熱塑性彈性體（TPE）兼有橡膠彈性和熱塑性塑料重復(fù)加工性能，被稱作第三代橡膠。它的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可直接利用擠出、注塑、模壓、吹塑等方法加工成制品，且資源利用率高、可重復(fù)加工、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，因此廣泛應(yīng)用在建筑、電線電纜、汽車、醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等相關(guān)行業(yè)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
尼龍(PA)基TPE根據(jù)制備原理，分為橡塑共混型和化學(xué)合成型兩大類。其中，橡塑共混型彈性體更易加工、性能調(diào)節(jié)范圍寬且生產(chǎn)成本低，近年來(lái)發(fā)展得更為迅速。
一、什么是動(dòng)態(tài)硫化制備技術(shù)？
動(dòng)態(tài)硫化是指將橡膠與不能硫化的熱塑性聚合物如PP、PVC、PA等樹(shù)脂在高溫，高剪切的混合器中熔融共混，在交聯(lián)劑的作用下將橡膠硫化，得到大約尺寸在微米級(jí)別的微粒硫化橡膠相，并均勻分散于樹(shù)脂中，橡膠顆粒均勻分散于塑料基體中的海-島結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定，在加工過(guò)程中不會(huì)發(fā)生物性變化。
動(dòng)態(tài)硫化法制備PA彈性體的過(guò)程涉及到混合物界面作用、動(dòng)態(tài)硫化反應(yīng)、橡膠剪切分散等一系列復(fù)雜問(wèn)題，因此加工工藝和混煉設(shè)備是制備彈性體的核心技術(shù)。
加工溫度要求比所選用樹(shù)脂的熔融溫度高10～30 ℃，以保證兩相熔體黏度接近，同時(shí)需要與硫化劑分解溫度匹配，才能獲得細(xì)致均勻的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合性能。
合理控制混煉時(shí)間?；鞜挄r(shí)間會(huì)影響橡膠交聯(lián)程度、橡膠顆粒的分散以及混合物的降解。
混煉過(guò)程中提高螺桿或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將增強(qiáng)剪切和共混作用，促進(jìn)橡膠相破碎，使橡膠顆粒尺寸減小，分散更均勻，有利于提高材料的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率。但高剪切速率會(huì)使物料溫度升高，導(dǎo)致橡膠硫化速度過(guò)快，不利于橡膠相的破碎分散，會(huì)出現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)粗糙的問(wèn)題。
動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)采用的混煉設(shè)備有開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等。其中，開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)容易控制硫化時(shí)間，還可通過(guò)轉(zhuǎn)矩流變曲線觀測(cè)硫化進(jìn)程，但生產(chǎn)效率不高。擠出機(jī)可以實(shí)現(xiàn)彈性體的工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)且易于控制，但物料停留時(shí)間短，橡膠相硫化程度有限。
動(dòng)態(tài)硫化法制備PA彈性體包括PA /三元乙丙橡膠（EPDM）型、PA /丁腈橡膠（NBR）型、PA /丁基橡膠（IIR）型 和PA /丙烯酸酯橡膠（ACM）型彈性體。
EPDM 是乙烯、丙烯、二烯烴的三元共聚物，分子間內(nèi)聚能低，柔韌性和耐候性較為優(yōu)異。EPDM 常用的硫化體系有硫磺/促進(jìn)劑、過(guò)氧化物/助交聯(lián)劑、酚醛樹(shù)脂/促進(jìn)劑三種，由于硫化機(jī)理的不同，各種硫化體系制備的制品性能也存在差別。
尼龍/EPDM彈性體的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率通常會(huì)隨著橡膠相交聯(lián)程度的增加而增加。
NBR 分子鏈具有較強(qiáng)的極性，是一種耐溶劑性極好的彈性體，可在120 ～ 150 ℃下長(zhǎng)期使用，且與PA相容性較好，二者動(dòng)態(tài)硫化后可以制備出具有優(yōu)異耐溶劑性、彈性和加工性能的尼龍彈性體。
IIR 的氣密性優(yōu)異，氣體阻隔性能比天然橡膠高10 倍，與傳統(tǒng)IIR 輪胎內(nèi)胎材料相比，采用IIR/PA 型彈性體可使內(nèi)襯層氣密性提高7 ～ 10 倍，同時(shí)減重80%，高氣密性和輕量化是輪胎的發(fā)展趨勢(shì)。與EPDM/PA 型彈性體一樣，IIR 和PA 共混時(shí)也存在相容性差的問(wèn)題。共混時(shí)需要加入增容劑。
ACM 是丙烯酸烷基酯為主單體的聚合物，飽和主鏈結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈的極性酯基賦予了它優(yōu)異的耐熱氧、耐候和耐油性能，使用溫度高達(dá)150 ～ 175℃，它與PA 的動(dòng)態(tài)硫化是近年來(lái)PA彈性體研究的熱點(diǎn)之一。
不僅是力學(xué)性能，PA/ACM型彈性體的耐油、耐高溫性能也與ACM 硫化程度有關(guān)。由于ACM 和PA 相容性較差，制備PA/ACM型PA彈性體時(shí)也需改善界面作用、提高兩相相容性。
橡塑兩相相容性及相態(tài)演變是PA彈性體制備過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，將分子設(shè)計(jì)、原位增容和動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)結(jié)合，采用多種手段確定PA彈性體的結(jié)構(gòu)和相態(tài)轉(zhuǎn)變將有利于改善性能。
應(yīng)用領(lǐng)域展望：耐油、醫(yī)用、再進(jìn)一步發(fā)展到高阻隔和耐油/耐高溫，PA彈性體的種類日漸增多，今后將進(jìn)步一開(kāi)發(fā)高附加值的PA彈性體材料，如導(dǎo)電和阻燃型PA彈性體。
工業(yè)化設(shè)備改進(jìn)展望：工業(yè)化生產(chǎn)仍存在問(wèn)題，使用傳統(tǒng)雙螺桿擠出機(jī)時(shí)物料停留時(shí)間短，體系難以實(shí)現(xiàn)全硫化并均勻分散，未來(lái)需要進(jìn)一步對(duì)工藝及設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，包括對(duì)螺桿參數(shù)（長(zhǎng)徑比、轉(zhuǎn)速、機(jī)頭壓力）、螺桿組合、喂料方式及工藝流程的優(yōu)化。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦彈性體網(wǎng)）：PA型TPV種類及動(dòng)態(tài)硫化制備工藝
