1. Khái niệm hạt nhựa TPV lưu hóa động nhiệt dẻo

Hạt nhựa TPV nhiệt dẻo lưu hóa (tiếng Anh Thermoplastic Vulcanizate), gọi tắt là TPV, chữ Việt viết tắt của từ nhựa nhiệt dẻo vulcanizate là cao su nhiệt dẻo (tiếng Anh Thermoplastic Rubber), gọi tắt là TPR, tuy nhiên tên gọi này rất dễ nhầm lẫn với các loại đàn hồi nhiệt dẻo khác (tiếng Anh Thermoplastic Chất đàn hồi). Cùng với nhau, bởi vì chất đàn hồi nhiệt dẻo thường được gọi là cao su nhiệt dẻo, đặc biệt là chất đàn hồi gốc styren, ít nhất là ở Việt Nam, có vẻ như “TPR” đã trở thành tên riêng của nó. Khi đề cập đến TPR, nó đề cập đến SBS, SEBS. Chẳng hạn như nhựa nhiệt dẻo chất đàn hồi dựa trên chất đàn hồi gốc styrene, không thể tách rời khỏi mức tiêu thụ lớn chất đàn hồi gốc styrene trong lĩnh vực hàng tiêu dùng dân dụng và cuối cùng. Xem thêm: Hạt nhựa TPE

Nếu tên của lưu hóa nhựa nhiệt dẻo chi tiết hơn, thì đó phải là lưu hóa nhiệt dẻo động (tiếng Anh là Thermoplastic Dynamic Vulcanizate), thêm từ “động” là mô tả cụ thể hơn về quá trình sản xuất lưu hóa nhựa nhiệt dẻo này. quá trình trộn nóng chảy của cao su và nhựa nhiệt dẻo.Tất nhiên, cao su được trộn liên tục với nhựa nhiệt dẻo trong quá trình lưu hóa, do đó cao su lưu hóa được phân phối dưới dạng pha phân tán trong pha liên tục của nhựa nhiệt dẻo (cấu trúc này rất giống với bê tông trong thực tế, PP tương tự như xi măng liên tục, và các hạt cao su tương tự như đá nhỏ trong bê tông. Cao su lưu hóa tĩnh nhiệt dẻo tương ứng có nghĩa là cao su được lưu hóa đầu tiên theo phương pháp truyền thống, sau đó được đưa qua thiết bị nghiền. Cao su lưu hóa được nghiền thành bột và cuối cùng được trộn với nhựa nhiệt dẻo nóng chảy.Về lý thuyết, phương pháp này cũng có thể tạo ra TPV với hiệu suất tuyệt vời, nhưng cho đến nay, nó mới chỉ ở giai đoạn phòng thí nghiệm.

2. Về thành phần nhựa nhiệt dẻo lưu hóa

TPV chủ yếu bao gồm hai phần, một phần là nhựa làm pha liên tục và phần còn lại là cao su làm pha phân tán. Thông thường cao su cần kết hợp với dầu làm mềm hoặc chất hóa dẻo. Chất lưu hóa và một số phụ gia phụ trợ cũng rất cần thiết. Ngoài ra, để giảm chi phí hoặc cải thiện một số khía cạnh của hiệu suất, một số chất độn vô cơ sẽ được thêm vào.

TPV có thể được hình thành giữa nhiều loại nhựa và cao su, nhưng chỉ có một số hỗn hợp có giá trị thực tế sau quá trình lưu hóa động, hiện đã được thương mại hóa là PP/PE/EPDM, PP/NBR, PA6/ACM, PP/SEBS, TPEE/AEM. Hỗn hợp phải đáp ứng các điều kiện sau:

(1) năng lượng bề mặt của hai polyme nhựa và cao su phù hợp.
(2) chiều dài chuỗi phân tử rối cao su thấp.
(3) độ kết tinh của nhựa lớn hơn 15%. Khi sự khác biệt về năng lượng bề mặt hoặc phân cực giữa nhựa và cao su tương đối lớn, cũng có thể thu được hỗn hợp với hiệu suất tuyệt vời bằng cách thêm chất tương thích phù hợp và sau đó thực hiện quá trình lưu hóa động.

3. Về điều chế nhựa nhiệt dẻo lưu hóa

Thường có ba phương pháp để điều chế TPV, đó là trộn nóng chảy, trộn dung dịch và trộn latex. Trong số đó, phương pháp trộn nóng chảy là phổ biến nhất và chủ yếu có hai loại thiết bị được sử dụng là máy trộn hoặc máy đùn trục vít đôi. Tùy thuộc vào quy trình, một loại thiết bị có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc cả hai loại có thể được sử dụng. Trong công nghiệp, do máy đùn trục vít đôi có thể được sản xuất liên tục, xét đến chất lượng ổn định, máy đùn trục vít đôi đã trở thành thiết bị lưu hóa động phổ biến nhất.

Các bước cụ thể của quá trình lưu hóa động như sau: Đầu tiên, làm tan chảy và trộn cao su và nhựa trong máy trộn bên trong. Sau khi trộn đều, thêm chất lưu hóa vào. Lúc này, lưu hóa trong khi trộn. Nếu tốc độ lưu hóa càng nhanh thì mức độ trộn cũng phải cường độ cao hơn, để đảm bảo rằng hỗn hợp có đặc tính xử lý tốt. Hiện tại, do có bán cao su dạng hạt nên không cần trộn nhựa và cao su bằng máy trộn bên trong mà có thể trộn trực tiếp bằng máy đùn trục vít đôi. Trong quy trình cụ thể, lưu hóa động có thể được chia thành hai bước và nhựa có thể được trộn với cao su hai lần để bảo vệ nhựa khỏi quá trình oxy hóa của tác nhân lưu hóa trong quá trình lưu hóa động.

4. Về tính năng và đặc tính của hạt nhựa TPV nhiệt dẻo lưu hóa

Hiệu suất và đặc tính của TPV chủ yếu được xác định bởi thành phần của nó và quá trình lưu hóa động có ảnh hưởng lớn đến nó.

Về thành phần và quy trình, TPV là bột cao su lưu hóa phân tán trong pha dẻo nên tính năng gần với cao su truyền thống hơn, chịu nhiệt độ cao, biến dạng nén thấp, kháng dung môi, kháng dầu. Mặc dù các chất đàn hồi nhiệt dẻo khác có thể duy trì tính chất cơ học tốt hoặc thậm chí vượt quá TPV ở nhiệt độ phòng, nhưng khi nhiệt độ tăng lên, tính chất cơ học sẽ giảm nhanh chóng!

Về mặt xử lý, TPV có thể được xử lý trên các máy ép nhựa, máy đùn và máy thổi nhựa thông thường, việc đầu tư quá mức đã tạo ra những thay đổi lớn đối với việc sử dụng quá nhiều năng lượng và bảo vệ môi trường!

Hiện tại, TPV được sử dụng thương mại theo lô chủ yếu sử dụng EPDM làm pha phân tán, pha liên tục thường là PP, nếu phân loại hệ thống lưu hóa thì loại trưởng thành hơn là lưu hóa nhựa phenolic và TPV lưu hóa peroxide: thường là phenolic TPV lưu hóa nhựa có khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống chịu thời tiết tốt hơn; ngoài ra, đối với đúc thổi, TPV lưu hóa nhựa phenolic phù hợp hơn, trong khi TPV lưu hóa peroxide có thể đạt được bề mặt tinh tế hơn, nhiệt độ xử lý thấp hơn một chút và khía cạnh màu sắc là cũng tốt.Ưu việt hơn, độ hút ẩm thấp hơn so với nhựa phenolic.

5. Về ứng dụng và thị trường lưu hóa nhựa nhiệt dẻo

Do TPV gần với cao su truyền thống hơn về khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng dầu và kháng dung môi, nên ứng dụng của nó nhiều hơn trong lĩnh vực sản phẩm công nghiệp, nhưng hiệu suất của nó vẫn có một khoảng cách nhất định với cao su truyền thống, vì vậy đối với tính chất cơ học, khả năng chống dầu và khả năng chịu nhiệt độ cao Đối với những trường hợp rất khắt khe, cao su không thể được thay thế hoàn toàn. Tất nhiên, một số siêu TPV, chẳng hạn như lưu hóa silicone nhiệt dẻo của Dow Corning (TPSiV), lưu hóa nhiệt dẻo kỹ thuật của DuPont (ETPV) và cao su nhiệt dẻo acrylate Zeon Chemical của Zeon là nhiệt -chịu và chịu dầu.Đã có sự cải thiện đáng kể về mặt sản xuất, không có vấn đề gì trong việc thay thế cao su, nhưng vấn đề chi phí vẫn ảnh hưởng đến việc mở rộng sử dụng hơn nữa. Tham khảo Hạt nhựa TPU

Hiện tại, Hạt nhựa TPV dựa trên PP/EPDM chủ yếu được sử dụng trong các khía cạnh sau:

(1) Lĩnh vực dải niêm phong xây dựng: thường thay thế cao su EPDM truyền thống, do ưu điểm chống chịu thời tiết nên EPDM thường được sử dụng làm dải niêm phong ngành xây dựng, ngoài ra TPV dễ gia công nên kể từ khi TPV ra đời, ngành xây dựng luôn là thị trường quan trọng của TPV.
(2) Lĩnh vực sản phẩm niêm phong ô tô: Với việc xem xét ô tô nhẹ và thân thiện với môi trường, TPV đã thay thế EPDM và NBR truyền thống hơn, đồng thời có nhiều ứng dụng trong dải niêm phong cửa sổ, cửa sổ tam giác, kênh dẫn hướng kính, và bọc kính chắn gió phía trước và phía sau.
(3) Lĩnh vực dây và cáp: TPV thường được sử dụng ngoài trời và các lớp vỏ cáp cần tính linh hoạt, và hầu hết các lớp vỏ hoặc lớp cách điện của dây đánh lửa ô tô nói chung đều sử dụng TPV.
(4) Đệm đệm cách nhiệt đường ray: Nói chung, cao su truyền thống cũng được chấp nhận, nhưng việc cung cấp quy mô lớn trong thời gian ngắn cho các dự án đường sắt đã khiến phương pháp sản xuất cao su truyền thống không theo kịp tiến độ, và việc sử dụng TPV có thể đáp ứng yêu cầu cung cấp nhanh và số lượng lớn.
(5) Tay cầm công cụ phần cứng khác, vòng đệm, miếng đệm: Thông thường các sản phẩm trong lĩnh vực này cũng có thể sử dụng chất đàn hồi gốc styren (TPR), nhưng khi cần khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng dầu hoặc kháng dung môi nhất định, sẽ có nhiều hơn xem TPV. Tìm hiểu về kiến thức hạt nhựa TPR