[发明专利]一种改性TPI/PP动态硫化热塑性弹性体

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种力学性能得到改善的改性TPI/PP动态硫化热塑性弹性体的制备。在动态硫化制备TPI/PP共混型热塑性弹性体的基础上，使用纳米SiO₂填充，马来酸酐/苯乙烯/过氧化二异丙苯(MAH/St/DCP)多单体熔融接枝、交联方法进行改性。属于高分子材料复合改性领域。

(二)背景技术

动态硫化热塑性弹性体(TPV)是弹性体与刚性热塑性塑料熔融共混时在交联剂作用下“就地”被硫化形成的。聚丙烯(PP)由于具有原料丰富、价格低廉、综合性能好的特点，成为制备TPV的首选塑料。

高反式-1，4-聚异戊二烯橡胶(TPI)又称合成的杜仲胶或古塔波胶、巴拉塔胶，可作为来源稀少价格昂贵的巴拉塔胶的替代品。其单体链节呈规整的反式-1，4-排列，具有高度的分子链有序性，易于结晶，常温下为硬质固体而呈塑料态，结晶熔点T_m＝60～65℃。又因分子链中含有大量双键，可以用通常不饱和橡胶的硫化方法进行硫化交联。当达到一定的交联密度时，通过交联点对链段结晶的约束使其转变为弹性体。

纳米材料是指平均粒径在1nm～100nm范围内的固体材料的总称，它的性质既不同于单个原子、分子，又不同于普通的固体材料，可显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性。纳米材料在含量远少于常规填充物的情况下，就可明显改善聚合物的强度、韧性。

采用多单体接枝熔融聚合物作为共混物增溶剂的研究近年来有所报道。与普通的单组份单体熔融接枝聚合物不同，多组分单体熔融接枝聚合物的接枝率较高，且由于接枝过程中聚合物的降解受到抑制，接枝聚合物的力学性能得以良好保持，从而可以在改善共混物形态结构和提高共混物力学性能方面产生显著的效果。

(三)发明内容

本发明的目的在于通过分子设计手段，从橡塑共混的角度出发，采用多单体熔融接枝、交联的改性方法提高纳米SiO₂在共混物中的分散均匀性以及TPI与PP两相界面间的结合强度，从而提高动态硫化TPI/PP热塑性弹性体的力学性能。其中所用的高反式-1，4-聚异戊二烯为负载钛催化异戊二烯本体聚合而成，未硫化的TPI具有以下性质：

这种高反式-1，4-聚异戊二烯的熔点约为60℃，在70～80℃的加工温度下具有较好的加工性能和压出性能。其辊筒行为接近天然橡胶，加工环境良好。

(四)具体实施方式

1.原材料

高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)

采用负载钛催化剂催化异戊二烯聚合而成，反式-1，4-结构含量≥97％。

聚丙烯(PP)、纳米SiO₂、马来酸酐、苯乙烯、过氧化二异丙苯等材料均为常见市售品。

2.并用胶制备工艺

先在开炼机上对TPI进行塑炼，待TPI塑炼充分后加入MAH、St、DCP、纳米SiO₂混炼均匀，再加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、促进剂、硫磺，薄通4-6次后下片制得母炼胶，再与PP共混，动态硫化制得TPI/PP热塑性弹性体。

下列表1为本发明的5个实施例配方，表2为5个实施例胶料所获取的基本性能。

表1实施例材料的基本配方

表2实施例的基本性能

从表2可以看出，采用MAH/St/DCP接枝、交联改性TPI/PP/纳米SiO₂共混体系后，热塑性弹性体的回弹率基本不变；随着MAH/St/DCP质量分数的增加，热塑性弹性体的硬度略有提高，断裂拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率呈现先上升后下降的趋势，但其拉伸强度和撕裂强度始终优于未采用MAH/St/DCP接枝、交联的TPI/PP/纳米SiO₂热塑性弹性体；当MAH/St/DCP质量分数＝3.75/1.875/0.375时，综合力学性能最佳。

上述实验结果表明，采用多单体熔融接枝、交联的方法改性TPI/PP/纳米SiO₂热塑性弹性体，显著提高了其综合力学性能。