李昌鑫 劉華龍 上?？档氯R企業(yè)發(fā)展集團股份有限公司 （上海 201803）

乙烯- 辛烯嵌段型共聚物(OBC) 是美國Dow 公司最近幾年開發(fā)出的一種新型烯烴嵌段共聚物，通過將無規(guī)乙烯-辛烯共聚物和乙烯-辛烯烯烴嵌段共聚物的結(jié)晶溫度和熔點對比之后發(fā)現(xiàn)，OBCs 的熔點和結(jié)晶溫度要比烯烴無規(guī)物高出幾十度。與其他的可比材料相比，OBCs 在70?C 下具有非常理想的壓縮形變特性。OBCs 的壓縮形變性和TPVs 及熱塑性聚氨酯等高性能熱塑性彈性體相差無幾。其結(jié)晶溫度高于普通乙烯辛烯共聚物，并且成型周期很短，同時也具有優(yōu)良的耐熱性能和回彈性，壓縮變形性能比PVC 和EVA 更好。OBC 的粘性與苯乙烯-異戊二烯苯乙烯相似。同時，所有這些優(yōu)異性能建立在材料較低的使用成本的基礎上。OBC 材料能夠為生產(chǎn)商提供其所需的許多性能，已經(jīng)超過Dow 的茂金屬Engage 聚烯烴彈性體（POE）。

1.實驗部分

1.1 實驗原料及助劑

共聚PP：5250T，臺塑聚丙烯(寧波)有限公司；OBC：9807，美國陶氏化學公司；硬脂酰胺；白油；抗氧劑1010；抗氧劑168。

1.2 實驗設備

雙螺桿擠出機：SK-160B,上海思南橡膠機械有限公司；邵氏硬度計：LX-A 型橡膠硬度計,江都市新真威試驗機械有限公司；熔融指數(shù)儀：XRZ-400 吉林大學儀器廠；注塑成型機：SB1800JB，東莞市百納通用機械有限公司；微機控制電子萬能機沖擊試驗機：RXJ-50,深圳瑞格爾儀器有限公司。

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1.3 實驗配方

該組配方在加料槽中混合之前，按共混體系與白油份數(shù)比1:0.2 加入醫(yī)用級白油。

1.4 實驗過程

1.5 性能測試

①拉伸強度測試：參照GB1040-79 進行。

②沖擊強度測試：參照GB1043-80 進行。

③彎曲強度測試：參照GB/T9341-2008 進行。

④永久變形性能測試：參照ASTM D395 進行。

⑤熔體流動速率測試：參照GB/T 3682-2000進行。

⑥硬度測試：參照GB/T 531-1999 進行。

2.結(jié)果與討論

2.1 造粒工藝參數(shù)的確定（表1，表2）

2.2 配方組成對共混體系性能參數(shù)的影響

2.2.1 OBC 與PP 的共混比例

2.2.1.1 加工流動性

流動性能是表征材料加工性能的參數(shù)，根據(jù)材料流動性能的好壞，可以初步判斷其加工條件（表3）。

表1. 含油TPE 材料的雙螺桿擠出工藝參數(shù)

本實驗是在190?C、負荷為2.16 千克條件下反應的。當OBC 份數(shù)為70 左右時，其數(shù)值依舊表現(xiàn)出較好的加工流動性。

2.2.1.2 力學性能

隨著體系中OBC 含量的增加，材料的抗張強度呈現(xiàn)線性下降的趨勢。由于彈性體的抗張強度較低，所以呈現(xiàn)明顯的下降。當體系中的OBC達到70 份左右時，抗張強度在10～13 MPa 之間，滿足作為輸液器滴斗材料的要求。

從圖中可以看出，共混材料分別出現(xiàn)在OBC達到20 份以及50 份左右時出現(xiàn)兩處分界點：從10～20 份時有個明顯的上升，這是因為當其份數(shù)超過10 份時，OBC 在PP 中分散得更加均勻。這樣使得OBC 顆粒之間產(chǎn)生一定的臨界距離，這些OBC 粒子在受到外力作用時會發(fā)生變形，起到了應力集中的作用。由于OBC 彈性體與PP 樹脂的相容性較好，兩相間接觸的界面粘合程度較高，使得在OBC 粒子所處的區(qū)域中出現(xiàn)大量的剪切帶和銀紋來吸收能量；與此同時這些剪切帶和銀紋和OBC 顆粒又可以防止出現(xiàn)破壞性裂紋，進而起到了增韌的作用，這就是彈性體增韌改性樹脂的機理。當OBC 含量達到20 份左右時斷裂伸長率達到峰值，超過這一比例后開始呈現(xiàn)下降趨勢, 這可能是因為隨著OBC 彈性體增多，由于其粒子本身對剪切帶還存在終止作用，使剪切帶被及時終止，從而使斷裂伸長率逐漸降低。這種降低直到OBC 彈性體的含量超過50 份，在這一比例之后，共混體系的連續(xù)相由PP 變?yōu)镺BC，作為分散相的PP 鏈段與OBC 分子鏈之間相互穿插形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。且隨著PP 含量的減少，PP 鏈段的這種排列也越來越少，OBC 分子鏈之間的空隙逐漸變大，為其分子鏈伸展運動提供了較大的空間，所以大幅度提升了材料的柔韌性，使其力學性能逐漸接近彈性體。

2.2.2 潤滑劑用量

物料的成型一般都在熔融流動狀態(tài)下進行，因此加工的物料要求具有一定流動性。流動性過小，擠出成型困難，流動性過大，則產(chǎn)生的擠出壓力過小制品強度不足且成型不完整，這體現(xiàn)了對共混材料加工流動性表征的必要性。

通過過溶體流動速率的反映，可以驗證出OBC/PP 共混材料的流動性能隨著潤滑劑硬脂酰胺用量的增大而逐漸改善。

由表5 可以看出硬脂酰胺的添加份數(shù)對OBC/PP 共混材料的機械性能影響不大，用量在1.5 份時，綜合性能較好，成型良好，容易脫模。

2.3 最佳共混材料組成分析

經(jīng)以上分析，總結(jié)出共混TPE 材料的最佳組成為：OBC/PP=70/30 份、硬脂酰胺1.5 份、抗氧劑1010 和168 各0.25 份、白油為20.5 份。對最佳共混材料進行相關(guān)測試得出以下數(shù)據(jù)（見表6）。

表2. 不含油TPE 材料的雙螺桿擠出工藝參數(shù)

表3. OBC/PP 復合材料的熔體流動速率（MFR）

圖1. 共混體系的斷裂伸長率與OBC 質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

由表6 反映出該種TPE 材料可以很容易在硬度和力學性能上達到輸液器滴斗材料的要求，同PVC 通過無機填料調(diào)節(jié)硬度相比，OBC 通過PP來調(diào)節(jié)硬度的同時，對斷裂伸長率的影響較小，當PP 含量達到30 份左右（OBC 為70 份）時，可以滿足880～88A 的硬度要求以及600%以上的斷裂伸長率；另外，體系中白油的存在在此基礎上進一步降低了TPE 材料的永久壓縮變形。因此，該種共混TPE 材料具有極佳的回彈性能，具備生產(chǎn)TPE 輸液器滴斗的物理性能條件。

表4. 潤滑劑種類及用量對溶體流動速率的影響（190?C，2.16KG，單位：g/10min）

表5. 硬脂酰胺用量對OBC/PP 共混材料物理機械性能的影響

表6. OBC/PP 共混型TPE 材料的相關(guān)參數(shù)

表7. 相同硬度的TPE 與PVC 性能及物性參數(shù)對比

2.4 注塑工藝參數(shù)的確定

在每一次注射過程中，螺桿向前推進熔融物料時，需要在不同位置上實現(xiàn)不同的注射壓力與速度等參數(shù)的控制，稱這種注射過程為多級注塑。本實驗在注射工藝參數(shù)的確認過程中就采用了兩段注射的方式。先通過高速、高壓注射使熔體迅速充模，充填接近終了時再使用低級注射的方法。通過注射工藝參數(shù)的調(diào)整，確定出一套最佳的注塑工藝以防止和改善制品外觀，如毛邊、銀條或膠痕等各種不良現(xiàn)象。

在實驗過程中發(fā)現(xiàn)通過注射制成的樣條和制品均沒有分層現(xiàn)象產(chǎn)生，并且加工過程表現(xiàn)出良好的加工型，制品表面光澤性好。

這次驗證進行了5 組試驗數(shù)據(jù)，取得相應的試驗數(shù)據(jù),通過分析數(shù)據(jù)和產(chǎn)品外觀，并經(jīng)過3個批量試驗，確定出該材料的最佳注塑參數(shù)。

表8. 共混型TPE 材料注塑成型加工工藝參數(shù)驗證報告

3.結(jié)論

（1）經(jīng)試驗，總結(jié)出生產(chǎn)輸液器滴斗TPE材料的共混體系組成的最佳比例為：OBC 70 份、PP30 份、硬脂酰胺1.5 份、抗氧劑1010 與抗氧劑168 各0.25 份，另外助劑采用醫(yī)用級白油溶解后加入，用量為20 份；

（2）共混材料雙螺桿加工成型的適宜工藝條件為：加工溫度170～190?C，螺桿轉(zhuǎn)速：30–50rpm；共混材料最佳注塑工藝條件為：從料筒到噴嘴四段溫度參數(shù)依次為225±5?C，220±5?C，210±5?C，200±5?C。 一 級 注 射：速 度 為72±5?C，壓力為68±5?C；二級注射：速度為85±5?C，壓力為80±5?C；注射時間為2±0.5s，冷卻時間為14±3s。

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