热塑性动态硫化橡胶TPV（EPDM/PP）配方组成解析

1、TPV（EPDM/PP）简介
EPDM/PP共混型热塑性弹性体的开发与应用经历了3个阶段，从简单共混到部分动态交联共混(TPO)再发展到完全动态交联共混(TPV)。采用动态硫化法使EPDM/PP完全交联(TPV),它比传统的TPO有更优异的强度、高温机械强度、耐热性能，而且有良好的压缩永久变形和弹性,大大拓宽了EPDM/PP热塑性弹性体的应用领域。下面就来介绍一下EPDM/PP共混型热塑性弹性体(TPV)的生产工艺流程及基础配方。EPDM的动态硫化，主要提高了材料的耐高温性能，未经交联的EPDM，使用温度受限，除非是做高硬度的TPO。
2、基础配方TPV（EPDM/PP）中典型的配方构成，主要分为基材EPDM和PP、填料（CaCO3）、白油和添加剂（硫化剂、润滑剂等）。
3、配方组成分析
3.1、EPDM三元乙丙橡胶EPDM是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃（第三单体）的三元共聚物，随着二烯烃第三单体含量的增加，将会使EPDM橡胶具有更快硫化率，更低的压缩形变，高定伸，促进剂选择的多样性，同时也会导致更高的聚合物成本。加入EPDM后，相对于PP而言，共混物分子的内聚力下降，模量降低，从而使拉伸强度和弯曲强度降低，但EPDM的加入降低了PP的结晶度。一般而言，随着橡塑比的降低，EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大，扯断伸长率是先增大后减小，耐溶剂性和加工流动性提高。目前EPDM供应状态有颗粒、块状的，相对来说块状的EPDM分子量更高，做出的TPV性能更为优异。主流的EPDM供应商有：朗盛、沙比克、三井、SK、中石油、杜邦陶氏等。
3.2、PP高MFR的PP能在较低温度下与充油EPDM熔融共混，其相同粘度共混温度的范围更宽，这有利于EPDM充分分散到PP中；粉状PP的力学性能虽然比粒状PP差，但二者生产的TPV性能相近，且粉状PP充油时更均匀，有利于EPDM与PP共混均匀。PP能提供良好的拉伸强度及硬度，同时使得材料具有较好的加工性能，扩大其应用范围。同时随PP的MFR增大，EPDM/PP的力学性能提高。实际上，一般很少使用粉状PP，根据TPV最终的用途来选择不同种类的PP，包括均聚PP、嵌端PP、无规PP都可以采用。
3.3、填料用CaCO3,填充EPDM/PP热塑性弹性体不仅可以降低成本，而且CaCO3对TPV有增强的作用，随着CaCO3,添加比例的不断增大，TPV的拉伸强度、断裂伸长率以及邵氏A硬度均呈现先增大后减小的趋势。根据不同硫化体系，可以选择的填料实际上有，碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、白炭黑等，其中碳酸钙还分重钙和轻钙，不同的硫化体系，对重钙和轻钙适用性不同。
3.4、白油在EPDM/PP TPV中，白油用量的增加会使材料的熔体流动速率升高，材料的硬度、拉伸强度、100％定伸应力、断裂伸长率、撕裂强度均会呈下降趋势。为使EPDM/PP TPV材料既具有一定的柔软性，又保持较好的综合力学性能，白油的添加量在25％～4O％之间为宜。白油一般需要选择较高粘度的，直链石蜡油和环烷油都可以使用，一般高要求场合，选择闪点高的白油。
3.5、硫化剂在EPDM/PP TPV制备过程中最常用的硫化体系有4种：硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系、硅烷交联体系。其中，硫磺硫化体系具有操作安全，硫化速度适中，综合物理机械性能佳以及与二烯烃类橡胶共硫化性好等优点，是三元乙丙橡胶使用最广泛最主要的硫化体系，缺点是制品会有刺激性气味，目前在TPV行业中基本很少应用；过氧化物硫化体系主要解决了产品吸湿、色差的缺陷，一般采用的过氧化物有DCP、硫化剂双25、无味DCP，采用过氧化物动态硫化的TPV熔体强度相对要差，另外要做到全硫化有一定的难度，一般用于那些要求更好耐高温性能(150℃以上)和极低压缩永久变形的特殊制品；酚醛树脂能为材料提供良好的熔体强度、耐气候、耐高温性能、耐油及化学品性能，但硫化温度较高，硫化工艺复杂，产品质量波动大。酚醛树脂较好的综合了TPV的耐高温性、耐油品溶剂性、耐老化性能。缺点是容易吸潮。硅烷交联体系，催化剂比较复杂，并且交联程度很难做高，优点是本白干爽，不吸潮。
4、工艺流程TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶，Thermoplastic Vulcanizate；PP与EPDM混合物在熔融共混时，加入使其硫化的交联剂，利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量，使完全硫化的EPDM交联橡胶的粒子，以微米级尺寸（低于1微米）充分分散在PP基体之中。

目前较为常见的工艺：①密炼机+双螺杆 2步法；②双螺杆+双螺杆 2步法；③双螺杆+双螺杆 1步法。据说已经有1个双螺杆的1步法，但工艺难度可想而知。