在TPE造粒时,添加交联剂是一种化学改性手段,进行交联反应对材料的性能、加工工艺、成本有哪些影响?有哪些常用交联剂?下面进行相应介绍:
一、TPE造粒加交联剂有哪些影响
A)对TPE性能的影响
硬度与刚性:
使用交联剂可提高TPE的交联密度,使高分子链段之间的连接更加紧密,从而提高材料的硬度和刚性。
耐热性:
交联剂能够增强TPE分子链之间的相互作用,形成更加稳定的网络结构,从而提高材料的耐热性能。
耐化学性:
交联后的TPE材料具有更好的耐化学性,能够抵抗酸、碱、有机溶剂等化学物质的侵蚀,可扩大TPE材料在化工、医疗、食品包装等领域的应用范围。
耐磨性与耐刮擦性:
交联反应能够增加TPE材料表面的硬度,从而提高其耐磨性和耐刮擦性。
韧性:
由于交联网络结构的形成,一定程度上会降低材料的韧性。
B)对加工特性的影响
熔体粘度:
交联反应会增加TPE材料的熔体粘度,需要调整挤出机的螺杆转速、熔体压力和温度等参数以适应这种变化。
挤出稳定性:
适度的交联可以减少TPE材料在加工过程中的熔体破裂现象,提高挤出稳定性,使制品表面质量更好。
交联剂会促进TPE分子链之间的交联反应,形成更加紧密的网络结构,使熔体流动阻力增大,需要调整挤出机的螺杆转速、熔体压力和温度等参数。
成型适应性:
成型阶段,交联网络使TPE材料的强度和耐热性会显著提高,需要选择合适的模具和成型条件,以确保制品的质量和性能。
挤出后的TPE颗粒冷却速率和固化时间需要根据交联剂的种类和用量进行调整。
C)对应用领域的影响
拓宽应用范围:
在需要高强度、高硬度、高耐热性或耐化学性的应用场景中,交联TPE材料具有更大的优势。通过调整交联剂的种类和用量,可以灵活地控制TPE材料的性能,以满足不同应用场景的特定需求。
应用限制:
过高的交联密度可能会导致材料变脆,影响其他性能。
交联剂的选择和使用受到环保、安全等方面的限制。使用交联剂的TPE材料在回收利用上处理工艺更加复杂。如果交联剂的选择和处理得当,不会对TPE材料的生物相容性产生负面影响,但仍需要进行严格的生物相容性测试和评估。
D)对TPE成本的影响
会增加TPE成本:
引入交联剂需要额外的成本,包括交联剂本身的费用以及改性过程中的工艺费用。另外加工难度增加和性能平衡也会增加成本。
实际应用的选择:
需要根据具体需求和条件进行综合考虑和权衡。如果成本允许且需要更高的性能要求,则可以选择SEBS改性加交联剂的方法;如果成本是主要考虑因素或性能要求不高,则可以选择其他改性方法。
在TPE造粒过程中,常用的交联剂主要有以下几种:
硫磺/促进剂体系:
硫磺是传统的橡胶交联剂,用于引发TPE分子链中的双键发生交联反应,形成硫化网络结构。促进剂通常与硫磺配合使用,可以降低交联反应的活化能,加速交联过程。
过氧化物体系:
过氧化物交联剂通过受热分解产生自由基,引发TPE分子链之间的交联反应。
常见的过氧化物交联剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)等。
烷基酚醛树脂:
烷基酚醛树脂也是一种常用的TPE交联剂,它能够在一定条件下与TPE分子链发生反应,形成交联结构。
马来酰亚胺和金属氧化物:
马来酰亚胺类交联剂具有独特的交联反应机理,能够在TPE分子链之间形成稳定的交联键。
金属氧化物如氧化锌等,也可以作为交联剂使用,它们通常与其他交联剂配合使用,以提高交联效果。
除了化学交联外,还有一种选择是辐射交联,是利用电子束或γ射线等辐射源对TPR材料进行辐射,使材料中的分子链断裂并形成交联结构,其优势在于无需添加化学试剂,避免了化学试剂可能带来的污染和残留问题。辐射交联可以在常温常压下进行,且易于控制交联程度和交联密度。然而,辐射交联设备成本较高,且辐射源的处理和储存需要严格遵守相关法规和标准。
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