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CN100467529C - 一种热塑性弹性体及生产方法 - Google Patents

一种热塑性弹性体及生产方法 Download PDF

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CN100467529C
CN100467529C CNB2005100126091A CN200510012609A CN100467529C CN 100467529 C CN100467529 C CN 100467529C CN B2005100126091 A CNB2005100126091 A CN B2005100126091A CN 200510012609 A CN200510012609 A CN 200510012609A CN 100467529 C CN100467529 C CN 100467529C
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孙文普
闫淑敏
孙彦宏
赵保平
陈延彬
谷建锁
李志坡
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闫俊龙
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Abstract

本发明根据一些分子材料性质相似相容，性质互补，相互改性的机理，提供了一种高弹性热塑性弹性体及生产方法，作为电缆行业、密封条、密封件行业，制鞋材料和健身器材中高弹性胶管、胶绳、胶棒行业的环保型替代产品。所述的热塑性弹性体包括如下重量份应用比例的：塑性成分苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物100，充环烷油或白油40-60，改性剂0-110，稳定剂2-10，润滑剂2-65，其它填充剂10-300。本发明的热塑性弹性体物料生产的线缆、密封条、密封件、鞋料、高弹性管、高弹性胶绳等产品不仅压缩变型低，抗曲挠性强，而且耐老化，回弹力强。

Description

一种热塑性弹性体及生产方法
技术领域
本发明涉及到一种免硫化高弹性热塑性弹性体，尤其适用于线、缆的绝缘和护套材料；健身器材中高弹性环保型胶管、胶绳、胶棒；弹性鞋底；汽车及机动车、铝塑门窗密封条及密封件，属于塑料或橡胶材料技术领域。
背景技术
目前，我国线、缆行业绝缘和护套材料，汽车及机动车、铝塑门窗密封条及密封件用量最多的是聚氯乙烯塑料和天然橡胶、丁苯胶、氯丁胶、乙丙胶等硫化弹性体。聚氯乙烯中含CL-1，所用的稳定剂中有Sn+2、Pb +2、Cd+2、Cr+6等有害离子，所生产的线、缆产品或密封条等产品在使用过程中会缓慢反应，释放出HCL有害气体，污染环境。橡胶的硫化助剂有硫磺、噻唑、秋兰姆、氨基甲酸盐、硫脲等有毒性物质，反应生成的副产品也多数残留有毒害物质；生产线、缆过程中采用蒸汽硫化工艺，锅炉燃料燃烧产生烟道气和废渣排放，对环境造成严重污染，并且是高温、高压操作，操作工序复杂和危险。硫化工艺的另一缺陷是因硫磺对铜导线的侵蚀作用而使铜导线发污、变黑，影响质量，减少使用寿命。申请人于2003年公开了03109074.5和03109075.3两种热塑性弹性体及生产方法，它们的基本组合分别是＂聚氨酯热塑性弹性体与苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸共聚物＂，＂苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)，苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸共聚物(MBS)，乙丙橡胶＂，随着社会的发展，人们的环境意识逐渐增强，开发免硫化、无污染的热塑性弹性体绿色环保型材料是电缆行业、密封条、密封件行业，制鞋材料和健身器材中高弹性胶管、胶绳、胶棒行业的当务之急。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是根据一些分子材料性质相似相容，性质互补，相互改性的机理，提供了一种高弹性热塑性弹性体及生产方法，作为电缆行业、密封条、密封件行业，制鞋材料和健身器材中高弹性胶管、胶绳、胶棒行业的环保型替代产品。
本发明的技术方案是这样实现的:一种热塑性弹性体，其特征在于所述的弹性体包括如下重量份应用比例的:塑性成分苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物100，充环烷油或白油40-60，改性剂0-110，稳定剂2-10，润滑剂2-65，其它填充剂10-300。
所述的热塑性弹性体还包括如下重量份应用比例的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的部分替代成分:苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或/和苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物20-40，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体还包括如下重量份应用比例的共用橡胶成分:三元乙丙胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、三元乙丙胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁胶和聚乙烯、动态硫化型热塑性弹性体、二元乙丙橡胶或/和三元乙丙橡胶20-80，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体的改性剂包括如下重量份应用比例的:聚苯乙烯，高苯乙烯，α-甲基苯乙烯低聚物和丙烯酸苯乙烯酯共聚物，α-甲基苯乙烯低聚物，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯或/和乙烯-醋酸乙烯0-100，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体的填充剂还包括如下重量份应用比例的:轻质氧化镁，氢氧化铝，超细云母粉，煅烧高龄土，透明白炭黑，轻质碳酸镁或/和轻质碳酸钙0-300，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体的稳定剂包括如下重量份应用比例的:硬脂酸钡或/和钙-锌复合稳定剂1-5，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体的润滑剂包括如下重量份应用比例的:硬脂酸1-3、石蜡1-2，环烷油或/和白油0-58，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
所述的热塑性弹性体的生产方法，采用如下步骤完成:
A、将定量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)与环烷油或白油放在混料器中充分搅拌均匀、放出，在容器中静置4-8小时，使其充油备用；
B、将充油的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和全部填充物料加入混料器中于70-100℃温度下充分搅拌15-20分钟均匀后，用单螺杆或双螺杆塑料挤出机在120-180℃温度下塑炼，利用热切或冷切设备切成体积相当于4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm体积的圆柱型颗粒，冷却后包装即为成品。
所述的热塑性弹性体的生产方法中步骤B还可这样实现:将全部物料加入密炼机中在140℃-160℃温度下塑炼，将塑炼物料在开放式炼胶机上于110-150℃薄通三次，使薄通片厚度小于1mm，然后压延成3mm或4mm厚度的胶片，冷却后用切片机和切粒机切成4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm的胶粒，包装即为成品。
所述的热塑性弹性体的生产方法中步骤B还可这样实现:将用塑料挤出机塑炼的物料、并用胶以及未经塑料挤出机塑炼的填充剂在开放式塑炼机上于130-160℃温度下再次混合塑炼均匀后，薄通三次，使薄通胶片厚度小于1mm，然后压延成3mm或4mm厚度的胶片，冷却后用切片机和切粒机切成4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm的胶粒，包装即为成品。
本发明的热塑性弹性体物料生产的线缆、密封条、密封件、鞋料、高弹性管、高弹性胶绳等产品不仅压缩变型低，抗曲挠性强，而且耐老化，回弹力强。不仅可生产各种电线、电缆，还可生产汽车及机动车、铝塑门窗密封条、各种中、高、低压软管，通过注塑、吹塑或挤塑等不同生产工艺，制造多种机械不同性能要求的机械部件，注塑鞋及鞋底，健身器材中所用的高弹性胶管、胶绳、绳棒等多种产品，用本发明生产物料生产上述产品时，免去硫化过程，设备简单，工艺简便，用普通塑料挤出机或略加改动的橡胶硫化机或热塑性弹性体专用挤出机均可挤出成型，边角余料可反复再利用，节约原材料和生产费用，生产过程中不产生三废和环境污染；产品在使用过程中也不会产生任何有害气体和有毒物质排放，造成环境污染。
具体实施方式
实施例1
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH-815)          100份；
充环烷油                                            40份；
硬脂酸钡                                            1份；
钙-锌复合稳定剂                                     2份；
硬脂酸                                              2份；
石蜡                                                3份；
生产方法:将定量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)与环烷油放在混料器中充分搅拌均匀、放出。在容器中静置4—8小时，使其充油备用。然后将充油的苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和助剂加入混料器中于70—100℃温度下充分搅拌15—20分均匀后，用单螺杆或双螺杆塑料挤出机在120℃—140℃温度下塑炼，利用热切或冷切设备切成体积相当于4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm体积的圆柱型颗粒，冷却后包装即为成品；
本发明的实施例1给出一种最简单的实施方式，即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)充环烷油即可直接作为热塑性弹性体产品。
实施例2
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH—815)       100份；
充环烷油                                          40份；
聚苯乙烯(PS666D)                                  40份；
硬脂酸钡                                          1份；
钙-锌复合稳定剂                                   2份；
硬脂酸                                            2份；
石蜡                                              3份；
生产方法:同实施例1
实施例3
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH-815)         100份；
充环烷油                                           40份；
聚苯乙烯(PS666D)                                   40份；
轻质碳酸钙                                         100份；
软化剂-白油                                        35份；
硬脂酸钡                                           1份；
钙-锌复合稳定剂                                    2份；
硬脂酸                                        2份；
石蜡                                          3份；
生产方法:同实施例1，在上述实施例中，填充剂用量越大，需要加入软化剂环烷油或白油越多。
实施例4
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH-815)     100份；
充环烷油                                       40份；
聚苯乙烯(PS666D)                               40份；
硬脂酸钡                                       1份；
乙烯-醋酸乙烯(EVA14-2)                         30份；
透明白炭黑(活性二氧化硅)                       20份；
钙-锌复合稳定剂                                2份；
硬脂酸                                         2份；
石蜡                                           3份；
生产方法:同实施例1
实施例5
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH-815)     100份；
环烷油                                         40份；
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS)                20份；
聚丙烯酸甲酯(PMMA)                              20份；
乙烯-醋酸乙烯(EVA14-2)                          30份；
煅烧高龄土                                      20份；
轻质碳酸钙                                      130份；
软化剂-15号白油                                 55份；
硬脂酸钡                                        1份；
钙-锌复合稳定剂                                 2份；
硬脂酸                                          2份；
石蜡                                            3份；
生产方法:同实施例1
实施例6
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH-815)      100份；
充环烷油                                        40份；
聚苯乙烯(PS666D)                                40份；
高苯乙烯(HS-860)                                20份；
乙烯-醋酸乙烯(EVA 14-2)                         30份；
二元乙丙胶(胶片状)                              70份；
三元乙丙胶(3745P胶片状)                         30份；
α-甲基苯乙烯低聚物(M80)                         2.5份；
轻质碳酸钙                                       150份；
软化剂-环烷油                                    55份；
颜料或炭黑                                       2份；
硬脂酸钡                                         1份；
钙-锌复合稳定剂                                  2份；
硬脂酸                                           2份；
石蜡                                             3份；
颜料                                             2份；
上述实施例弹性体组份中添加了并用橡胶，实际应用中可作为并用橡胶的材料很多，如三元乙丙胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、三元乙丙胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁胶和聚乙烯、动态硫化型热塑性弹性体、二元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶等。
生产方法:
将定量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)与环烷油或白油(占SBS总量的40％)放在混料器中充分搅拌均匀、放出，在容器中静置4—8小时，使其充油备用。将全部物料加入密炼机中在130℃-180℃温度下塑炼，将塑炼物料在开放式炼胶机上于110-150℃薄通三次，使薄通片厚度小于1mm，然后压延成3mm或4mm厚度的胶片，冷却后用切片机和切粒机切成4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm的胶粒，包装即为成品。
实施例7
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS YH—801、802、803)      60份；
苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)                      20份；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)                   20份；
充环烷油                                                   60份；
聚苯乙烯(PS666D)                                           40份；
高苯乙烯(HS—860)                                          20份；
乙烯—醋酸乙烯(EVA14—2)                                   30份；
三元乙丙胶/聚丙烯(EPTM/PP)动态硫化型热塑性弹性体(ATR)      50份；
二元乙丙胶(颗粒状)                                         30份；
三元乙丙胶(3745P颗粒状)                                    20份；
α-甲基苯乙烯低聚物(M80)                                    2.5份；
α-甲基苯乙烯低聚物和丙烯酸苯乙烯酯共聚物(MS290)            3份；
轻质氧化镁                                                 10份；
氢氧化铝                                                   40份；
超细云母粉                                                 30份；
轻质碳酸                                                   30份；
轻质碳酸钙                               50份；
软化剂-白油                              58份；
硬脂酸钡                                 1份；
钙-锌复合稳定剂                          2份；
硬脂酸                                   2份；
石蜡                                     3份；
颜料 2份；
上述实施例中苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的部分替代组份。
生产方法:同实施例1，
实施例8
组份:
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物嵌段共聚物                     100份；
充环烷油                                                     60份；
聚苯乙烯(PS666D)                                             50份；
低密度聚乙烯(LDPE)                                           20份；
高密度聚乙烯(HDPE)                                           10份；
乙烯-醋酸乙烯(EVA 28-25)                                     30份；
三元乙丙胶/聚丙烯(EPTM/PP)动态硫化型热塑性弹性体(ATR)        50份；
丁苯胶/聚丙烯(SBR/PP)动态硫化型热塑性弹性体                  20份；
天然胶/聚丙烯(NR/PP)动态硫化型热塑性弹性体              30份；
轻质氧化镁                                              10份；
氢氧化铝                                                40份；
超细云母粉                                              30份；
轻质碳酸镁                                              30份；
轻质碳酸钙                                              50份；
软化剂-环烷油                                           55份；
硬脂酸钡                                                1份；
钙-锌复合稳定剂                                         2份；
硬脂酸                                                  2份；
石蜡3份；
颜料                                                    2份；
生产方法:同实施例7，上述实施例中改性剂选择聚苯乙烯，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯作为改性剂，在实际应用中高苯乙烯，α-甲基苯乙烯低聚物和丙烯酸苯乙烯酯共聚物，α-甲基苯乙烯低聚物等都可用作改性剂，如改变软化点等。
本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明这种热塑性弹性体的组合配方及生产方法，而不对本发明的范围构成任何限制，用本发明实施例得到的产品和经由本发明权利要求书所述均可得到热塑性弹性体产品。

Claims (8)

1、一种热塑性弹性体，其特征在于所述的弹性体包括如下重量份应用比例的∶塑性成分∶苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物100，共用橡胶成分∶三元乙丙橡胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、三元乙丙橡胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然橡胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、天然橡胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯橡胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、丁苯橡胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁橡胶和聚丙烯动态硫化型热塑性弹性体、顺丁橡胶和聚乙烯动态硫化型热塑性弹性体、二元乙丙橡胶或/和三元乙丙橡胶20-80，环烷油或白油40-60，改性剂0-100，稳定剂2-10，润滑剂2-65，其它填充剂10-300。
2、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于所述弹性体还包括如下重量份应用比例的∶苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或/和苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物20-40，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
3、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于所述弹性体的改性剂包括如下重量份应用比例的∶聚苯乙烯，高苯乙烯树脂，α-甲基苯乙烯低聚物和丙烯酸苯乙烯酯共聚物，α-甲基苯乙烯低聚物，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯或/和乙烯-醋酸乙烯0-100，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
4、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于所述的弹性体的填充剂还包括如下重量份应用比例的∶轻质氧化镁，氢氧化铝，云母粉，煅烧高岭土，透明白炭黑，轻质碳酸镁或/和轻质碳酸钙10-300，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
5、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于所述弹性体的稳定剂包括如下重量份应用比例的∶硬脂酸钡或/和钙-锌复合稳定剂1-5，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
6、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于所述弹性体的润滑剂包括如下重量份应用比例的∶硬脂酸1-3、石蜡1-2，环烷油或/和白油0-58，基于100重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
7、根据权利要求1所述的热塑性弹性体的生产方法，其特征包括采用如下步骤完成∶
A、将苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物与环烷油或白油放在混料器中充分搅拌均匀、放出，在容器中静置4-8小时，使其充油备用；
B、将充油的苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物和共用橡胶成分，改性剂，稳定剂，润滑剂，其它填充剂加入混料器中于70-100℃温度下充分搅拌15-20分钟均匀后，用单螺杆或双螺杆塑料挤出机在120-180℃温度下塑炼，利用热切或冷切设备切成体积相当于4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm体积的圆柱型颗粒，冷却后包装即为成品。
8、根据权利要求1所述的热塑性弹性体的生产方法，其特征包括采用如下步骤完成∶
A、将苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物与环烷油或白油放在混料器中充分搅拌均匀、放出，在容器中静置4-8小时，使其充油备用；
B、将充油的苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物和共用橡胶成分，改性剂，稳定剂，润滑剂，其它填充剂加入密炼机中在140℃-160℃温度下塑炼，将塑炼物料在开放式炼胶机上于110-150℃薄通三次，使薄通片厚度小于1mm，然后压延成3mm或4mm厚度的胶片，冷却后用切片机和切粒机切成4mm×4mm×3mm或3mm×3mm×3mm的胶粒，包装即为成品。
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