一种彩色微发泡TPV材料及其制备方法和应用与流程

一种彩色微发泡tpv材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于弹性体材料技术领域，特别是一种彩色微发泡tpv材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.tpv(热塑性硫化橡胶)弹性体材料目前在汽车密封条领域已经得到广泛的应用。常规使用的tpv材料都是黑色，随着行业的发展，主机厂对密封条的外观颜色也有了更多地需求，颜色只是众多需求中的一种。近年来，微发泡技术在轻量化上的应用已经有较好的推广。但tpv材料发泡往往外观不理想，在外饰领域，特别是密封条产品上应用不理想。因为pp(聚丙烯)与epdm (三元乙丙橡胶)相容性不好，导致tpv材料在熔融温度下，熔体强度差，微发泡试剂发泡时膨胀过大，导致外观不好。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种彩色微发泡tpv材料及其制备方法和应用，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，通过本发明技术，改善微发泡后的材料外观，改善材料的热氧耐受性，提高材料的使用期限，改善材料光老化特性，提高材料暴露在外后的使用期限。同时，还满足了材料各种颜色的需求。将其应用到汽车密封条产品上，减轻了产品重量，节约材料使用约20％，满足汽车领域对轻量化的需求。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种彩色微发泡tpv材料，其特征在于：它由包含以下质量百分含量的原料制备而成：25％-36％的聚丙烯，15％-20％的epdm，10％-15％的poe(乙烯辛烯共聚物)，12％-16％石蜡油，12％-20％高岭土，1.2％-1.5％的交联剂，3％-4％的交联助剂，1.1％-1.5％的微发泡剂，0.2％-0.4％的抗氧剂，0.1％紫外线吸收剂，0.5％-0.7％的加工助剂，0.5％-1％的色母。
6.作为优选，所述的聚丙烯为茂金属催化等规度在95以上，熔融指数 1-3g/10min(210摄氏度，2.16公斤)的粒状等规聚丙烯。
7.作为优选，所述的epdm为乙烯含量60-70％，enb含量3.5％-6.5％门泥粘度50-70(ml1 4，120摄氏度)的粒状epdm。
8.作为优选，所述的poe为辛烯含量35％-45％，熔融指数小于1.2(210摄氏度，2.16公斤)的粒状poe。
9.作为优选，所述的石蜡油为运动粘度9.5 /-1mm2/s(测试条件100摄氏度)，闪点大于250摄氏度，不含芳烃基组分的环保石蜡油。
10.作为优选，所述的高岭土为粒径在4000-6000目的煅烧高岭土。
11.作为优选，所述的交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯粉末材料。
12.作为优选，所述的交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯粉末材料。
13.作为优选，所述的微发泡剂为微粉粒径小于25um，初始发泡温度160-170 摄氏度
的微球发泡剂。
14.作为优选，所述的抗氧剂为抗氧剂1010/168混合比例1：1的均匀粉末混合物，抗氧剂1010和抗氧剂168为市售品。
15.作为优选，所述的的紫外线吸收剂为2-(2
’‑
羟基-5
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特辛基)苯基苯并三氮唑粉末材料。
16.作为优选，所述的加工助剂为钙含量5.8-7.2，熔点大于125摄氏度的硬脂酸钙白色粉末材料。
17.作为优选，所述的色母为橙色色母粒，黑色色母粒和红色色母粒三种色母共混调配而成的色母材料。
18.一种如上所述的彩色微发泡tpv材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
19.(1)将聚丙烯、epdm、poe、高岭土、少量石蜡油、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工助剂、色母，在高混机混合均匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，剩余石蜡油在双螺杆挤出机使用失重称注入挤出机材料中，所述的双螺杆挤出机的加工温度180-210摄氏度；
20.所述少量石蜡油是重量百分比1-3％的石蜡油，用于湿润材料，让材料粉尘吸附在颗粒料表面，不飞扬；
21.(2)将上一步生产的颗粒料，与交联剂、交联助剂在高速混合机混合均匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述双螺杆挤出机加工温度 190-220摄氏度；
22.(3)将上一步加工粒料，与微发泡剂在高速混合机混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述的双螺杆挤出机加工温度145-160摄氏度。
23.一种如上所述的彩色微发泡tpv材料，应用于汽车密封条产品。具体为用于制造汽车密封条，如汽车水切密封条。
24.采用本发明技术，针对tpv材料各种颜色的需求，本发明引入了三种色母粒，分别是橙色母粒，黑色母粒和红色母粒，颜色调配过程中，使用分光测试仪测试材料的色谱值和标准颜色的色谱值，根据色谱值(δe、a、b)的差异，调整色母粒的用量，至满足标准色谱值得要求；该方法简单易行，可满足汽车外饰常用颜色的需求。针对微发泡外观不好的问题，本发明在常规 tpv配方上，引入了一种新的弹性体材料，乙烯辛烯共聚物材料(poe)；poe 材料与pp材料相容性较好，部分分子链发生缠结；同时poe与epdm在过氧化物条件下，发生交联反应，将poe与epdm材料的分子链连接为一体。通过poe材料的引入，将pp、epdm材料连接在一起，改善相容性，增加分子链移动所需要的能量，提高材料熔体强度，微发泡试剂的发泡膨胀过程受到限制，改善了tpv材料的外观。微发泡试剂的一般选择是初始发泡温度160-170 摄氏度，微粉粒径小于25um，更优选是初始发泡温度160-170摄氏度，微粉粒径小于20um，最优选是初始发泡温度160-170摄氏度，粒径小于10um。
25.鉴于上述技术特征，本发明具有如下有益效果：
26.1、本发明采用pp、epdm、poe三元共混的材料体系，通过过氧化物硫化，将三种材料相容在一起，提高tpv材料的熔体强度，改善微发泡后的材料外观。采用的抗氧剂可以改善材料的热氧耐受性，提高材料的使用期限。紫外线吸收剂可以改善材料光老化特性，提高材料暴露在外后的使用期限。
27.2、本发明采用混合色母、分光测色仪并用的方法，满足了材料各种颜色的需求。
28.3、本发明的将微发泡技术成功应用到汽车密封条产品上，减轻了产品重量，节约
材料使用约20％，满足汽车领域对轻量化的需求。
附图说明
29.图1是本发明的彩色微发泡tpv材料应用于汽车密封条的结构示意图。
30.图中：1-彩色微发泡tpv材料；2-水切骨架；3-普通tpv lip料。
具体实施方式
31.本发明公开了一种彩色微发泡tpv材料，它由包含以下质量百分含量的原料制备而成：25％-36％的聚丙烯，15％-20％的epdm，10％-15％的poe，12％-16％石蜡油，12％-20％高岭土，1.2％-1.5％的交联剂，3％-4％的交联助剂，1.1％-1.5％的微发泡剂，0.2％-0.4％的抗氧剂，0.1％紫外线吸收剂，0.5％-0.7％的加工助剂，0.5％-1％的色母。
32.所述的聚丙烯为茂金属催化等规度在95以上，熔融指数1-3g/10min(210 摄氏度，2.16公斤)的粒状等规聚丙烯。
33.所述的epdm为乙烯含量60-70％，enb含量3.5％-6.5％门泥粘度50-70 (ml1 4，120摄氏度)的粒状epdm。
34.所述的poe为辛烯含量35％-45％，熔融指数小于1.2(210摄氏度，2.16 公斤)的粒状poe。
35.所述的石蜡油为运动粘度9.5 /-1mm2/s(测试条件100摄氏度)，闪点大于250摄氏度，不含芳烃基组分的环保石蜡油。
36.所述的高岭土为粒径在4000-6000目的煅烧高岭土。
37.所述的交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯粉末材料。
38.所述的交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯粉末材料。
39.所述的微发泡剂为微粉粒径小于25um，初始发泡温度160-170摄氏度的微球发泡剂。
40.所述的抗氧剂为抗氧剂1010/168混合比例1：1的均匀粉末混合物，抗氧剂1010和抗氧剂168为市售品。
41.所述的的紫外线吸收剂为2-(2
’‑
羟基-5
’‑
特辛基)苯基苯并三氮唑粉末材料。
42.所述的加工助剂为钙含量5.8-7.2，熔点大于125摄氏度的硬脂酸钙白色粉末材料。
43.所述的色母为橙色色母粒，黑色色母粒和红色色母粒三种色母共混调配而成的色母材料。
44.一种如上所述的彩色微发泡tpv材料的制备方法，它包括如下步骤：
45.(1)将聚丙烯、epdm、poe、高岭土、少量石蜡油、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工助剂、色母，在高混机混合均匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，剩余石蜡油在双螺杆挤出机使用失重称注入挤出机材料中，所述的双螺杆挤出机的加工温度180-210摄氏度；
46.所述少量石蜡油是重量百分比1-3％的石蜡油，用于湿润材料，让材料粉尘吸附在颗粒料表面，不飞扬；
47.(2)将上一步生产的颗粒料，与交联剂、交联助剂在高速混合机混合均匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述双螺杆挤出机加工温度 190-220摄氏度；
48.(3)将上一步加工粒料，与微发泡剂在高速混合机混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述的双螺杆挤出机加工温度145-160摄氏度。
49.一种如上所述的彩色微发泡tpv材料，应用于汽车密封条产品。具体为用于制造汽车密封条，如汽车水切密封条，且结构如图1所示。
50.采用本发明技术，针对tpv材料各种颜色的需求，本发明引入了三种色母粒，分别是橙色母粒，黑色母粒和红色母粒，颜色调配过程中，使用分光测试仪测试材料的色谱值和标准颜色的色谱值，根据色谱值(δe、a、b)的差异，调整色母粒的用量，至满足标准色谱值得要求；该方法简单易行，可满足汽车外饰常用颜色的需求。针对微发泡外观不好的问题，本发明在常规 tpv配方上，引入了一种新的弹性体材料，乙烯辛烯共聚物材料(poe)；poe 材料与pp材料相容性较好，部分分子链发生缠结；同时poe与epdm在过氧化物条件下，发生交联反应，将poe与epdm材料的分子链连接为一体。通过poe材料的引入，将pp、epdm材料连接在一起，改善相容性，增加分子链移动所需要的能量，提高材料熔体强度，微发泡试剂的发泡膨胀过程受到限制，改善了tpv材料的外观。微发泡试剂的一般选择是初始发泡温度160-170 摄氏度，微粉粒径小于25um，更优选是初始发泡温度160-170摄氏度，微粉粒径小于20um，最优选是初始发泡温度160-170摄氏度，粒径小于10um。
51.下面结合具体实例对本发明作进一步的详细说明。
52.以下实施例采用的其他原料除了特别说明外，均采用可以从商业渠道购买得到的材料。
53.实施例1：彩色微发泡tpv材料的制备
54.pp选用等规聚丙烯，等规度99，熔融指数1-3g/10min(210摄氏度，2.16 公斤)；epdm选用乙烯含量66％，enb含量4.0％，门尼粘度62；poe选用辛烯含量35％-45％，熔融指数小于1.2(210摄氏度，2.16公斤)；石蜡油选用运动粘度9.5 /-1mm2/s(测试条件100摄氏度)，闪点大于250摄氏度，不含芳烃基组分的环保石蜡油。高岭土选用4000目煅烧高岭土。交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯粉末材料。交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯粉末材料。微发泡剂为微粉粒径20um，初始发泡温度160-170摄氏度的微球发泡剂。抗氧剂是1010和168混合物。紫外线吸收剂为2-(2
’‑
羟基-5
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特辛基) 苯基苯并三氮唑粉末材料。加工助剂为钙含量5.8-7.2，熔点大于125摄氏度的硬脂酸钙白色粉末材料。色母粒为橙色及红色母粒1：1.
55.按以下重量称取原料：pp 25kg，epdm 20kg，poe 10kg，石蜡油2kg，石蜡油1kg，石蜡油13kg，高岭土20kg，交联剂1.5kg，交联助剂4kg，微发泡剂1.5kg，抗氧剂0.2kg，紫外线吸收剂0.1kg，硬脂酸钙0.7kg，色母橙色母粒0.5kg，红色母粒0.5kg。将pp、epdm、poe、高岭土、2kg石蜡油、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工助剂、色母，在高速混合机300r/min，混合3min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，13kg石蜡油在双螺杆挤出机使用失重称注入挤出机材料中，所述的双螺杆挤出机的加工温度180-210摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段180摄氏度，二段190摄氏度，三段200摄氏度，四段200摄氏度，五段205摄氏度，六段210摄氏度，七段205摄氏度，螺杆转速250rpm。
56.将上一步生产的颗粒料，与交联剂、交联助剂，1kg石蜡油在高速混合机300r/min，混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，所述双螺杆挤出机加工温度190-220摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段190摄氏度，二段200摄氏度，三段210摄氏度，四段215摄
氏度，五段220摄氏度，六段220摄氏度，七段210摄氏度，螺杆转速250rpm。
57.将上一步挤出颗粒料，与微球发泡剂在高速混合机混合均匀，300r/min，混合2min，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述的双螺杆挤出机加工温度145-160摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段145摄氏度，二段145 摄氏度，三段150摄氏度，四段150摄氏度，五段155摄氏度，六段160摄氏度，七段155摄氏度，螺杆转速250rpm。
58.实施例2：彩色微发泡tpv材料的制备
59.pp选用等规聚丙烯，等规度99，熔融指数1-3g/10min(210摄氏度，2.16 公斤)；epdm选用乙烯含量66％，enb含量4.0％，门尼粘度62；poe选用辛烯含量35％-45％，熔融指数小于1.2(210摄氏度，2.16公斤)；石蜡油选用运动粘度9.5 /-1mm2/s(测试条件100摄氏度)，闪点大于250摄氏度，不含芳烃基组分的环保石蜡油。高岭土选用4000目煅烧高岭土。交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯粉末材料。交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯粉末材料。微发泡剂为微粉粒径20um，初始发泡温度160-170摄氏度的微球发泡剂。抗氧剂是1010和168混合物。紫外线吸收剂为2-(2
’‑
羟基-5
’‑
特辛基) 苯基苯并三氮唑粉末材料。加工助剂为钙含量5.8-7.2，熔点大于125摄氏度的硬脂酸钙白色粉末材料。色母粒为橙色及红色母粒1：1.
60.按以下重量称取原料：pp 36kg，epdm 15kg，poe 15kg，石蜡油2kg，石蜡油1kg，石蜡油12kg，高岭土12kg，交联剂1.2kg，交联助剂3kg，微发泡剂1.1kg，抗氧剂0.4kg，紫外线吸收剂0.1kg，硬脂酸钙0.5kg，色母橙色母粒0.5kg，红色母粒0.2kg。将pp、epdm、poe、高岭土、2kg石蜡油、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工助剂、色母，在高速混合机300r/min，混合3min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，12kg石蜡油在双螺杆挤出机使用失重称注入挤出机材料中，所述的双螺杆挤出机的加工温度180-210摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段180摄氏度，二段190摄氏度，三段200摄氏度，四段200摄氏度，五段205摄氏度，六段210摄氏度，七段205摄氏度，螺杆转速250rpm。
61.将上一步生产的颗粒料，与交联剂、交联助剂，1kg石蜡油在高速混合机 300r/min，混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，所述双螺杆挤出机加工温度190-220摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段190摄氏度，二段200摄氏度，三段210摄氏度，四段215摄氏度，五段220摄氏度，六段220摄氏度，七段210摄氏度，螺杆转速250rpm。
62.将上一步挤出颗粒料，与微球发泡剂在高速混合机混合均匀， 300r/min，混合2min，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述的双螺杆挤出机加工温度145-160摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段145摄氏度，二段145摄氏度，三段150摄氏度，四段150摄氏度，五段155摄氏度，六段160摄氏度，七段155摄氏度，螺杆转速250rpm。
63.实施例3：彩色微发泡tpv材料的制备
64.pp选用等规聚丙烯，等规度99，熔融指数1-3g/10min(210摄氏度，2.16 公斤)；epdm选用乙烯含量66％，enb含量4.0％，门尼粘度62；poe选用辛烯含量35％-45％，熔融指数小于1.2(210摄氏度，2.16公斤)；石蜡油选用运动粘度9.5 /-1mm2/s(测试条件100摄氏度)，闪点大于250摄氏度，不含芳烃基组分的环保石蜡油。高岭土选用4000目煅烧高岭土。交联剂为二(叔丁基过氧化异丙基)苯粉末材料。交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯粉末材料。微发泡剂为微粉粒径20um，初始发泡温度160-170摄氏度的微球发泡剂。抗氧剂是1010和168混合物。紫外线吸收剂为2-(2
’‑
羟基-5
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特辛基) 苯基苯并三氮唑粉末材料。加工助
剂为钙含量5.8-7.2，熔点大于125摄氏度的硬脂酸钙白色粉末材料。色母粒为橙色及红色母粒1：1.
65.按以下重量称取原料：pp 31kg，epdm 19kg，poe 14kg，石蜡油2kg，石蜡油1kg，石蜡油9kg，高岭土12kg，交联剂1.2kg，交联助剂3kg，微发泡剂1.3kg，抗氧剂0.3kg，紫外线吸收剂0.1kg，硬脂酸钙0.6kg，色母黑色母粒0.5kg。将pp、epdm、poe、高岭土、2kg石蜡油、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工助剂、色母，在高速混合机300r/min，混合3min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，9kg石蜡油在双螺杆挤出机使用失重称注入挤出机材料中，所述的双螺杆挤出机的加工温度180-210摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段180摄氏度，二段190摄氏度，三段200摄氏度，四段200摄氏度，五段205摄氏度，六段210摄氏度，七段205摄氏度，螺杆转速250rpm。
66.将上一步生产的颗粒料，与交联剂、交联助剂，1kg石蜡油在高速混合机 300r/min，混合2min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，所述双螺杆挤出机加工温度190-220摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段190摄氏度，二段200摄氏度，三段210摄氏度，四段215摄氏度，五段220摄氏度，六段220摄氏度，七段210摄氏度，螺杆转速250rpm。
67.将上一步挤出颗粒料，与微球发泡剂在高速混合机混合均匀， 300r/min，混合2min，然后用双螺杆挤出机挤出造粒待用，所述的双螺杆挤出机加工温度145-160摄氏度。挤出机包括七个温区，其中一段145摄氏度，二段145摄氏度，三段150摄氏度，四段150摄氏度，五段155摄氏度，六段160摄氏度，七段155摄氏度，螺杆转速250rpm。
68.表一 实施例1-3的彩色微发泡tpv材料的原料配方：
69.材料名称实施例1实施例2实施例3pp253631epdm201519poe101514石蜡油161512高岭土201217交联剂1.51.21.2交联助剂433微发泡剂1.51.11.3抗氧剂0.20.40.3紫外线吸收剂0.10.10.1加工助剂0.70.50.6色母10.70.5
70.对实施例1-3制备得到的彩色微发泡tpv材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
71.表二 实施例1-3制得彩色微发泡tpv材料的性能测试结果：
[0072][0073][0074]
结合表一和表二的数据，可以看出虽然对材料进行了微发泡处理，材料分子间的间隙被微气孔占据，会导致材料拉伸性能下降，外观不好。但在本发明中，通过poe材料的使用，材料的拉伸强度仍然在7mpa以上，断裂伸长率也在250％以上。且材料比重在0.8g/cm3左右，与普通tpv材料(比重 1.0g/cm3)比较，材料减重比例在20％；材料外观良好。从结果看，彩色微发泡tpv材料用于汽车密封条的生产完全可以满足。