專利名稱：一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝及設備，屬高分子材料領域，特別涉及新型熱塑性彈性體材料。
背景技術：
橡校類材料是重要的高分子材料，廣泛用于國民經濟和科學技術各領域。橡膠需要硫化加工才具有實用性，而傳統的橡膠硫化加工屬熱固性材料加工，其加工工藝復雜，勞動強度大并污染環境。因此，動態全硫化熱塑性橡膠引起了人們的極大興趣，因為這種材料既具有橡膠的彈性特性，又具有熱塑性材料的易加工成型特性。
目前國內有少數單位涉及動態全硫化熱塑性橡膠生產，但采用的是多步法工藝，一般是橡塑熔混一次，高量液體助劑需分2～3次加入才動態硫化一次。該多步法工藝復雜，能耗高，收得率低，因反復加熱，導致產品性能波動大(15％以上)，每步都有損耗，故產品產率低。
目前國外采用的是聯機法，實際上是多步法的另一種表現形式，即在多步法的雙螺桿擠出機之前，加用了一個密煉機，在密煉機中完成物料的混合，然后將從密煉機出來的物料加入到雙螺桿機中進行硫化反應，并擠出造粒，生產是間歇式的。
發明內容
為了解決上述多步法和一步法動態全硫化熱塑性橡膠工藝和設備存在的問題，特提出本發明一步法工藝主料和硫化助劑配方及工藝條件，特別涉及高量液體助劑的組成和比例，并根據工藝需要以雙螺桿擠出機為基礎，設計了動態全硫化反應機和相應的助劑液體和固體液化注入裝置，以實現混合主料加入反應機后能將高量液體助劑按序一次性加入反應機中，在規定工藝條件下，使橡膠材料在動態下硫化并以微小顆粒(小于1um)均勻地分散在熱塑性塑料(PP)中，即在該反應機中一步法完成熱塑性橡膠的生產制備。
本發明技術方案如下1、一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，包括原料配方，工藝條件和最終產品，其特征在于按配方三元乙丙橡膠(EPDM) 30～55％聚丙烯(PP) 15～60％石臘油 6～30％石臘油+過氧化二異丙苯(DCP) 3～15％將主原料三元乙丙橡膠(EPDM)和聚丙烯(PP)按EPDM 30～55％，PP15％～60％的比例，經高速攪拌混合約3～5分鐘，加入動態熔混全硫化反應機中，再將高量液體硫化助劑按石臘油6～30％和石臘油+DCP 3～15％的比例，分別經硫化助劑注入裝置加熱和加熱熔化混合，按序注入至動態熔混全硫化反應機中，全部組份于160°～180℃，經充分攪拌熔混，動態全硫化和均勻分散反應，生成熱塑性橡膠產物，再將該產物送至造粒機，制備成顆粒狀熱塑性橡膠產品。
2、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于高量液體硫化助劑按石臘油6～30％和石臘油+DCP 3～5％分別經助劑注入裝置的加熱上罐加熱，通過閥門，進加熱下罐加熱，經液體計量泵和注入嘴，保持液態硫化助劑70°～160℃，分別經三個注入口，按序添加石臘油，石臘油及石臘油+DCP液體混合物至動態熔混全硫化反應機中。
3、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于所說的硫化助劑石臘油+DCP 3～15％混合物，其二者比例DCP/石臘油為1/8-2。
4、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于全部物料組份在動態熔混全硫化反應機中充分攪拌，保持反應機螺桿轉速為10～500轉/分。
5、本發明一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，包括高速攪拌機(1)，動態熔混全硫化反應機(2)，硫化助劑注入裝置(3)和造粒機(4)，其特征在于動態熔混全硫化反應機(2)為機身長/徑(L/D)比大于52的雙螺桿擠出機，設有主料進料筒(5)，硫化助劑注入口(6)，其產物出口端與造粒機(4)連通，硫化助劑注入裝置(3)由攪拌器(9)，加熱上罐(10)，閥門(11)加熱下罐(12)，液體計量泵(13)和注入嘴(14)組成。
6、本發明一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的動態熔混全硫化反應機(2)的主料進料筒(5)設置在機身一端，至少三個助劑注料口(6)、(7)、(8)分布在進料筒(5)軸線至機身2/3長度之間。
7、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的動態熔混全硫化反應機(2)有溫度控制裝置。
8、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的硫化助劑注入裝置(3)的加熱上罐(10)、加熱下罐(12)和液體計量泵均有溫度控制裝置。
9、本發明一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的硫化助劑注入裝置(3)的液體計量泵(13)和注入嘴(14)之間通過帶溫度控制裝置的連接軟管(15)連接。
本發明工藝生產熱塑性橡膠采用動態熔混全硫化反應機和硫化助劑注入裝置，設備簡單有創新，集熔混、高量液體助劑及其按序添加、動態硫化分散反應等多功能于一體，實現一步法完成產品制備。本工藝節省能源50％以上，并且高量液體助劑一次性添加技術，實現一次性液體添加量達50％。產品產率高，質量穩定。而且降低勞動強度，改善勞動環境，有利于環境保護。
圖1、本發明生產工藝使用的設備示意圖具體實施方案本發明生產工藝，從投料到完成全動態硫化及制成顆粒，是連續不斷地進行的。物料在本發明設備中反應過程的時間長短及產量的大小，主要通過控制投料數量和調整螺桿轉速實現的。
現結合設備附圖舉例說明本發明按主料EPDM 43％，PP 18.5％取料，在高速攪拌機(1)中高速攪拌3分鐘，經主料進料筒(5)將其加入動態熔混硫化反應機中，再按石臘油29.5％，石臘油+DCP 9％比例取料，分別加入硫化助劑注入裝置(3)的攪拌器(9)，經加熱上罐(10)加熱至100℃，通過閥門(11)，進入加熱下罐(12)加熱至100℃，使石臘油+DCP全部熔化混合，經帶有溫度控制的液體計量泵(13)、連接管(15)和注入嘴(14)，將液體硫化助劑按序注入反應機(2)中。液體石臘油經硫化助劑入口(6)、(7)注入反應機(2)，石臘油+DCP液體經硫化助劑入口(8)注入反應機(2)中，全部組份物料于170°～180℃，反應機螺桿轉速為400轉/分，經充分攪拌，熔混，動態全硫化和均勻分散反應，生成熱塑性橡膠產物，再將該產物送至造粒機(4)制備成顆粒狀產品。
權利要求
1.一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，包括原料組成及配比，工藝條件和最終產品，其特征在于按配方三元乙丙橡膠(EPDM) 30～55％聚丙烯(PP) 15～60％石臘油 6～30％石臘油+過氧化二異丙苯(DCP) 3～15％將主原料三元乙丙橡膠(EPDM)和聚丙烯(PP)按EPDM30～55％，PP15％～60％的比例，經高速攪拌混合約3～5分鐘，加入動態熔混全硫化反應機中，再將高量液體硫化助劑按石臘油6～30％和石臘油+DCP3～15％的比例，分別經硫化助劑注入裝置加熱和加熱熔化混合，按序注入至動態熔混全硫化反應機中，全部組份于160°～180℃，經充分攪拌熔混，動態全硫化和均勻分散反應，生成熱塑性橡膠產物，再將該產物送至造粒機，制備成顆粒狀熱塑性橡膠產品。
2.根據權利要求1所說的一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于高量液體硫化助劑按石臘油6～30％和石臘油+DCP3～5％分別經助劑注入裝置的加熱上罐加熱，通過閥門，進加熱下罐加熱，經液體計量泵和注入嘴，保持液態硫化助劑70°～160℃，分別經三個注入口，按序添加石臘油，石臘油，及石臘油+DCP液體混合物至動態熔混全硫化反應機中。
3.根據權利要求1一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于所說的硫化助劑石臘油+DCP3～15％混合物，其二者比例DCP/石臘油為1/8-2。
4.根據權利要求1所說的一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝，其特征在于全部物料組份在動態熔混全硫化反應機中充分攪拌，保持反應機螺桿轉速為10～500轉/分。
5.根據權利要求1一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產工藝的一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，包括高速攪拌機(1)，動態熔混全硫化反應機(2)，硫化助劑注入裝置(3)和造粒機(4)，其特征在于動態熔混全硫化反應機(2)為機身長/徑(L/D)比大于52的雙螺桿擠出機，設有主料進料筒(5)，硫化助劑注入口(6)，其產物出口端與造粒機(4)連通，硫化助劑注入裝置(3)由攪拌器(9)，加熱上罐(10)，閥門(11)加熱下罐(12)，液體計量泵(13)和注入嘴(14)組成。
6.根據權利要求5的一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的動態熔混全硫化反應機(2)的主料進料筒(5)設置在機身一端，至少三個助劑注料口(6)、(7)、(8)分布在進料筒(5)軸線至機身2/3長度之間。
7.根據權利要求5所說的一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的動態熔混全硫化反應機(2)有溫度控制裝置。
8.根據權利要求5所說的一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的硫化助劑注入裝置(3)的加熱上罐(10)、加熱下罐(12)和液體計量泵均有溫度控制裝置。
9.根據權利要求5所說的一種一步法動態全硫化熱塑性橡膠生產設備，其特征在于所說的硫化助劑注入裝置(3)的液體計量泵(13)和注入嘴(14)之間通過帶溫度控制裝置的連接軟管(15)連接。
全文摘要
一種一步法全硫化熱塑性橡膠生產工藝和設備，屬高分子材料領域，特別涉及熱塑性彈性體材料。本發明技術特征涉及熱塑性橡膠配方三元乙丙橡膠(EPDM)30～55％，聚丙烯(PP)15～60％，石臘油6～30％，石臘油+過氧化二異丙苯(DCP)3～15％，將主料按配比經高速攪拌加入熔混動態全硫化反應機中，再將高量液體硫化助劑按比例分別經助劑注入裝置，按序注入至動態熔混反應機中，于160℃～180℃，經充分攪拌熔混動態全硫化和均勻分散反應生成熱塑性橡膠產物，再將該產物送至造粒機制備成顆粒狀橡膠產品。本工藝使用的設備簡單有創新，集多功能于一體，一步法完成產品制備。本發明工藝，節省能源，產品產率高，生產效率高，質量穩定。
文檔編號C08J3/24GK1569947SQ20041001310
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月29日 優先權日2004年4月29日
發明者施輝忠 申請人:武漢固德威科技發展有限公司