فرآیندهای تولید ترموپلاستیک الاستومرها آمیزههای TPV مزایای زیادی دارند و معمولاً فرآیندهای شکل دهی آنها بسیار ساده بوده و مراحل کم با مصرف انرژی پایینی است. زمان شکل دهی ترموپلاستیک الاستومر TPE و TPV ها نیز بسیار کوتاهتر از الاستومرها است ضایعات TPE را میتوان به شکل پودری در آورد، اما ضایعات گرماسختها غیر قابل بازیافت بوده و معمولاً به عنوان منبع سوخت استفاده میشوند.
به طور کلی آمیزههای TPV را میتوان با تجهیزات شکل دهی ترموپلاستیکها همانند اکسترودر، قالبگیری تزریقی، فشاری و دمشی، غلطک رانی و شکل دهی با حرارت (Thermoforming) به اشکال متنوع درآورد. از اکستروژن برای تولید انواع قطعات TPV مثل لوله، صفحه، پروفیل های پیچیده و غیره میتوان استفاده کرد. این آمیزهها در صنایع الکترونیک، اتومبیل، معماری و ساختمان، لوله و ورقه، پزشکی و غذایی بکار میروند. البته از این آمیزهها میتوان در ساخت قطعات درزگیر نیز استفاده کرد.
مکانیزمهای پخت دینامیکی
سامانههای پخت مورد استفاده برای TPV یا همان سامانههای معمول در پخت آمیزههای لاستیکی نظیر سامانه پخت گوگردی، رزین فنولیک و پراکسید است.
سامانه پخت گوگردی
ولکانیزاسیون EPDM و سایر الاستومرها معمولاً در حضور فعال کنندهها (نظیر اکسید روی و اسید استئاریک) و شتاب دهندهها (دی بنزوتیازول دی سولفاید و تترامتیل تیاروام دی سولفاید) انجام میشود. مکانیسم پخت EPDM تقریباً مشابه مکانیسم پخت الاستومرهای پلی دی ان است. با افزایش میزان گوگرد از صفر تا Phr 20 خواص الاستیک آمیزه PP/EPDM (40/60) به شدت افزایش مییابد به طوری که استحکام کششی از ۹/۴ تا Mpa 3/24، ازدیاد طول در نقطه شکست از ۱۹۰ تا ۵۳۰ درصد افزایش و میزان تغییر شکل برگشت ناپذیر از ۶۶ به ۱۶ درصد کاهش مییابد. اندازه ذرات فاز پخت شده در آلیاژهای دینامیکی پخت شده تأثیر بسزایی در خواص مکانیکی نمونهها دارد.
به طوری که با کاهش اندازه ذره، استحکام و ازدیاد طول در نقطه شکست افزایش مییابد. سامانه پخت گوگردی در TPVهای تجاری PP/EPDM مطلوب نیست، چرا که به علت دمای ذوب بالای PP، میزان اتصالات عرضی فاز الاستومری کاهش مییابد. به علاوه تولید و فرآیند این دسته از TPVها در حضور سامانه پخت گوگردی متحمل بوی بد ناشی از مسمومیت گوگرد است. مهمترین سامانههای پخت متداول برای TPVهای تجاری بر پایه PP/EPDM سامانه فنولی و پراکسیدی است.
سامانه پخت فنولی
رزینهای فنولیک از پلیمریزاسیون تراکمی فنولها و آلدهیدها بدست میآیند. رزینهای فنولیک به دو دسته اصلی رزولها و نوالاکها تقسیم بندی میشوند. این دو گروه دارای ساختار شیمیایی و واکنش پذیری متفاوت هستند، که خود ناشی از تفاوت در نسبت مولی فنول به فرمالدهید و نیز pH بکار برده شده برای تهیه رزین است. رزولها معمولاً توسط گروههای فعال متیلول و دی متیلن اتر شناخته میشوند، در حالی که نوالاکها گروههای فعال و واکنش دهنده متیلول ندارند و به موجب آن نمیتوانند به عنوان یک عامل پخت کننده مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از رزولها برای پخت فاز الاستومری در TPVها منجر به خواص مناسب و قابل توجه حرارتی در محصول ترموپلاستیک الاستومر میشود.
EPDM موجود در TPVها، عموماً توسط رزین فعال آلکیل فنولیک با ناو تجاری (Bchenectady sp 1045) و آمیزههای حاوی گروههای هالوژنی پخت میشود. هالیدهای فلزی مشتق از اسیدهای کمپلکس برونستد نظیر کلرید قلع هیدراته، کلرید آهن و یا کلرید روی به عنوان کاتالیست مورد استفاده قرار میگیرند. در ابتدا پل اتری شکافته شده و واحدهای تکی فنولیک حاوی کاتیون بنزیلیک تولید میشوند. سپس این کاتیون هایبنزیلیک با گروههای غیر اشباع الاستومر EPDM وارد واکنش میشوند تا واکنش پخت را پیش ببرند. Fath و Abdou-Sabet نشان دادهاند که خواص الاستومری TPVهای برپایه PP/EPDM با استفاده از عامل پخت کننده دی متیلول اکتیل فنول بهبود مییابد.
فرآیندپذیری، مقاومت در برابر روغن و مانایی فشاری در نمونهها نیز بهبود قابل ملاحظهای مییابد. این بهبود در خواص میتواند مربوط به ایجاد یک کوپلیمر ناشی از پیوند بین ذرات الاستومر و ماتریس PP باشد. در این زمینه با توجه به اینکه سامانه پخت فنولی معایب خاص خود را دارد، میتوان یکی از بزرگترین مشکلات آن جذب رطوبت (حتی در دمای محیط) را نام برد. به طوری که قبل از فرآیندهای شکل دهی مراحل خشک کردن باید در دمای بالا صورت پذیرد. از دیگر مشکلات آن وجود رنگ قهوهای تیره است که بعضاً پوشاندن آن مشکل بوده و باید از دو یا چند رنگدانه برای رسیدن به رنگ دلخواه استفاده نمود.
سامانه پخت پراکسیدی
ولکانیزاسیون الاستومرها توسط سامانه پخت پراکسیدی و استفاده از بنزوئیل پراکسید و دی کیومیل پراکسید برای استفاده تجاری محصولات الاستومری بسیار متداول است. مکانیسم ایجاد اتصالات عرضی در الاستومرها توسط پراکسیدها از پیچیدگی کمتری نسبت به سامانه گوگردی برخوردار است.
در حالت کلی پخت الاستومرهای با جرم مولکولی بالا توسط پراکسید به سه مرحله متوالی تقسیم بندی میشود. در مرحله اول شکست متقارن در پراکسید رخ داده و رادیکالهای آزاد ایجاد میشوند. این مرحله تعیین کننده سرعت اصلی و کلی واکنش است. در مرحله دوم رادیکال آزاد به زنجیر پلیمر حمله کرده و اتم هیدروژن را از آن جدا میکند، که این خود منجر به تولید یک ماکرورادیکال پلیمری میشود.
در مرحله نهایی دو ماکرورادیکال پلیمری توسط اتصال عرضی کربن-کربن (C-C) به هم متصل میشوند. گاهی اوقات واکنشهای غیر مطلوب نظیر تسهیم نامتناسب و یا شکست زنجیر نیز در طی واکنش پخت روی میدهند. هنگامی که پراکسید به آلیاژ PP/EPDM افزوده میشود دو واکنش رقابتی رخ میدهد. فاز پیوسته PP تمایل به تخریب توسط مکانیزم شکست زنجیر را دارد، در حالی که فاز EPDM توسط عامل پراکسیدی پخت میشود.
با به کار بردن سامانه پخت مناسب و استفاده از آمیزههای مختلف میتوان واکنش تخریب را به حداقل رسانده و راندمان پخت را به حداکثر میزان خود رساند. مهمترین پارامترهایی که راندمان پخت سامانه پراکسیدی را برای EPDM تعیین میکنند عبارتند از نوع و میزان ترمونومر، نسبت اتیلن به پروپیلن، جرم مولکولی پلیمر و توزیع جرم مولکولی آن. به طور مثال با افزایش نسبت اتیلن به پروپیلن، میزان دانسیته اتصالات عرضی در EPDM افزایش مییابد.