動態硫化

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一、動態硫化的定義
動態硫化是指將未硫化的生膠與不能硫化的熱塑性聚合物如PP、PVC、PA等樹脂在高溫，強剪下的共混設備中熔融共混，同時在交聯劑的作用下將橡膠相硫化，得到大約尺寸在微米級別的硫化橡膠微粒，並均勻的分散於樹脂中，並且這種結構非常穩定，在加工過程中不會發生物性變化。如EPDM/PP、NBR/HPVC、ACM/PA等等。這正好與傳統的橡膠硫化相反，傳統橡膠硫化加工，通常採用的是平板硫化機，經過配合的生膠是固定在橡膠模具型腔內，加熱到一定溫度，然後開始硫化反應，也可以說是一種“靜態硫化”。
二、動態硫化彈性體體的優勢
通過動態硫化製造的熱塑性彈性體，因為其中的橡膠分散相得到了交聯，所以可大幅提高簡單共混型熱塑性彈性體的性能，如高溫永久變形性、耐熱性和耐油性等。因為連續相基料是熱塑性塑膠，所以可以採用與通用熱塑性塑膠一樣的成型方法如：注射、擠出、吹塑、壓延成型等，所以不需要像傳統橡膠製品加工工藝一樣，需要煉膠（開煉和密煉）、硫化等工藝，降低了設備投資、勞動力成本，提高了效率。同時它還可以廢料可再生利用，這也是熱塑性彈性體共同的特性，對於環保來說是非常有積極意義的。
三、動態硫化工序介紹
橡膠生膠、熱塑性塑膠和適宜的硫化劑體系，在適宜的溫度和剪下力作用下熔融共混，熔融共混溫度應高於熱塑性塑膠熔融溫度，低於高分子材料熱降解溫度，而又能使橡膠相發生交聯反應。共混設備應採用能產生可控的最佳溫度場和剪下強度的設備，如雙螺桿擠出機、密煉機等。操作時應保持必須的共混和硫化時間，使彈性體組分被高度硫化交聯，並被剪下成1～5μm粒子均勻分散在熱塑性塑膠連續相中。所以動態硫化是橡膠組分和熱塑性塑膠在充分熔融共混狀態下，橡膠組分能在較短時間呈微米級分散，並同時完成硫化交聯的一種共混工藝。
四、動態硫化熱塑性彈性體介紹
許多塑膠和橡膠之間可形成動態硫化熱塑性彈性體（因為簡稱TPV），但僅有個別共混物經過動態硫化後具有實用價值，目前商業化的有PP/PE/EPDM，PP/NBR，PA6/ACM，PP/SEBS，TPEE/AEM。在化工出版社《熱塑性彈性體》一書中對11種橡膠和9種塑膠製備的99種橡膠/塑膠共混物進行了評論，研究發現，要得到最佳性能的橡膠/熱塑性塑膠動態硫化共混物，必須滿足以下條件：（1）塑膠和橡膠兩種聚合物的表面能匹配；（2）橡膠纏結分子鏈長度較低；（3）塑膠的結晶度大於15%。當塑膠與橡膠之間的極性或表面能差別比較大的情況下，添加合適的相容劑，再進行動態硫化，也可以得到性能優良的共混物。目前在市場上占有一定份額的，主要如下：
4.1PP/EPDM動態硫化彈性體
PP/EPDM動態硫化彈性體應該大致占有所有TPV的90%份額，以致當說到TPV，如果沒有特別註明，就代表組成是PP/EPDM。主要是PP和EPDM材料之間有更佳的相容性，EPDM可以採用的硫化體系相對比較成熟，並且EPDM具有非常好的耐氣候性，最終具有居中的原材料成本等等原因。目前世界上包括美國、荷蘭、韓國、日本、中國、中國台灣都能提供這種TPV，比較著名的品牌有santoprene、Sarlink、Renprene。
4.2PP/NBR動態硫化彈性體
PP/NBR動態硫化彈性體的出現，主要是彌補PP/EPDM在耐油性方面的不足，主要商業化的品牌是Geolast。但該材料仍舊有不少缺陷，比如機械性能不夠、在高溫下耐油性還不夠理想，所以近年來被其它組分的動態硫化彈性體取代。
4.3工程性動態硫化彈性體
這類動態硫化彈性體主要是在耐高溫性方面、耐油品方面、及與其它工程塑膠粘接方面有突出表現，這正是PP/EPDM動態硫化彈性體所缺乏的性能。目前商業化的產品來自杜邦ETPV，材料組成是共聚酯基/AEM，據介紹可以耐160°C高溫，並且可以耐油、可以同大部分工程塑膠二次注塑粘接；還有來自Zeon化學的PA/ACM組成的TPV，據介紹可以和杜邦ETPV性能類似，同時粘接尼龍的性能超強；還有來自道康寧公司的熱塑性矽橡膠（TPSiV），其中連續相基料據說是尼龍，在耐高溫性方面也有提高，並且也可以同大部分工程塑膠二次注塑粘接。
五、針對PP/EPDM動態硫化的硫化體系
5.1酚醛樹脂硫化體系
該體系是最早套用的一個體系，相對來說可以給PP/EPDM提供更好的熔體強度、耐氣候、耐高溫性能、耐油及化學品性能，但缺陷是硫化工藝複雜，材料批次有輕微色彩，另材料具有很強的吸濕特性，加工之前需要乾燥。如Santoprene的常規系列、Renprene的00、4000系列就是用酚醛樹脂硫化的。
5.2過氧化物硫化體系
該體系主要解決了色差、吸濕方面的缺陷，一般採用的過氧化物有雙25、無味DCP，但缺陷是採用過氧化物動態硫化的TPV熔體強度相對要差，另外要做到全硫化有一定的難度。如Renprene的1000系列、三井的milastomer就是用過氧化物硫化的。
5.3矽烷交聯體系
該體系目前商業化的是santoprene的8000系列，也是本白、不吸濕的，基本可達到酚醛樹脂一樣的機械性能。但涉及一個鉑催化劑，整個硫化工藝國內還在摸索階段。（源自：Renprne部落格）