尼龍彈性體種類及動態(tài)硫化制備工藝

熱塑性彈性體（TPE）兼有橡膠彈性和熱塑性塑料重復加工性能，被稱作第三代橡膠。它的生產(chǎn)工藝簡單，可直接利用擠出、注塑、模壓、吹塑等方法加工成制品，且資源利用率高、可重復加工、經(jīng)濟環(huán)保，因此廣泛應(yīng)用在建筑、電線電纜、汽車、醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等相關(guān)行業(yè)，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。尼龍(PA)基TPE根據(jù)制備原理，分為橡塑共混型和化學合成型兩大類。其中，橡塑共混型彈性體更易加工、性能調(diào)節(jié)范圍寬且生產(chǎn)成本低，近年來發(fā)展得更為迅速。什么是動態(tài)硫化制備技術(shù)？動態(tài)硫化是指將橡膠與不能硫化的熱塑性聚合物如PP、PVC、PA等樹脂在高溫，高剪切的混合器中熔融共混，在交聯(lián)劑的作用下將橡膠硫化，得到大約尺寸在微米級別的微粒硫化橡膠相，并均勻分散于樹脂中，橡膠顆粒均勻分散于塑料基體中的海-島結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定，在加工過程中不會發(fā)生物性變化。動態(tài)硫化法制備PA彈性體的過程涉及到混合物界面作用、動態(tài)硫化反應(yīng)、橡膠剪切分散等一系列復雜問題，因此加工工藝和混煉設(shè)備是制備彈性體的核心技術(shù)。加工工藝加工溫度要求比所選用樹脂的熔融溫度高10～30℃，以保證兩相熔體黏度接近，同時需要與硫化劑分解溫度匹配，才能獲得細致均勻的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合性能。合理控制混煉時間?；鞜挄r間會影響橡膠交聯(lián)程度、橡膠顆粒的分散以及混合物的降解?；鞜掃^程中提高螺桿或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將增強剪切和共混作用，促進橡膠相破碎，使橡膠顆粒尺寸減小，分散更均勻，有利于提高材料的拉伸強度及斷裂伸長率。但高剪切速率會使物料溫度升高，導致橡膠硫化速度過快，不利于橡膠相的破碎分散，會出現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)粗糙的問題?；鞜捲O(shè)備動態(tài)硫化技術(shù)采用的混煉設(shè)備有開煉機、密煉機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等。其中，開煉機和密煉機容易控制硫化時間，還可通過轉(zhuǎn)矩流變曲線觀測硫化進程，但生產(chǎn)效率不高。擠出機可以實現(xiàn)彈性體的工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)且易于控制，但物料停留時間短，橡膠相硫化程度有限。PA彈性體種類有哪些？動態(tài)硫化法制備PA彈性體包括PA/三元乙丙橡膠（EPDM）型、PA/丁腈橡膠（NBR）型、PA/丁基橡膠（IIR）型和PA/丙烯酸酯橡膠（ACM）型彈性體。PA/EPDM型彈性體EPDM是乙烯、丙烯、二烯烴的三元共聚物，分子間內(nèi)聚能低，柔韌性和耐候性較為優(yōu)異。EPDM常用的硫化體系有硫磺/促進劑、過氧化物/助交聯(lián)劑、酚醛樹脂/促進劑三種，由于硫化機理的不同，各種硫化體系制備的制品性能也存在差別。尼龍/EPDM彈性體的拉伸強度、撕裂強度和斷裂伸長率通常會隨著橡膠相交聯(lián)程度的增加而增加。PA/NBR型彈性體NBR分子鏈具有較強的極性，是一種耐溶劑性極好的彈性體，可在120～150℃下長期使用，且與PA相容性較好，二者動態(tài)硫化后可以制備出具有優(yōu)異耐溶劑性、彈性和加工性能的尼龍彈性體。PA/IIR型彈性體IIR的氣密性優(yōu)異，氣體阻隔性能比天然橡膠高10倍，與傳統(tǒng)IIR輪胎內(nèi)胎材料相比，采用IIR/PA型彈性體可使內(nèi)襯層氣密性提高7～10倍，同時減重80%，高氣密性和輕量化是輪胎的發(fā)展趨勢。與EPDM/PA型彈性體一樣，IIR和PA共混時也存在相容性差的問題。共混時需要加入增容劑。PA/ACM型彈性體ACM是丙烯酸烷基酯為主單體的聚合物，飽和主鏈結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈的極性酯基賦予了它優(yōu)異的耐熱氧、耐候和耐油性能，使用溫度高達150～175℃，它與PA的動態(tài)硫化是近年來PA彈性體研究的熱點之一。不僅是力學性能，PA/ACM型彈性體的耐油、耐高溫性能也與ACM硫化程度有關(guān)。由于ACM和PA相容性較差，制備PA/ACM型PA彈性體時也需改善界面作用、提高兩相相容性。PA彈性體研發(fā)展望橡塑兩相相容性及相態(tài)演變是PA彈性體制備過程中的關(guān)鍵問題，將分子設(shè)計、原位增容和動態(tài)全硫化技術(shù)結(jié)合，采用多種手段確定PA彈性體的結(jié)構(gòu)和相態(tài)轉(zhuǎn)變將有利于改善性能。應(yīng)用領(lǐng)域展望：耐油、醫(yī)用、再進一步發(fā)展到高阻隔和耐油/耐高溫，PA彈性體的種類日漸增多，今后將進步一開發(fā)高附加值的PA彈性體材料，如導電和阻燃型PA彈性體。工業(yè)化設(shè)備改進展望：工業(yè)化生產(chǎn)仍存在問題，使用