性硫化橡胶(TPV)中的交联的橡胶分散体的均匀性，来改进TPV的弹性。最具体地，本发明专利技术使用啮合型双螺杆挤出机来进一步均化TPV中的动态硫化的橡胶分布，以使得它们的粒度分散指数(PSDI)，或者重均当量分散体粒径与数均当量分散体粒径之比可以降低到小于1.6或者1.57，并且相应的弹性性能通过具有较低的滞后、较高的断裂伸长率和较高的回缩力得以改进。还提供了具有较低的PSDI和改进的弹性性能的TPV产品和用于进行所公开的方法的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进热塑性硫化橡胶中交联橡胶的分散专利技术人：SudhinDatta，AndyH.Tsou，RonWalker，BethanyM.Welke优先权要求本申请要求2018年4月5日提交的USSN62/653359的优先权和权益，其通过引用以其全文并入本文。领域本公开内容涉及改进的热塑性硫化橡胶组合物，它们的制备方法和可在其中实现所述方法的系统。背景第一种商购热塑性硫化橡胶(TPV)是SantopreneTM，并且在二十世纪八十年代初引入。热塑性硫化橡胶是热塑性弹性体，而非热固性橡胶，并且可以作为热塑性材料加工或者再加工。热塑性硫化橡胶与热塑性材料的区别至少在于包括分散的硫化的橡胶颗粒。TPV中的橡胶的硫化或者交联对于保持橡胶(其是主要的共混组分)作为分散相而非连续相来说是必要的。依照Paul-Barrow连续性准则(D.R.Paul和J.W.Barlow(1980)J.Macromol.Sci.，Rev.Macromol.Chem.，C18(1)，109-168)，当φ1/φ2＝η1/η2，具有无穷大粘度的相(例如交联的橡胶)将保持分散。这允许在塑性基质中填充最大量的橡胶分散体，而无橡胶相反转。最大填充体积百分比受限于填充物理学并且通常小于70vol％。通过将大于60vol％的交联的橡胶分散体挤到塑性基质中，塑性基质变成夹在分散的交联的橡胶颗粒中间的互连的塑性纽带(ligament)。不受限于任何理论，TPV的弹性被认为来源于夹在分散的橡胶颗粒之间的这些薄塑性纽带。基于实验发现和理论模拟(例如M.C.Boyce，S.Socrate，K.Kear，O.Yeh，和K.Shaw，J.Mech.Phys.Solids，49，1323，(2001)，和J.Mech.Phys.Solids，49，1343，(2001))，这些薄塑性纽带在TPV变形过程中通过夹入交联的橡胶分散体的不可压缩的变形而扭结或者塑性流动。随后，这些塑性纽带扭结体充当了空间配准来允许弹性回复和传递弹性。对于塑性流动/扭结形成来说，相对于厚的塑性纽带，较薄的塑性纽带将容易变形，并且还容易屈服。如果塑性基质在分散的橡胶颗粒之间具有相对大的塑性补片(patch)，则这些塑性流动和扭结发展是不可能的，并且这导致了较差的弹性性能。橡胶分散体尺寸和均匀性对于产生均匀的塑性纽带网络来说是重要的；大的粒度和/或不太均匀的粒度分布降低了TPV的弹性性能。TPV中橡胶分散体的粒度和均匀性因此会限制用于制备TPV的塑性和橡胶组分的选择。对于SantopreneTMTPV(其是一种基于全同立构聚丙烯(iPP)塑性基质和交联的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)橡胶分散体的TPV)，重要的是在引入固化剂之前，使用分级(fractional)熔体流动速率(MFR)iPP来与EPDM在混合器或者挤出机中共混。因为EPDM通常分子量(MW)远高于iPP，因此低MFR和高MWiPP有助于在初始共混过程中提供粘度匹配。粘度匹配允许对于较细分散体跨共混物界面的应力传递(L.A.Utracki，“PolymerAlloysandBlends-ThermodynamicsandRheology”，HanserPublishers，纽约，(1990))；在这种情况下，要确保细iPP分散在EPDM基质内。一旦引入了固化剂，则发生相反转，并且交联的EPDM变成分散相。虽然通过明智选择塑性和橡胶组分(用于粘度匹配)和双螺杆挤出元件(用于相反转和橡胶分散)可以获得交联的橡胶在TPV中良好的分散，但是通过如本文下面所述对于TPV组合物的加工进行某些改进，可以进一步改进交联的橡胶在TPV中的分散均匀性，从而获得更好的弹性。概述因此，下面进一步公开的是一种加工热塑性硫化橡胶(TPV)组合物的方法，其包括(由下面组成，基本上由下面组成)：a)熔融至少一种所选择的TPV组合物，并且如果选择了多于一种TPV组合物，则在熔融之前或之后合并TPV组合物，来形成TPV熔体；和b)将TPV熔体在啮合型双螺杆(其可以是反向旋转或者同向旋转类型)挤出机中，在足以将TPV组合物保持在熔融态的温度下混合，来获得TPV再挤出物；和c)回收TPV再挤出物。所述方法可以通过如下制备至少一种TPV组合物来实现：a)将至少一种丙烯、乙烯和二烯三元共聚物(“丙烯-乙烯-二烯三元共聚物”，聚烯烃热固性橡胶)、聚烯烃塑性材料、一种或多种固化剂和任选的一种或多种稀释剂在啮合型双螺杆反应性挤出机中合并，来形成TPV配制物；和b)将TPV配制物混合足以通过动态硫化来允许完全相反转的时间，来形成分散在聚烯烃塑性相中的交联的丙烯-乙烯-二烯三元共聚物相，和将所形成的TPV组合物在高于TPV组合物的熔融温度的温度下混合来形成挤出物。本文还公开的是一种TPV组合物，其是通过包括下面(或者由下面组成，或者基本上由下面组成)的方法获得的：a)熔融至少一种所选择的TPV组合物，并且如果选择了多于一种TPV组合物，则在熔融之前或之后合并TPV组合物，来形成TPV熔体；b)将TPV熔体在啮合型双螺杆挤出机中，在足以将TPV组合物保持在熔融态的温度下混合，来获得TPV再挤出物；和c)回收TPV再挤出物。所述组合物可以是这样的组合物，其中至少一种TPV组合物是如下来制备的：a)将至少一种丙烯-乙烯-二烯三元共聚物(聚烯烃热固性橡胶)、聚烯烃塑性材料、一种或多种固化剂和任选的一种或多种稀释剂在双螺杆反应性挤出机中合并，来形成TPV配制物；和b)将TPV配制物混合足以通过动态硫化来允许完全相反转的时间，来形成分散在聚烯烃塑性相中的交联的丙烯-乙烯-二烯三元共聚物相，和将所形成的TPV组合物在高于TPV组合物的熔融温度的温度下混合来形成挤出物。本文还公开的是一种制备TPV组合物的系统，其包括这样布置的至少两个啮合型双螺杆挤出机，使得第一啮合型双螺杆挤出机可以接收一种或多种橡胶组分、聚烯烃塑性材料、任何稀释剂、一种或多种固化剂组合物和任何着色剂或者填料，并且可以产生挤出物TPV组合物，其熔体温度是从T1(＝TPV组合物的Tm)到T2(直到但是低于TPV组合物的组分中的最低分解温度)，和至少第二啮合型双螺杆挤出机可以接收温度为T1-T2的挤出物TPV组合物和可以产生TPV再挤出物。附图简要描述图1显示了橡胶分散体均匀性和塑性纽带形成(左：差的分散体均匀性，右：良好的分散体均匀性；两种分散体具有相同的橡胶体积百分比)。图2A和图2B显示了通过扫描探针图像处理软件(SPIP，ImageMetrology)图像处理之前(图2A)和之后(图2B)的代表性轻敲相位图。图3显示了滞后与橡胶分散体均匀性的图。图4是用于制备TPV再挤出物的装置的一种实施方案的图示。图5是用于制备TPV再挤出物的装置的第二实施方案的图示。详述如图1所示，橡胶分散体均匀性对于产生均匀的塑性纽带网络是重要的，其提供了TPV的一些弹性性能。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加工热塑性硫化橡胶(TPV)组合物的方法，其包括：/na)熔融至少一种所选择的TPV组合物，并且如果选择了多于一种TPV组合物，则在熔融之前或之后合并TPV组合物，来形成TPV熔体；和/nb)将TPV熔体在啮合型双螺杆挤出机中在足以将TPV组合物保持在熔融态的温度下混合，来获得TPV再挤出物；和/nc)回收TPV再挤出物。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180405 US 62/653,3591.一种加工热塑性硫化橡胶(TPV)组合物的方法，其包括：
a)熔融至少一种所选择的TPV组合物，并且如果选择了多于一种TPV组合物，则在熔融之前或之后合并TPV组合物，来形成TPV熔体；和
b)将TPV熔体在啮合型双螺杆挤出机中在足以将TPV组合物保持在熔融态的温度下混合，来获得TPV再挤出物；和
c)回收TPV再挤出物。
2.权利要求1的方法，其中步骤b)中的温度是从高于TPV的塑性基质的熔融温度86°F(30℃)的温度直到TPV的塑性基质的降解温度。
3.权利要求1的方法，其中步骤b)中的温度是从高于TPV的塑性基质的熔融温度86°F(30℃)的温度直到高于TPV的塑性基质的熔融温度122°F(50℃)的温度。
4.权利要求1的方法，其中塑性基质是基于聚丙烯的，并且步骤b)中的温度是350-580°F(180-300℃)。
5.权利要求1的方法，其中双螺杆挤出机的扭矩是挤出机最大扭矩的20-80％。
6.权利要求1的方法，其中挤出机中的压力是1-20bar。
7.权利要求1的方法，其中挤出机的螺杆速度是50-500转/分钟。
8.权利要求1的方法，其中步骤b)中的温度是200-500°F(93-260℃)，啮合型双螺杆挤出机的扭矩是挤出机的最大扭矩的20-45％，啮合型双螺杆挤出机中的压力是4-6bar，和啮合型双螺杆挤出机的螺杆速度是50-500转/分钟。
9.权利要求1的方法，其中至少一种TPV组合物是如下来制备的：
a)将至少一种丙烯-乙烯-二烯三元共聚物、聚烯烃塑性材料、一种或多种固化剂和任选的一种或多种稀释剂在双螺杆反应性挤出机中合并，来形成TPV配制物；和
b)将TPV配制物混合足以通过动态硫化来允许完全相反转的时间，来形成分散在聚烯烃塑性相中的交联的丙烯-乙烯-二烯三元共聚物橡胶相，和将所形成的TPV组合物在高于TPV组合物的熔融温度的温度下混合来形成挤出物。
10.一种TPV组合物，其是通过包括下面的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·达塔，A·H·邹，R·沃克尔，B·M·维尔克，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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