噸每交聯型熱塑性彈性體TPV共混造粒生產線的設計方案

1、Abstract TPV is today one of the five major engineering plastics, it has broad market prospects. The design on the market demand and use of TPV for a more comprehensive analysis, and detail the performance of the TPV and the blend modified approach.TPV blend granulation production line process is no

2、t complicated, select the widespread use of the twin-screw extrusion granulation method of producing molding TPV aggregates, through formula selection, material balance, equipment selection, process parameters control the whole process process made more in detail.From lower costs, improve performanc

3、e, prospects and other aspects to consider a more rational design of TPV granulation formulation and left potential production equipment,Calculate all the necessary workshop equipment and total investment costs,Draw a flow chart and workshop equipment, floor plan,TPV actual investment and constructi

4、on workshop in all aspects of granulation positive guidance. Keywords: TPV ； granulation blend； modified ； performance； production line ； process design 目錄 摘要 I ABSTRACTII 第一章概述 19 1.1 熱塑性硫化橡膠簡介 19 1.2 熱塑性硫化橡膠的應用和市場現狀 19 1.2.1 熱塑性硫化橡膠材料的應用 19 1.2.2 熱塑性硫化橡膠的市場現狀錯誤！未定義書簽。 1.3 熱塑性硫化橡膠的結構與性能 19 1.3.1 熱塑

5、性硫化橡膠的結構 20 1.3.2 熱塑性硫化橡膠的性能 20 1.4 熱塑性硫化橡膠的改性 21 1.5 熱塑性硫化橡膠共混造粒生產線設計 27 1.5.1 10000t/aTPV 熱塑性硫化橡膠共混造粒生產線簡介27 1.5.2 10000t/aTPV 的增韌改性生產線簡介錯誤！未定義書簽。 1.6 工藝流程敘述 29 1.6.1 注塑加工 錯誤！未定義書簽。 1.6.2 擠塑加工 30 1.6.3 吹塑加工 31 第二章工藝計算 31 2.1 物料衡算 33 2.1.1 計算基準 33 2.1.2 物料衡算 33 2.2 能量衡算 35 2.2.1 電能 35 2.2.2 冷卻水 36

6、2.2.3 耗氣量 36 第三章設備計算 38 3.1 擠出生產線的設備計算 38 3.2 混合機組的設備計算 38 3.3 篩選設備計算 38 3.4 切粒機的計算 38 3.5 其它設備計算 38 3.6 生產線平面布置圖和工藝流程圖說明 39 3.6.1 生產工藝要求 39 3.6.2 設備安轉、檢修 39 第四章主要技術經濟指標 41 4.1主要經濟技術指標錯誤！未定義書簽。 4.1.1 原料消耗定額錯誤！未定義書簽。 4.2 原料的技術參數 41 4.2.1 TPV 主要技術指標 41 4.2.2EPDM 主要技術指標 42 4.2.3PP 主要技術指標 43 4.2.4抗氧劑 30

7、0 主要技術指標 43 第五章工藝參數 44 5.1 配方 44 5.2 工藝控制指標 44 5.2.1 混合 44 5.2.2 共混造粒 45 5.2.3 冷卻切粒 45 5.2.4 篩分 45 5.3 設備參數 45 第六章生產成本估算 48 6.1 固定成本計算 48 6.1.1 設備投資成本 48 6.1.2 機間定員及人員工資 49 6.1.3 機間選址及廠房投資 50 6.2 可變成本計算 51 6.2.1 原料費用計算 51 6.2.2 水電費用計算 51 6.3 生產總成本計算 52 6.3.1 制造費用 52 6.3.2 管理費用 52 6.3.3 銷售費用 53 6.3.4

8、 財務費用 53 6.4 利潤計算 54 6.4.1 銷售收入 54 6.4.2 稅金 54 6.4.3 利潤 54 6.5 主要經濟指標 55 第七章設備一覽表錯誤！未定義書簽。 第八章安全防范與環(huán)境保護錯誤！未定義書簽 8.1 安全方面錯誤！未定義書簽。 8.2 環(huán)保方面錯誤！未定義書簽。 結束語 57 致謝 58 參考文獻錯誤！未定義書簽。 第一章概述 1.1TPV簡介 熱塑性硫化橡膠 英文為Thermoplastic Vulcanizate ），又稱聚烯烴合金熱塑性彈性體，簡稱為 TPV，熱塑性硫化橡膠的中文簡稱為熱塑性橡膠英文Thermoplastic Rubber ），簡稱為TPR

9、，但 這個名稱容易和其它種類的熱塑性彈性體英文為Thermoplastic Elastomer ）相混淆在一起，因為 通常熱塑性彈性體也被大家叫做熱塑性橡膠，尤其是苯乙烯類彈性體，至少在中國似乎TPR已經 成為它的專有名稱了，一提起TPR，就是指以SBS、SEBS等苯乙烯類彈性體為基料的熱塑性彈 性體，這與苯乙烯類彈性體在民用以及終端消費品領域中消耗量之大是分不開的。 熱塑性硫化橡膠的名 稱如果再說 的詳細一點，那應該是熱塑性動態(tài)硫化橡膠 英文為 Thermoplastic Dyamic Vulcanizate ），加了動態(tài)”2字是更具體說明了生產這種熱塑性硫化橡膠的 工藝-動態(tài)硫化，這種工藝

10、指在橡膠和熱塑性塑料熔融共混過程中使橡膠硫化，當然在橡膠在硫化 的同時也不斷與熱塑性塑料相混合，因此被硫化了的橡膠是作為分散相分布在熱塑性塑料連續(xù)相中 簡而言之,TPV可由TPO動態(tài)硫化后得到。與之相對應的熱塑性靜態(tài)硫化橡膠，就是指橡膠按傳統(tǒng) 方法先硫化好，然后通過磨粉設備把硫化好的橡膠磨成粉，最后與熔融的熱塑性塑料共混，理論上 這種方法也能制得性能優(yōu)良的TPV，但到目前為止，只是處于實驗室階段。 1.2TPV的應用和市場現狀 1.2.1熱塑性硫化橡膠材料的應用 汽機工業(yè) 1、汽機密封條、密封件系列； 2、汽機防塵罩、擋泥板、通風管、緩沖器、波紋管、進氣管等； 3、 汽機高壓點火線?？赡?0-

11、40KV電壓，可滿足 UL94 V0阻燃要求； 消費用品 1、手動工具、電動工具、除草機等園藝設備的零部件； 2、家用電器上使用的墊片、零件； 3、剪刀、牙刷、魚竿、運動器材、廚房用品等產品的手柄握把； 4、化妝品、飲料、食品、衛(wèi)浴用品、醫(yī)療用具等產品的各類包裝； 5、各種輪子、蜂鳴器、管件、皮帶等接頭的軟質部件。 6、針塞、瓶塞、吸管、套管等軟膠件； 7、電筒外殼、兒童玩具、玩具輪胎、高爾夫袋、各類握把等。 電子電器 1、各種耳機線外皮，耳機線接頭； 2、礦山電纜、數控同軸電纜、普通及高檔電線電纜絕緣層及護套； 3、電源插座、插頭與護套等； 4、電池、無線電話機外殼及電子變壓器外殼護套； 5

12、、船舶、礦山、鉆井平臺、核電站及其它設施的電力電纜線的絕緣層及護套。 交通器材 1、道路、橋梁伸縮縫； 2、道路安全設施、緩沖防撞部件； 3、集裝箱密封條。 建筑建材 1、動力部件密封條 2、建筑伸縮縫、密封條 3、供排水管密封件、水灌系統(tǒng)控制閥等 TPV有輕微的吸濕特性，應補充干燥，特別是在進行擠塑或吹塑加工前，更要進行干燥。在 把材料放到干燥箱中之前，應當先把干燥器的溫度升高到100 C。然后使TPV在干燥箱中保持 2-3 小時。應避免與相對濕度高的環(huán)境接觸，因為材料會吸收水分，使加工的產品產生空洞。如果在 停機較長的時間之后，在重新開始操作之前，應當把擠塑機筒內所存留的原料排出。在加工T

13、PV 之前和之后，應當把擠塑設備徹底清理干凈。注塑設備或擠塑機機筒應當以機械方式清理或者用聚 乙烯或聚丙烯徹底置換排空。 1.3熱塑性硫化橡膠的結構與性能 1.3.1熱塑性硫化橡膠的結構 1、良好的彈性和耐壓縮變形性，耐環(huán)境、耐老化性相當于三元乙丙橡膠，同時其耐油耐溶劑 性能與通用型氯丁橡膠不相上下。 2、 應用溫度范圍廣 ,易染色的優(yōu)點大大提高 了制品設計的自由度。 3、優(yōu)良的加工性能：可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工，高效、簡單易行，無需 增添設備，流動性高、收縮率小。 4、綠色環(huán)保，可回收使用，且反復使用六次性能無明顯下降，符合歐盟環(huán)保要求。 5、比重輕0.90 0.97 ），外

14、觀質量均勻，表面檔次高，手感好。 基于以上性能特點，TPV在廣泛的應用領域與傳統(tǒng)橡膠材料、其他TPE彈性體 包括 TPRSBS、SEBS、TPU等）材料或 PVC等塑料材料相比，在綜合性能和綜合成本方面都具備一 定的替代優(yōu)勢，從而為制品企業(yè)在產品創(chuàng)新、提升產品附加值、提高競爭力方面提供了新的選擇。 TPV是Thermoplastic Vulcanizate的簡稱，中文名稱為熱塑性三元乙丙動態(tài)硫化彈性體或熱 塑性三元乙丙動態(tài)硫化橡膠，是高度硫化的三元乙丙橡膠EPDM微粒分散在連續(xù)聚丙烯 PP相中組 成的高分子彈性體材料。TPV常溫下的物理性能和功能類似于熱固性橡膠，在高溫下表現為熱塑性 塑料的特

15、性，可以快速經濟和方便地加工成型。TPV熱塑性三元乙丙動態(tài)硫化彈性體/橡膠將硫化 橡膠材料通過動態(tài)硫化使三元乙丙橡膠EPDM以低于2微M尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基 體中，把橡膠與塑料的特性很好的結合在一起，得到綜合性能優(yōu)異的高性能彈性體材料。 TPV熱塑性三元乙丙動態(tài)硫化彈性體 /橡膠的主要性能： TPV易于焊接、可重復使用、環(huán)保無毒。 TPV熱塑性三元乙丙動態(tài)硫化彈性體 /橡膠的主要特點： 1、優(yōu)異的抗老化性能和良好的耐候、耐熱性能； 2、優(yōu)異的抗永久變形性能； 3、優(yōu)異的抗張強度、高韌性和高回彈性； 4、優(yōu)異的環(huán)保性能和可重復使用； 5、優(yōu)異的電絕緣性能； 6、硬度范圍廣泛； 7、使

16、用溫度范圍廣泛； 8 顏色多樣化，有全透明、半透明、淺色系列，著色容易，容易加工成型； 9、可與PP、PA、PC、ABS、PS、PBT、PET等多種材料共注射或擠出成型。 1.3.2熱塑性硫化橡膠的性能 1）注塑加工 TPV的熔體粘度比許多種普通熱塑性材料更大，在加工時，需應用較大的注料嘴、注料口、 流道和澆口，還需要采用高的注射壓力和較快的注射速率，以提高充模速度和減少飛邊，此后在較 高的壓力下有一個短的保持時間，使之足以將澆料口凍結。注射螺桿的速度應當是 100至200轉/ 分，背壓力在不需要混合時應當盡可能低。 2）擠塑加工 不需要真空定徑。建議采用長徑比為28比1或更大比例的擠塑機。通

17、常單段螺桿比為3比1 左右，如果需要用篩網組合，可用20至60網目的篩網。最好將熔體溫度保持在規(guī)定范圍的下限， 使擠塑產品的質量最優(yōu)。 3）吹塑加工 TPV機械操作條件要求與注塑和擠塑所規(guī)定的相同。模具設計、型坯尺寸、加工周期時間、 以及壁厚均勻等吹塑加工因素都與制件的幾何形狀有很大的關系。熔體加熱過度將使牽伸比下降， 應當避免過熱。 2 熱塑性彈性體TPR 熱塑性彈性體TPR，TPE是一種具有橡膠的高彈性，高強度，高回彈性，又具有可注塑加工 的特征，具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，有優(yōu)良的著*，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫 性，加工性能優(yōu)越，無須硫化，可以循環(huán)使用降低成本，既可以二次注塑成

18、型，與PP、PE、 PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨成型。 熱塑性彈性體既具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，可謂是塑料和橡膠 優(yōu)點的優(yōu)勢組合。熱塑性彈性體正在大肆占領原本只屬于硫化橡膠的領地。近十余年來，電子電 器、通訊與汽機行業(yè)的快速發(fā)展帶動了熱塑性彈性體市的高速發(fā)展。 熱塑性彈性體TPE ）具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。由于不需 經過熱硫化，使用通用的塑料加工設備即可完成產品生產。這一特點使橡膠工業(yè)生產流程縮短了 1/4，節(jié)約能耗25%40%，提高效率10倍20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術革命。 TPR , TPE的優(yōu)點 1

19、. 可用一般的熱塑性塑料成型機加工，不需要特殊的加工設備。 2. 生產效率大幅提高?？芍苯佑孟鹉z注塑機硫化，時間由原來的20min左右，縮短到1min以 內；由于需要的硫化時間很短，因此已可用擠出機直接硫化，生產效率大幅提高。 3. 易于回收利用，降低成本。生產過程中產生的廢料 逸出毛邊、擠出廢膠)和最終出現的廢 品，可以直接返回再利用；用過的 TPE舊品可以簡單再生之后回收利用，減少環(huán)境污染，擴大再 生資源來源。 4. 節(jié)能。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時間很短，可以有效節(jié)約能源。以高壓軟管生 產能耗為例：橡膠為188MJ/kg，TPE為144MJ/kg，可節(jié)能達25%以上。 5. 應用

20、領域更廣。由于TPE兼具橡膠和塑料的優(yōu)點，為橡膠工業(yè)開辟了新的應用領域。 6. 可用于塑料的增強、增韌改性。自補強性大，配方簡化，配合齊嘆寸聚合物的影響制約小， 質量性能更易掌握。但TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范 圍受到限制。同時，壓縮變形、彈性回復、耐久性等同橡膠相比較差，價格上也往往高于同類橡 膠。盡管如此，TPE的優(yōu)點仍十分突出，各種新型的TPE產品也不斷開發(fā)出來。作為一種節(jié)能環(huán) 保的橡膠新型原料，發(fā)展前景十分看好。 透明系列 transparency series ) GP100 應用范圍：普通透明玩具、運動器材等。 Common tran spar

21、e ncy toys, sport equipme nt etc. 產品性能：較好的透明性、彈性以及比較低的價格，具有廣闊的設計空間。 Good tran spare ncy, flexibility and low price , have widely desig n space. 透明系列 transparency series ) GP200 GP210 應用范圍：高檔、高透明玩具，吸盤用料、運動器材以及密封圈等。 Slap-up and ultra tran spare ncy toys, adult thin gs, cupula material, sport equipme n

22、t and seal rings etc. 產品性能：硬度范圍廣，從超軟到90A。極佳的透明性、光澤度，以及舒適的手感，具有良好 的抗紫外線、耐候性、耐高溫，長期用于戶外。 Hardn ess rang is from ultra soft to 90A. Preferably tran spare ncy, shine and good touch feeli ng, being widely used in adult thin gs. Have ing good UV radiati on, high temperature resista nt, weather resista nt.

23、 射粘系列 overmolding series ) GP310 GP320 GP330 應用范圍：家電外殼、手柄、握把等 Electric crust, han dle grip etc. 產品性能：極好的手感，與硬膠 ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66等黏結牢固。防滑省力，并 且易于著色和加工，具有廣泛的設計空間 Good touch feeli ng, and overmoldi ng with ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66 etc fast ness. Skid resisti ng and save labour, east to proce

24、ss and color, have widely desig n space. 涂油系列 Eeay-painting series ) GP410 GP420 GP430 PVC。 應用范圍：各類涂油玩具、日常用品等，廣泛取代 Eeay-pa inting toys, daily thin gs,etc, widely substitute PVC. 產品性能：低廉的價格，取代PVC的首選，健康、安全、環(huán)保，易于涂油。 Low price, firstly substitute PVC, healthy, safety, recycled, easy to eeay-pa inting 通用

25、系列 all-purpose series ）GP510 GP520 GP530 應用范圍：文具、運動器材、密封圈、手柄等 stati on ery, sport equipme nt, seal rin gs, han dle grip etc. 產品性能：極好的手感，良好的抗紫外線、耐化學性并且易于著色和加工，具有廣泛的設計空 間。 Good touch feeli ng, good UV and chemical resista nte east to process and color, have widely desig n space. 功能系列 GP620（TPEE 應用范圍：密

26、封圈、汽機配件、把手、齒輪等。 Seal rin gs, automotive parts, han dle grip,gear wheel etc. 產品性能：具有良好的減震性、抗壓縮性、電絕緣性、鋼性等。 Have good vibrati on absorba nee, good compressi on set property, good electrical in sulti on, good rigidity etc. 中美跨太平洋直達國際光纜TPE ） 中美跨太平洋直達國際光纜TPE ）已開工建設，據美聯社報道，這條海底光纜將被命名為跨 太平洋高速通道” TransPacifi

27、c Express ），長達1.1萬英里，能夠同時處理相當于6200萬個通 話的數據量。個人用戶的數據傳輸速 度最高將可以達到每秒10Gb。光纜將于在2008年7月竣工投入使用。長度約 2.6萬公里的 TPE光纜總投資為5億美元，由中國網通、中國電信、中國聯通、中華電信、韓國電信和美國 Verizon共同承建，是我國目前容量最大、跨度最長、技術最先進的海底光纜系統(tǒng)。作為中美之間 的第二條海底光纜，TPE也是世界上首條海底高速直達光纖電纜。光纜建成后將顯著提高跨太平洋 傳輸帶寬，滿足從亞洲地區(qū)到美國的寬帶通信業(yè)務增長需要。 TPEE TPEE相比，TPEE壓縮模量與拉伸模量要高得多用相同硬 度的

28、TPEE和TPU制作同一零件前者可以承受更大的負載。在室溫以上，TPEE彎曲模量很高， 而低溫時又不象 TPU那樣過于堅硬因而適宜制作懸臂梁或扭矩型部件，特別適合制作高溫部件。 TPEE低溫柔順性好低溫缺口沖擊強度優(yōu)于其他TPE，耐磨耗性與TPU相當。在低應變條件下， TPEE具有優(yōu)異的耐疲勞性能且滯盾損失少，這一特點與高彈性相結合，使該材料成為多次循環(huán)負 載使用條件下的理想材料，齒輪、膠輥、撓性聯軸節(jié)、皮帶均可采用。 2.熱性能，TPEE具有優(yōu)異的耐熱性能，硬度越高，耐熱性越好；TPEE在110140 C連續(xù) 加熱10h基本不失重，在 160 C和180 C分別加熱10h，失重僅為 0.05

29、%和0.1%，因而TPEE的 使用溫度非常高，短期使用溫度更高，能適應汽機生產線上的烘漆溫度（150160 C ，并且它在 高低溫下機械性能損失小。TPEE在120 C以上使用，其拉伸強度遠遠高于TPU此外TPEE還具 有出色的耐低溫性能，TPEE脆點低于-70 C并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40 C 下長期使用。由于 TPEE在高、低溫時表現出的均衡性能，它的工作溫度范圍非常寬，可在-70 200 C使用。 3耐化學介質性，TPEE具有極佳的耐油性，在室溫下能耐大多數極性液體化學介質（如酸、 堿、胺二醇類化合物 ，但對鹵代烴（氟里昂除外 及酚類的作用卻無能為力，其耐化學品的

30、能力隨 其硬度的提高而提高。TPEE對大多數有機溶劑、燃料及氣體的抗溶脹性能和抗?jié)B透性能是好的， 對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁腈膠等耐油橡膠的1/31/300但TPEE耐熱水性較 差，添加聚碳酰亞胺穩(wěn)定劑可以明顯改善其抗水解性能。 4. 耐候性與耐老化性，TPEE在很多不同條件下，如在水霧、臭氧、室外大氣老化等條件 下，化學穩(wěn)定性優(yōu)良。象大多數彈性體一樣，在紫外光作用下會發(fā)生降解，因此對于室外應用或制 品受陽光照射的條件，配方中應添加紫外光防護助劑，其中包括炭黑和各種顏料或其它屏蔽材料。 此外TPEE還具有不同程度的水解性。 TPEE產品應用:TPEE主要用于要求減震、耐沖擊、耐曲

31、撓、密封性和彈性、耐油、耐化學品 并要求足夠強度的領域。如：聚合物改性、汽機部件、耐高低溫電線護套、液壓軟管、鞋材、傳動 皮帶、旋轉成型輪胎、撓性連軸節(jié)、消音齒輪、電梯滑道、化工設備管道閥件中的防腐耐磨耐高低 溫材料等。 熱塑型彈性體TPEE介紹以及LG KEYFLEX 的具體應用領域 參考中國橡膠網） TPEE是通過對苯二甲酸1,4-丁二醇 及聚丁醇共聚而成，其硬段比例增大可增強物理剛性和 化學穩(wěn)定性，軟段比例增大可提高柔韌性和低溫性能。 KEYFLEX BT是LG化學公司為其工程熱塑性彈性體所注冊的商品名稱。它是一種酯體系熱 塑性彈性體（Thermoplastic elastomers，其

32、柔軟性與彈性恢復力酷似橡膠，而機械性強度、耐熱 性及耐候性方面比橡膠優(yōu)秀。不經過硫化工程，與普通熱塑性樹脂相同，以易于成型加工的樹脂根 據通常聚酯合成方法妥當調整軟鏈段的共聚物量，從而形成適合各種用途的柔軟性與機械性材質。 具有的特性： 1.良好的抗蠕變，抗沖擊和抗疲勞性能。 2高沖擊強度和良好的低溫柔韌性。 3溫度上升時保持良好的性能。 4良好的對化學物質，油品，溶劑和天氣的抵抗能力。 5高抗撕裂強度及高耐摩擦性能。 6易加工且具經濟性。 7. 良好的可回收性。 常見牌號： BT-1040D : KEYFLEX BT-1040D 具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度，但它的耐熱 性和耐候性

33、比橡膠好。所有等級的KEYFLEX BT都是嵌段共聚物，由聚丁烯一對苯二酸鹽的硬 結 晶體）段和基于長鏈的聚醚乙二醇軟非結晶的）段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。 應用：軟管套，以及液壓軟管帶、管道、密封材料 BT-1047D : KEYFLEX BT-1047D 具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度。 應用：體育用品的薄膜及部件等，包括高爾夫球的表皮層 BT-1055D : KEYFLEX BT-1055D 具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度。 應用：成型材料、汽機部件、帶類、軟硬管道。 BT-1063D : KEYFLEX BT-1063D 具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強

34、度。 應用：燃料水槽part、密封劑、各種齒輪類、鍵區(qū)、電話天線、Phos類、壓縮彈簧、管覆 層、Inline-skate roller BT-1072D : KEYFLEX BT-1072D 具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度。 應用：齒輪、軸承、電話線包線。 另還有各款硬度：1028D，1030D，1033D，1035D，1045D，1068D 擠出級系列：1140D，1155D，1163D，1172D PEI PEI （聚醚酰亞胺 是琥珀色透明固體，不添加任何添加劑就有固有的阻燃性和低煙度， 氧指數為47%，燃燒等級為 UL94-V-0級，密度為1.281.42g/cm3 。PEI具

35、有很強的高溫穩(wěn)定 性，即使是非增強型的 PEI，仍具有很好的韌性和強度。因此利用PEI優(yōu)越的熱穩(wěn)定性可用來制作 高溫耐熱器件。具有優(yōu)良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，并可透過 微波。PEI還有良好的阻燃性、抗化學反應以及電絕緣特性。玻璃化轉化溫度很高，達215 C。 PEI還具有很低的收縮率及良好的等方向機械特性。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強 改性的目的；也可和其它工程塑料組成耐熱高分子合金，可在-160180 C的工作溫度下長期使 用。 美國保險商實驗室規(guī)定聚醚亞胺樹脂的長期使用溫度是338T和356T根據等級），燃燒等級 達到UL94V 010密耳厚度。

36、）氧指數達 47,聚醚酰亞胺符合飛機內件要求的FAA阻燃性和熱 稀放性的材料標準。它的玻璃化轉變溫度為419F，并允許在392F下間斷使用，在更高溫度下， 產生短期偏移。在 356T下，拉伸溫度和撓曲模量分別在41和2068MPa以上。用玻纖、碳纖維增 強的材料在接近玻璃態(tài)轉變溫度下，具有更高的強度和剛度。 聚醚酰亞胺在高溫和應力下的長期抗蠕變性允許其在許多結構設備中代替金屬和其它材料。在 可變溫度、濕氣和頻率條件下表現出很好的電性能。在GHz頻率下的低損耗因數使聚醚酰亞胺具 有高的微波可穿性。它的離子型污染物低水準，在250F100% R . H .和207kPa下120小時用水 提取后的導

37、電率，在 20兆歐以上，它可用作電子傳感器元件的絕緣材料。 PEI是優(yōu)良的涂層和成膜材料，能形成適用于電子工業(yè)的涂層和薄膜，并可用于制造孔徑 0.1 （im具有高滲透性的微孔隔膜。還可用作耐高溫膠粘劑和高強度纖維等。 1.4熱塑性硫化橡膠的改性 通過以上介紹可以看出，熱塑性硫化橡膠的綜合物理機械性能非常優(yōu)秀，因此被 非常廣泛地應用于各個生產部門。但是熱塑性硫化橡膠也存在某些性能上的缺陷，如 成型收縮率較大，使得制品容易變形；不耐紫外線；熔點不很高，在加工中易受熱分 解；韌性低，缺口敏感性大；相對密度較大，不透明，不耐酸等。因此，在不少較為 苛刻的條件下，仍然滿足不了使用要求，這就是不斷對其改性

38、的原因。主要通過物理 和機械的方法在熱塑性硫化橡膠中加入無機或有機物質，或將不同類高分子聚合物與 其進行共混，或用化學方法實現熱塑性硫化橡膠的共聚、接枝、交聯，或將上述各種 方法聯用、并用，以提高其流動性、摩擦磨損性能、剛性、強度、電鍍性、介電性、 缺口敏感性、提高抗沖擊性，以達到使材料的成本下降，成型加工性能或最終使用性 能得到改善，或在電、磁、光、熱、聲、燃燒等方面被賦予獨特功能等效果。 熱塑性硫化橡膠常用的改性方法如下。 (1化學改性 利用接枝、嵌段等手段在 TPV 分子鏈上引入所需要的鏈段的方法。 在保持熱塑性硫化橡膠其他各項性能均衡的同時，強化或賦予材料特定的某些使用性 能。例如用于

39、汽機工業(yè)部件的熱塑性硫化橡膠，往往對其耐候性以及耐紫外線穩(wěn)定性 很高，經過改性的材料在600kJ/m2氙燈照射下，顏色改變不超過 2 3 E。 (2物理改性 增韌改性 目前國內外 TPV 增韌改性方法主要是共混改性。一般有兩種方法， 其一是加入彈性體，以提高熱塑性硫化橡膠的韌性，改善其沖擊強度。常用的彈性體 有EPDM、BR、SBR、TPUR(熱塑性聚氨酯橡膠 、丙烯酸酯類彈性體等。其中 TPUR 是如今公認的最有效的 TPV 的彈性體類抗沖擊改性劑。另一種增韌方式則為非彈性體 增韌，即選用綜合性能優(yōu)良的韌性或剛性材料與熱塑性硫化橡膠進行摻混，常見的有 尼龍或共聚尼龍等。彈性體對于熱塑性硫化橡

40、膠來說并不是最理想的抗沖擊改性劑， 因為在其加入后，其沖擊韌性的提高是以其他力學性能的下降為代價的。所以，人們 為了不損害其他力學性能的同時又能提高韌性，采用共混非彈性體的材料具有很好的 效果。 增強填充改性 填充改性就是在塑料成型加工過程中加入無機填料或有機填料， 使塑料制品的原料成本降低達到增量目的，或使塑料制品的性能有明顯改變，即在犧 牲某些方面性能的同時，使人們所希望的另一些方面的性能得到明顯提高。一般使用 的是在樹脂中添加無機物如玻璃微珠、滑石粉、云母、碳酸鈣、玻纖、鈦酸鉀、碳纖 維等來進行增強填充改性，以提高聚合物的強度、剛性和熱變形溫度，并降低成本。 其他改性 主要是針對熱塑性硫

41、化橡膠的耐磨、阻燃、耐候性等性能的改善。 TPV 摩擦系數較大，在許多傳導零部件中的應用受到一定限制，國內外采取多種改性 方式，開發(fā)出 TPV 自潤滑復合材料。目前 TPV 自潤滑材料開發(fā)已成為 FOM 改性研究 方向之一。TPV比較易燃燒，國外開發(fā)出多種牌號的 TPV阻燃劑和阻燃TPV產品，國 內目前在此方面起步較晚。國內研究表明，最適合制備阻燃 TPV 的阻燃劑為三聚氰 胺、聚磷酸銨和季戊四醇雙磷酸酯三聚氰銨鹽等。阻燃 TPV 可以通過擠出造粒工藝生 產，其工藝條件與普通 TPV相同，也可以采用注射、吹塑、模壓等成型工藝進行成 型。熱塑性硫化橡膠的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較差，導致材料的力學性能

42、迅速下降，失 去使用價值，限制了其在諸多方面的應用，因此改善熱塑性硫化橡膠耐候性具有重要 的意義。 1.5熱塑性硫化橡膠共混造粒生產線設計 1.5.1 10000t/aTPV的熱塑性硫化橡膠共混生產線簡介 TPV共混改性工藝與配方設計 （1）配方 PP 30 份 充油EPDM 適量 超細滑石粉適量，其它助劑適量。 a）環(huán)烷油用量對性能的影響分析如下： 這是由于EPDM的分散程度和界面層結構是影響 EPDM/ PP -TPV性能的內在因素，PP 與EPDM的表面張力和溶解度參數都很相近，采用動態(tài)硫化工藝加工時其共混效果主要 取決于動力學因素，如：粘度、溫度、剪切力和時間等。在PP熔融溫度下，EP

43、DM粘 度遠大于PP粘度，與PP不具備粘度相近的共混原則。但 EPDM的粘度隨充油量的增 加而明顯下降，且當充油質量分數在 20唏口 30%寸，粘度隨溫度變化明顯。由于 PP的 熔融溫度不小于160 C,因此，只有當EPDM勺充油質量分數大于20 %時，在PP熔融 溫度下，EPDM與 PP的粘度才較接近，提高EPDM及 PP的相容性及分散性，但添加的 油與PP相容性較差,過量的油會影響PP的性能。故EPDM的最佳充油質量分數為 20 %30 %。 b） PP種類與用量 流動性）對性能的影響分析如下： 能提供良好的拉伸強度及硬度，同時使得材料具有較好的加工性能，擴大其應用范 圍。同時隨PP的MF

44、R增大，EPDM/ PP的力學性能提高。原因是高 MFR的PP能在較 低溫度下與充油EPDM熔融共混，其相同粘度共混溫度的范圍更寬，這有利于EPDM充 分分散到PP中；雖然小本體粉狀PP的力學性能比粒狀PP差，但用小本體粉狀PP生 產TPV其性能與用粒料PP性能相當。這是因為粉狀PP在EPDM塑煉充油時添加均 勻，有利于EPDM與 PP共混均勻。 c）橡塑組分的選擇對性能的影響分析如下： 加入EPDMB，相對于PP而言，共混物分子的內聚力下降，模量降低，從而使拉伸強 度和彎曲強度降低，但EPDM勺加入降低了 PP的結晶度，細化了 PP的球晶結構，并有 利于應力的均勻分布和松弛，故提高了共混物的

45、沖擊強度，當EPDM勺用量超過30份 時，共混物的沖擊強度呈現下降的趨勢。一般而言，隨著橡塑比的降低， EPDM/P 共混 物的模量、拉伸強度、壓縮永久變形、100%t伸應力和硬度均有所增大，扯斷伸長率 是先增大后減小，耐溶劑性和加工流動性提高。 比未交聯增加30倍，橡膠抽出質量分數為2.5%。根據CP Rander理論，橡 膠溶劑抽出質量分數低于3%寸，橡膠已達到高度交聯狀態(tài)，由此說明，DCP質量分數 為1.5 %時EPDM/ PP已完全動態(tài)硫化。 e）超細滑石粉 在EPDM增韌改性PP體系中，普通滑石粉對 PP起輔助補強作用。但在 EPDM/ PP - TPV體系中添加3 %滑石粉就使拉伸

46、強度和斷裂伸長率急劇下降。這是因為滑石粉在 TPV體系中，流動性較差，不易分散在基體中。而選擇一種超細活性滑石粉，則隨著 超細滑石粉添加量的增加，TPV材料的斷裂伸長率、拉伸強度均增加，當添加量為 12 %左右時，達到極大值。此后，隨滑石粉添加量增加，這兩種性能急劇下降。這可 能是由于超細滑石粉并不是以分散相形式直接分散在PP基體上，而是在EPDM交聯時 作為交聯中心使EPDM分散更細小、更均勻，這種包核結構有效地降低了EPDM分散粒 徑，從而減小了 EPDM微細顆粒間間距，既增韌 TPV又可提高其應力。 工藝 配料一混合一擠出一冷卻一切粒一篩分一包裝 按配方設計比例稱量各種原料，投入高速混合

47、機中混合，在80100 C下攪拌 1015mi n,使物料分散均勻，置于螺桿擠出機中共混擠出、冷卻、切粒、干燥、成 型。擠出機料筒各區(qū)段溫度分別為后部155165C、中部165175C、前部175 185C ;螺桿轉速 200240r/min。 TPV合金化的目的是希望得到綜合性能優(yōu)異的工程塑料，PE具有較好的韌性和加 工成型性。TPV/DPE共混，可以提高TPV的產品的尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊強度，可制 造剛柔結合的合金材料，用于儀表傳動部件和自潤滑制品。 TPV/HDPE合金的特點： 流動性得以改善。在TPV加入一定比例的HDPE使其加工流動性有較大提高， 改善了 TPV的加工性能。 密度有所下

48、降。TPV/HDPE合金的密度比純TPV小10%左右。 TPV/HDPE的耐候性較TPV好。 TPV與HDPE的相容性很差，完全不相容，加入馬來酸酐接枝PE作為相容劑，使 HDPE顆粒細化，均勻分散在 TPV基體中，促使TPV與HDPE兩相的相容性得到明顯 改善。TPV/HDPE共混體系，隨相容劑用量的增加，其缺口沖擊強度隨之上升，超過 10%后，共混體系的沖擊強度則隨之有下降趨勢。 相關性能：拉伸強度為 3842MPa；缺口沖擊強度1012kJ/m2。 0.4 (2工藝 配料一混合一擠出一冷卻一切粒一篩分一包裝 按配方設計份數稱混合，投進高速混合機內在8090C下攪拌510min,使物料 分

49、散均勻，在雙螺桿擠出機熔融擠出；擠出機L/D比在2028;螺桿的壓縮比(進料 口面積與出料口面積之比 為2. 5: 13. 5: 1;壓縮段、均化段都較長，均化段的 槽深比一般擠出機螺桿淺一些；擠出機料筒溫度控制為：送料段140160C，熔融段 160175C，計量段175185C，機頭溫度175185C，口模溫度180185C ；螺桿 轉速 140 180 r/ min。 TPV是高密度、高結晶性的線性聚合物，具有耐磨、堅硬、耐疲勞、易加工和制 品尺寸穩(wěn)定等性能。但是TPV脆性大，抗沖擊性能差，限制了 TPV制品的應用范圍。 熱塑性彈性體則具有優(yōu)良的韌性，與TPV共混有一定的相容性。為了更好

50、地改善 TPV /TPU共混體系的界面張力、兩相間的黏結力，提高兩者的相容性，添加PE-g-MAH 相容劑是必要的。 增韌TPV的特性： 彈性體增韌TPV的顯著特點是使TPV的低溫韌性得到大幅度提高，選擇合適的彈 性體用量，可制造出既有一定剛性又具有一定韌性的改性TPV,其次是由于彈性體的加 入，使得共混體流動性與 TPV比，有不同程度的下降，在加工過程中可采用適當提高 溫度或添加潤滑劑等辦法解決。 TPV/TPU共混體系的抗沖擊強度隨TPU量的增加而增大，而拉伸強度、彈性模 量及模型收縮率隨TPU的增加而下降。 相關性能：拉伸強度 34.535.9MPa；彎曲強度40.342.2MPa；彎曲

51、模量1400 1500 MPa；斷裂伸長率400%410%; Izod沖擊強度172188J/m。 1.6工藝流程敘述 制備TPV的工藝路線探討由于難以均勻分散，制備TPV一般選用雙螺桿 擠出機。這里介紹使用單螺桿擠出機的方法。第一步：在輥筒式混煉機上塑煉充油， 并使各組分充分預分散。充油溫度為8 010 0C,充油完畢，添加粉狀PP,抗 氧劑，防老劑和DCP等。第二步：用單螺桿擠出機熔融共混。利用粘度相近共混原 則，擬定熔融共混溫度，溫度控制在15 016 5C。第三步：用單螺桿擠出機動 態(tài)硫化。物料擠出停留時間2min。達到完全動態(tài)硫化，擠出機各段溫度應控制在 17 02 0 0 C。第四

52、步：用單螺桿擠出機剪切。硫化后重新擠出剪切，可使TP V的拉伸強度從9 .3MPa提高到13.7MPa，可使斷裂伸長率從4 0 0 %提 高到4 8 0 %，因為對于橡膠含量較高的體系，多道擠出能降低分散相的粒徑 1、工藝流程TPV制備工藝流程：油PP、DCP等 EPDM 塑煉充油（80-120 E 一塑煉預分數-擠出熔融共混（150-165C ； TPV產品 J切粒 擠出剪切分數（160-180C 擠出動態(tài)硫化（170-200E 2、生產設 備雙輥煉塑機，高速混合機，SJ系列單螺桿擠出機。 1.6.1注塑加工 TPV的熔體粘度比許多種普通熱塑性材料更大，在加工時，需應用較大的注料 嘴、注料口

53、、流道和澆口，還需要采用高的注射壓力和較快的注射速率，以提高充模 速度和減少飛邊，此后在較高的壓力下有一個短的保持時間，使之足以將澆料口凍 結。注射螺桿的速度應當是100至200轉/分，背壓力在不需要混合時應當盡可能低。 162擠塑加工 不需要真空定徑。建議采用長徑比為28比1或更大比例的擠塑機。通常單段螺桿比為3比1左 右，如果需要用篩網組合，可用20至60網目的篩網。最好將熔體溫度保持在規(guī)定范圍的下限，使 擠塑產品的質量最優(yōu)。 表1.5 部分可用于共混造粒的雙螺桿擠出機主要參數 設備型號 螺桿直徑 螺桿長徑比 螺桿轉速 主電機功率 生產能力 Model D (mm L/D N (r/mi

54、n pkw Q + 5.07E-3 X32 復相關系數R = 0.9939剩余標準差s = 5.93E-1 通過拉伸強度關系方程求出的拉伸強度最高數值為38.4;對應的工藝條件數值為：主 機轉 速：300;喂料速度：3.0;機身溫度：30。 2. 2工藝參數對斷裂伸長率影響的分析 通過對表二中工藝參數和斷裂伸長率進行回歸分析，得到斷裂伸長率關系方程為： Y2 = 7.39E+2 - 3.93E-1 X1 X4.78E+1 XX2 - 8.82E-1 XX2 復相關系數R = 0.9559剩余標準差s = 5.77E+1 通過斷裂伸長率關系方程求出的斷裂伸長率的最高數值為1780;對應的工藝條件

55、數 值為： 主機轉速：200;喂料速度：3;機身溫度：0。 2.3工藝參數對力學性能影響關系方程的討論 使用同向雙螺桿擠出機生產動態(tài)硫化EPDM/PP TPV，當螺桿組合和配方確定時，主機 轉速、 喂料速度和機身溫度等工藝控制參數影響動態(tài)反應的剪切作用和反應速度，三者共同 作用使 EPDM和PP混合物從雙相連續(xù)相態(tài)結構變?yōu)?EPDM硫化微粒均勻分散在PP連續(xù)相中 的海一島相態(tài) 結構，而此相態(tài)結構決定了產品的性能。目前還沒有通過相關理論推導出它們之間的 關系方程， 筆者的研究是直接將實驗測得的力學性能結果 丫1，Y2）和對應的工藝條件+B3 XX3A2，i 為常數）B x從方程可見：喂料速度0,

56、既喂料速度越高性能越好。這種關系的原因可能為同向雙螺桿擠出機在正常 工作狀態(tài)時 處于饑餓喂料狀態(tài)。當主機轉速不變時，由于剪切段末端為反螺紋元件，物料通過剪 切段靠的是 剪切段前端的泵壓元件提供的壓力。物料在擠出機中的流動是始終保持平衡的，當提 高喂料量時， 既單位時間通過剪切段和反螺紋元件的物料流量加大，這只能靠提高泵壓壓力才能實 現。這將使 整個剪切段熔體壓力增大，熔體密度增大，物料受到的剪切作用增強，造成 TPV 中硫 化橡膠微粒 的粒徑變小，進而使產品力學性能提高。在實際生產中應根據設備能力采用盡可能高 的喂料速度， 既能提高產品性能又能提高生產效率，可為一舉兩得。 2機身溫度X3）對拉

57、伸強度和斷裂伸長率的影響次之，關系為B3 X關系，表明存在 最佳的 溫度能使強度和伸長率最好。這種關系的原因可能為：溫度過低或過高時使反應速度 過快或過慢。 反應速度過慢則不能將橡膠微粒交聯固定形態(tài)，而使橡膠微粒能夠重新聚集成大的橡 膠顆粒；反 應速度過快則條帶狀的橡膠還未被剪切分散為橡膠微粒就已經發(fā)生交聯，則其只能被 破碎為較大 的橡膠顆粒而不能形成小的橡膠微粒。大橡膠顆粒的存在使產品的力學性能變差。甚 至溫度過低 使反應不能進行而溫度過高又會引起產品的降解。而方程中常數 B3 對拉伸強度和斷裂 伸長率的 影響分別為正值和負值，筆者認為 B3 為負值是合理的，這樣存在最佳溫度使關系方程 有最

58、大值。 在實際生產中，筆者選用了斷裂伸長率方程的最大值條件，既基準溫度。 主機轉速X1 ）對拉伸強度和斷裂伸長率的影響較小，其關系為B1 關系。這種關系 的可 能原因為：隨著主機轉速的提高，剪切力增大的同時停留時間減小，而對物料的剪切 作用是與剪 切力和停留時間的乘積成正比的，綜合作用使主機轉速對產品性能的影響較小。至于 拉伸強度和 斷裂伸長率關系方程中 B1 一正一負，可能由于實驗數量較少或對數據的預處理不當造 成的，其 具體原因需要進一步研究。在實際生產中，筆者在設備長時間穩(wěn)定工作的范圍內選擇 了能保證高 喂料速度的主機速度， 800r/min 。 表二中還有硬度和機頭壓力數值。比較各次實

59、驗的硬度值可見工藝控制參數對硬度 的影響很 小。而將機頭壓力這種在線實時監(jiān)測工藝參數列出的目的在于：若能發(fā)現在線實時檢 測的參數和 工藝控制參數Xi）與產品性能Yi）之間的關系方程；貝劇態(tài)硫化 EPDM/PP TPV工 業(yè)化生產可 通過檢測參數的變化自動調整工藝控制參數而調整產品性能，實現在線自動化閉環(huán)控 制生產。 2 第二章工藝計算 2.1物料衡算 2.1.1計算基準 年工作日的確定 年工作小時） 1）年工作日 365-7V法定假日）=358天 2）設備大修 25天/年 =600小時 3）特殊情況停機 15天/年=360小時 4）機頭清洗 換過濾網1次/6天8小時/次 358天-25天+15

60、天）X/6次/天$小時/次 =424小時 24=7200 小時 設備利用系數： K=實際開機時間/年工作時間=7200/8592=0.84 2.1.2物料衡算 V1）混合工段 確定各崗位物料損失率 經過經驗數據，由于工人操作不慎以及設備殘留等因素，使物料有一定的損失，首先 列表如下： 表2.1捏合工段物料損耗系數一覽表 工序 篩選輸送 高速混合 低速混合 輸送 自然 掃地 損耗率% 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 合計損耗率% 0.5 0.1 0.1 0.2 總損耗% 0.9 物料平衡計算 進入本工序的物料量=出料量/=9800t *半成品混合料1噸其中有加入回收料 5%,則1000(