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在綠色環保的大環境下,免硫化、可重復使用的熱塑性彈性體TPE,具有省能耗、省資源、高生產效率等特點,其年增長率高達6%。在這一背景下,制品生產商采用新型熱塑性彈性體材料的用途在逐漸擴大,但隨之而出現的一些材料問題,如成型品表面粗糙、制品變形等也有所增加。下面具體分析下熱塑性彈性體材料的常見問題和成型加工的缺陷及對策。
一、熱塑性彈性體材料有關的問題及其對策
來自熱塑性彈性體材料的主要的問題:
1.1 熱塑性彈性體白化
白化是指穩定劑等配合劑遷移至成型品的表面,其表面像噴上粉一樣呈現出一種白色現象。其原因主要是由于穩定劑過量配合或與聚合物不相容而引起的。因此,應選擇與聚合物相容性良好的穩定劑或將穩定劑的用量控制范圍。其次,更換成相對分子質量高的穩定劑也是十分有效的。
另外,也有通過遷移至成型品表面發揮其功能的穩定劑。例如,抗靜電劑、潤滑劑等。對這種穩定劑來講,選擇即使遷移也難以出現白化的穩定劑是非常必要的。
熱塑性彈性體在一般的環境下使用時很少會出現白化的問題,但在高溫、潮濕、戶外長期使用的場合,為提高耐久性在配合上追加耐熱穩定劑(防老劑)、耐侯穩定劑是十分必要的。特別是高溫下,因其極易引起遷移,所以穩定劑的選擇也是相當重要的。
1.2 熱塑性彈性體發粘
與樹脂相比,軟質熱塑性彈性體表面更容易產粘的現象。其原因主要是因老化而生成低相對分子質量聚合物和增塑劑、穩定劑遷移至表面而引起的。但無論屬哪種 情況,采用紅外光譜法(IR)等分析手段,通過分析發粘成分便能夠比較容易地確定出與此相關的物質。
從材料本身的角度看,通常發黏是填充油過量,尤其是超低硬度的TPE-S,或者TPV。對于TPV,如果硫化程度不夠,也很容易發粘。
發粘主要是成型溫度過高,聚合物因熱分解而形成低相對分子質量物質的緣故。盡管成型機的設定溫度本身未達到熱分解溫度,但在成型工藝中的剪切生熱有時也會 使其暫時達到高溫。作為其對策,降低成型溫度、低剪切化,用氮氣凈化成型機液壓缸體內部都是十分有效的。另外,在成型機暫停時,膠料長時間以熔融狀態置留 在成型機的模腔內,有時也會因熱老化而發粘。
另外,在高溫下使用的制品很容易出現發粘的現象。因此,穩定劑、軟化劑種類的選擇和用量的確定是非常重要的。
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1.3 熱塑性彈性體老化
與無機材料和金屬材料相比,高分子材料的耐熱、耐紫外線性較差(比較容易老化)。多數制品因老化而使其機械特性明顯降低,外觀質量變差。通過配合耐熱、耐候性等穩定劑,在一定程度上可以抑制老化現象的產生。
從熱塑性彈性體角度看,SBS的TPE則很容易老化,而氫化度高的SEBS,則比較耐老化。相對來說TPV的耐老化更好些。
二、熱塑性彈性體擠出成型有關的問題及其對策
近年來,在環保大背景下,加快了烯烴類熱塑性彈性體材料替代軟質聚氯乙烯樹脂的步伐。但采用軟質聚氯乙烯用擠出機進行烯烴類熱塑性彈性體的擠出成型時、不能夠順利成型的實例還是比較多。對含結晶性樹脂的烯烴類熱塑性彈性體的塑化來講,采用長徑比L/D在22以上、螺桿壓縮比 在3以上的擠出機是非常必要的。但由于軟質聚氯乙烯用擠出機一般的L/D是在20以下,壓縮比是在2.5以下,所以不能使烯烴類熱塑性彈性體充分地達到塑化,這樣在成型品的擠出過程中就經常會出現表面粗糙、未熔融樹脂呈異物狀的不良現象。因此,選擇適合于材料的擠出成型機也是十分必要的。
