CN105255092A - 一种sbc热塑性弹性材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SBC热塑性弹性材料及其制备工艺，该SBC热塑性弹性材料包括以下重量份的各组分：基体树脂：35～60份；填充油：5～35份；热塑性聚烯烃树脂：5～25份；热塑性弹性体树脂：0～15份；填充剂：0～15份；复合稳定剂：0.1～0.5份；本发明还公开了一种热塑性弹性材料的制备工艺，本发明还公开了一种SBC热塑性弹性材料及其制备工艺，旨在提供一种在高负载的情况下无出油现象，且表现出优异的压缩回复性的热塑性弹性体材料，该热塑性弹性体还具有优异的耐磨特性，并与聚丙烯PP材料具有良好的相容性，可与PP材料进行二次注塑成型而牢固地包覆在PP材料表面。

Description

一种SBC热塑性弹性材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种SBC热塑性弹性材料及其制备工艺。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)分子链由塑料段(硬段)和橡胶段(软段)组成，塑料段起物理交联点的作用，在高温下具有可逆性，呈塑性；橡胶段是高弹性链段，呈弹性。该材料是一类在常温下具有橡胶的高弹特性，而在高温条件下又可以塑化成型，具有塑料良好的加工流动性，集热塑性塑料和橡胶的优良性能于一身的新型高分子材料，因此被广泛应用于家庭日用品、玩具、文教产品、电子电器、汽车部件、工业产品等领域。

传统的硫化橡胶，虽然具有优良的高承载性和耐磨特性，但其需添加各种配合助剂进行混炼，混炼后的半成品还需要通过硫化才能使用，其制备工艺复杂，生产效率低，回收困难，且由于添加各种硫化剂和增塑剂等，不符合环保要求。相比之下，热塑性弹性体(TPE)材料环保、安全、无毒，100％可回收利用，加工过程简易，适用于各种加工方式，如挤出、注塑、吹塑、浇铸、模压等，且可通过二次注塑成型与各种硬质塑料进行包覆粘结。这使热塑性弹性体的应用更加广泛，深得各行各业的喜好和推广。

由于热塑性弹性体的塑料段链结构只是物理交联点，而非化学交联结构，在高负载的情况下，材料容易发生较大的永久变形，这种变形是无法回复的；且由于热塑性弹性材料配方中一般都添加了一定比例的矿物油，以提高材料的加工流动性，但在高负载的情况下，这些矿物油都会一定程度的迁移出来，从而造成污染所接触的产品和介质；同时，常规的SBC热塑性弹性体材料的耐磨性能不会太好，因此，SBC热塑性弹性体在一些使用要求较为苛刻的应用上受到了限制，尤其是一些具有高负载和高耐磨要求的应用中，如密封圈、密封件、工业脚轮、医疗脚轮等。公开号为CN104371248A的中国发明专利公开了在SEBS热塑性弹性体中加入一定比例的TPU和硅酮母粒，可提高材料的耐磨性能，但由于TPU材料与聚丙烯PP材料的相容性不好，使其无法很好的包覆粘结在PP材料表面上。公开号为CN102268170A的中国发明专利公开了在SEBS热塑性弹性体中加入乙丙弹性体，得到压缩永久变形小于30％的弹性体材料，但该压缩永久变形是在压缩率固定为25％时的结果，而在250kg的高负载情况下，该压缩永久变形将会产生巨大变化。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明公开了一种SBC热塑性弹性材料及其制备工艺，旨在提供一种在高负载的情况下无出油现象，且表现出优异的压缩回复性的热塑性弹性体材料，该热塑性弹性体还具有优异的耐磨特性，并与聚丙烯PP材料具有良好的相容性，可与PP材料进行二次注塑成型而牢固地包覆在PP材料表面。

本发明的技术方案如下：

一种SBC热塑性弹性材料，包括以下重量份的各组分：

基体树脂：35～60份；

填充油：5～35份；

热塑性聚烯烃树脂：5～25份；

热塑性弹性体树脂：0～15份；

填充剂：0～15份；

复合稳定剂：0.1～0.5份。

作为优选，所述基体树脂为氢化的饱和型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、氢化的饱和型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)中的至少一种。

作为优选，所述填充油为饱和直链烷烃油、环烷烃油和硅油中的至少一种。

作为优选，所述热塑性聚烯烃树脂为聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS中的至少一种。

作为优选，所述热塑性弹性体树脂为热塑性聚氨酯、三元乙丙橡胶、热塑性聚酯弹性体中的至少一种。

作为优选，所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、白碳黑中的至少一种。

作为优选，所述复合稳定剂为Irganox1010、Irganox1076、Irganox168、UVP中的至少一种。

本发明还公开了一种上述SBC热塑性弹性材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1、将基体树脂与填充油按预定比例充分混合均匀，待填充油被基体树脂完全吸干，得到充油型嵌段共聚物基体树脂；

S2、将该充油型嵌段共聚物基体树脂与热塑性聚烯烃树脂、热塑性弹性体树脂、填充剂、复合稳定剂按规定比例在高速混合机中混合均匀；

S3、混合后的物料由喂料器均匀地送入双螺杆挤出机中，经过双螺杆高速剪切、混炼塑化，由挤出机机头挤出。

作为优选，所述步骤S3中双螺杆挤出机的温度设定为190～240℃，螺杆转速设定为250～300转/分，喂料速度设定为20-30转/分。

作为优选，所述步骤S3后还包括拉条、冷却、切粒、干燥、包装的步骤。

本发明制备的SBC热塑性弹性体材料，耐磨性能优异，且与聚丙烯PP具有良好的相容性，可通过二次注塑成型牢固地包覆粘结在PP基体表面，加工过程简单，无需通过高温硫化，因此其应用领域得到进一步的拓展，可应用到一些PP基体材料的包覆粘结上，如以PP作为轮心的高弹脚轮热塑性弹性体材料，具有显著的经济和社会价值。

附图说明

图1为本发明在一实施例中的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细阐述。

本发明公开了一种SBC热塑性弹性材料，包括以下重量份的各组分：

基体树脂：35～60份；

填充油：5～35份；

热塑性聚烯烃树脂：5～25份；

热塑性弹性体树脂：0～15份；

填充剂：0～15份；

复合稳定剂：0.1～0.5份。

在具体实施中，所述基体树脂为氢化的饱和型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、氢化的饱和型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)中的至少一种，具体如台湾台橡股份有限公司6150、6151、6159，日本可乐丽公司4033，4044，4055，巴陵石化的YH-503等；

所述填充油为饱和直链烷烃油、环烷烃油和硅油中的至少一种，具体如台塑150N、500N，韩国双龙150N、500N，新疆克拉玛依KN4006，日本信越KF96等；

所述热塑性聚烯烃树脂为聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS中的至少一种，具体如茂名石化T30S、PPH-T03，韩国LG化学的ME2500、ME9180，台湾奇美的PG-33，PH88等；

所述热塑性弹性体树脂为热塑性聚氨酯、三元乙丙橡胶、热塑性聚酯弹性体中的至少一种，具体如路博润的GP95AE、3555D，美国陶氏的3720P、4770R，美国杜邦的5556、4056，四川晨光的H2040、H6555等；

所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、白碳黑中的至少一种，国内多家厂家均可，具体如浙江正发、江苏立达、广东中博化工等；

所述复合稳定剂为Irganox1010、Irganox1076、Irganox168、UVP中的至少一种，具体厂家如汽巴精细化工、利安隆实业等。

实施例1～6如表1所示：

表1

实施例1～6中所采用的测试标准、测试条件及测试仪器如下：

硬度：根据ASTMD2240，在室温下用LS-A橡胶邵氏A硬度计测量；

断裂伸长率/拉伸强度：根据ASTMD412，在室温下使用电子拉力机测量，其中拉伸速率为500mm/min；

磨耗：根据DIN53516，在室温下使用DIN磨耗试验机测量，计算其体积磨耗量；

高负载性能测试：在室温下，用250kg的载重砝码加载到50mm*50mm*6mm的标准测试片上，加载时间为24小时，测试如下性能指标：

永久变形率：在进行高负载性能测试前，测试标准测试片的原始厚度h0，在高负载性能测试结束后，让测试片在自由状态下放置30分钟，然后测试其回复后的厚度h1，则永久变形率C(％)＝[(h0-h1)/h0]*100；

出油情况/出油率：在进行高负载性能测试前，用吸油纸上下包覆标准测试片，并测量测试片的原始重量w0，在高负载性能测试结束后，观察吸油纸上的油斑情况，并做判定(A无、B轻微、C中等、D严重)，测量测试片测试后的重量w1，则出油率(％)＝[(w0-w1)/w0]*100；

表1中的“份”均指重量份数，下同；

由表1的实施例1～4的结果可以看出，在保持SBC热塑性弹性体材料硬度不变的基础上，提高基体树脂SEBS的含量，可以有效降低材料的磨耗，提高材料的耐磨性能，同时材料的机械性能也得到了提升，材料在高负载性能测试中的永久变形率和出油率随着基体树脂SEBS含量的增加而明显下降，在SEBS含量达55份(重量份数)时，材料已无出油现象，出油率小于0.01％；由实施例3和5的结果可以看出，基体树脂SEBS的相对分子量越高，其耐磨性能和机械性能都得到了很大提升，同时高负载性能测试中的永久变形率也大幅度减小，且无出油现象，可见提高基体树脂SEBS的相对分子量，对SBC热塑性弹性体的高承载和耐磨性能的提升都有很大帮助；由实施例5和6的结果可以看出，少量硅油的加入，有利于耐磨性能的提高，对其他性能影响不大。

参照表1中实施例1～6的方法，并按照表2所列的配方进行实施例7～11，结果如表2所示：

表2

由表2实施例7～9的结果可以看出，聚乙烯PE和聚苯乙烯PS的加入，对SBC热塑性弹性体材料的高负载永久变形性能都有提升，而聚苯乙烯PS的影响更为显著；由实施例7、10和11的结果可以看出，热塑性聚酯弹性体TPEE的加入，对SBC热塑性弹性体材料的耐磨性能和高负载永久变形性能影响显著，当TPEE的添加量增加至8份(重量份数)时，所制备的SBC热塑性弹性体材料的磨耗低至96mm3，而在250kg/24hrs条件下高负载测试时的永久变形率低至3％，可见热塑性聚酯弹性体TPEE加入到SBC热塑性弹性体配方中，能很大程度地改善材料的耐磨性能和高承载性能。

综合实施例1～11可以看出，在制备高承载、不出油、耐磨性能优异的SBC热塑性弹性体配方体系中，通过加入相对分子量较高的基体树脂SEBS，有利于提高材料的耐磨性能和高承载性能；同时提高基体树脂SEBS的含量，也有利于提高材料的耐磨性和高承载性，在基体树脂SEBS含量为55份(重量份数)时，此时油胶比为0.44，制备的SBC热塑性弹性体在高负载测试中无出油现象，出油率低于0.01％；硅油的加入有利于改善材料的耐磨性能；热塑性聚烯烃树脂PE和PS材料的加入，有利于改善材料的高承载性能；在SBC热塑性弹性体配方体系中，热塑性聚酯弹性体TPEE对SBC热塑性弹性材料的耐磨性和高承载性有显著的影响，少量的加入即可大幅度地提高材料的耐磨性能，同时也大幅度地降低材料在高负载测试中的永久变形率，且由此制备的SBC热塑性弹性体材料与PP的相容性良好，可以通过二次注塑成型牢固地包覆粘结在PP基体表面。

本发明还公开了一种上述SBC热塑性弹性材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1、将基体树脂与填充油按预定比例充分混合均匀，待填充油被基体树脂完全吸干，得到充油型嵌段共聚物基体树脂；

S2、将该充油型嵌段共聚物基体树脂与热塑性聚烯烃树脂、热塑性弹性体树脂、填充剂、复合稳定剂按规定比例在高速混合机中混合均匀；

S3、混合后的物料由喂料器均匀地送入双螺杆挤出机中，经过双螺杆高速剪切、混炼塑化，由挤出机机头挤出。

作为优选，所述步骤S3中双螺杆挤出机的温度设定为190～240℃，螺杆转速设定为250～300转/分，喂料速度设定为20-30转/分。

作为优选，所述步骤S3后还包括拉条、冷却、切粒、干燥、包装的步骤。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SBC热塑性弹性材料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：

基体树脂：35～60份；

填充油：5～35份；

热塑性聚烯烃树脂：5～25份；

热塑性弹性体树脂：0～15份；

填充剂：0～15份；

复合稳定剂：0.1～0.5份。

2.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述基体树脂为氢化的饱和型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化的饱和型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。

3.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述填充油为饱和直链烷烃油、环烷烃油和硅油中的至少一种。

4.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述热塑性聚烯烃树脂为聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS中的至少一种。

5.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述热塑性弹性体树脂为热塑性聚氨酯、三元乙丙橡胶、热塑性聚酯弹性体中的至少一种。

6.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土、白碳黑中的至少一种。

7.如权利要求1所述的SBC热塑性弹性材料，其特征在于：所述复合稳定剂为Irganox1010、Irganox1076、Irganox168、UVP中的至少一种。

8.如权利要求1～7中任一项所述的SBC热塑性弹性材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将基体树脂与填充油按预定比例充分混合均匀，待填充油被基体树脂完全吸干，得到充油型嵌段共聚物基体树脂；

S2、将该充油型嵌段共聚物基体树脂与热塑性聚烯烃树脂、热塑性弹性体树脂、填充剂、复合稳定剂按规定比例在高速混合机中混合均匀；

S3、混合后的物料由喂料器均匀地送入双螺杆挤出机中，经过双螺杆高速剪切、混炼塑化，由挤出机机头挤出。

9.如权利要求8所述的SBC热塑性弹性材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤S3中双螺杆挤出机的温度设定为190～240℃，螺杆转速设定为250～300转/分，喂料速度设定为20-30转/分。

10.如权利要求8所述的SBC热塑性弹性材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤S3后还包括拉条、冷却、切粒、干燥、包装的步骤。