CN101265351B - 一种热塑性弹性体树脂及其制备、成型方法 - Google Patents

Abstract

一种热塑性弹性体树脂及其制备、成型方法，涉及一种牙刷柄包覆料专用热塑性弹性体树脂的制备和制品成型工艺。将氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚丙烯、添加助剂、无机填料和白油高混后，挤出造粒、甩干、风冷、于料仓内存放1小时以上，最后包装形成，本发明生产的牙刷柄包覆料注塑专用热塑性弹性体树脂产品完全可以代替目前市场上的进口弹性体产品，无毒、无污染、可回收反复利用，工艺适应性强，成本低。

Description

一种热塑性弹性体树脂及其制备、成型方法

技术领域

本发明涉及一种牙刷柄包覆料专用热塑性弹性体树脂的制备和制品成型工艺。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)可概括为通用TPE和工程TPE两个类型，目前己发展到10大类30多个品种。从1938年德国Bayer最早发现聚氨酯类TPE，1963年和1965年美国Phillips和Shell，开发出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物TPE，到70年代美欧日各国开始批量生产烯烃类TPE以来，技术不断创新，新的TPE品种不断涌现，构成了当今TPE的庞大体系，使橡胶工业与塑料工业结合联姻大大向前迈进了一步。最近30多年来，热塑性弹性体作为第三代橡胶在世界各地取得了极为迅猛的发展。现在，热塑性弹性体的产量早已逾越第二代的液体橡胶，成为当今橡胶工业的又一新型材料。

世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。现在，TPE以TPS和TPO为中心，在世界各地获得了迅速发展，两者的产耗量已占到全部TPE的80％左右。双烯类TPE和氯乙烯类TPE也成为通用TPE的重要品种。其它如TPU、TPEE、TPAE、TPF等则转向了以工程为主。

世界TPS产能最大的国家是美国，此外法国、德国、意大利、比利时、西班牙、日本、澳大利亚等国也拥其生产技术，中国的台湾也具备一定的生产能力。我国是世界TPS最大消费国，从1980年开始以SBS为中心，伴随着我国制鞋业、建筑业的迅速发展，对TPS的需要以年均12％以上的速度增长。随着TPS类弹性体应用范围逐渐扩大，TPS类弹性体已经广泛用于生活用品、鞋材、玩具、包装材料、医疗器材、运动器材、汽车材料等领域。随着TPS类热塑性弹性体的快速发展，弹性体包覆材料需求量极大，并急需采用国产料代替昂贵的进口弹性体材料。

发明内容

本发明第一目的是提供一种新型牙刷柄包覆料专用的热塑性弹性体树脂。

本发明由以下重量百分比成分组成：氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)15.4％～36.9％，白油22.2～63.7％，聚丙烯(PP)3.2％～16.6％，无机填料10％～47.5％和添加助剂0.12％～0.3％。

本发明中氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、白油、聚丙烯(PP)、碳酸钙以及添加助剂均可使用国产牌号的原料，替代了昂贵的进口料，大大降低了成本；经实验室的检测表征以及下游厂家的试用情况反馈表明，弹性、着色性、耐磨性，粘接性等性能完全达到牙刷柄包覆料的使用要求，且流动性好，加工适应性强，在牙刷柄包覆料的通用注塑设备上均可加工制造出产品。此外，挤出造粒过程中的残料、废料均可回收利用，注塑过程中的边角料也可回收再利用，进一步降低了成本。

本发明所述的氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)为线形结构，其中的苯乙烯含量为33％，且未充油。

本发明所述的白油为运动粘度为30～40mm²/s(环境温度为40℃条件下)的石蜡基白油。

本发明所述的聚丙烯(PP)熔体流动速率为8g/10min±0.5g/10min。

本发明所述的无机填料为800～1200目的碳酸钙或超细滑石粉。

本发明所述的添加助剂包括活性剂硬脂酸、抗氧化剂和抗紫外剂，活性剂硬脂酸、抗氧化剂和抗紫外剂的质量比为5∶5∶3。

本发明第二目的是提供一种上述牙刷柄包覆料专用热塑性弹性体树脂的制备方法。

包括以下步骤：

A、高混：

将重量百分比分别为15.4％～36.9％的氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、3.2％～16.6％的聚丙烯(PP)、0.12％～0.3％的添加助剂、10％～47.5％的无机填料和22.2～63.7％的白油依次放入高混机，低速搅拌2～3分钟，高速搅拌0.5～1分钟；低速搅拌的温度为35～45℃，高速搅拌的温度为55～65℃。

B、挤出造粒：

温度：模头60～90℃、计量段90～130℃、塑化段150～190℃、送料段120～160℃；

螺杆转速：60～100r/min；

喂料转速：40～60r/min；

切粒方式：水环模面热切造粒；

C、甩干；

D、风冷；

E、于料仓内存放1小时以上；

F、包装。

其中，低速搅拌速度为480～500r/min，高速搅拌速度为950～1000r/min。

本工艺简单，方便操作，易于控制，产品稳定性好，生产过程无污染，环保。

本发明第三目的在于为上述牙刷柄包覆料注塑专用热塑性弹性体树脂提供一种成型方法。

在通用的注塑机上成型，注塑温度为180℃～230℃、注塑压力为25～40MPa、保压时间(周期)为2～3秒。

另外，注塑机喷嘴温度高于其它段5～10℃。

本成型工艺无须增加新设备，只需在原设备上略加调整即可根据设计形成牙刷柄，这种牙刷柄有很强的粘接能力、良好的弹性、良好的着色性以及耐磨性。此外，生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品，可以直接返回再利用，这样可以大大减少环境污染，扩大资源再生来源。

具体实施方式

下面通过优选实施例详细描述本发明，但不限制本发明的范围。本领域的普通专业人员根据本发明的内容，对本发明所作出的一些非本质的改进和调整，仍属本发明的保护范围。

一、原料组分：

可选取氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)占总重量的15.4％～36.9％、白油占总重量的22.2～63.7％，聚丙烯(PP)占总重量的3.2％～16.6％，无机填料占总重量的10％～47.5％，添加助剂占总重量的0.12％～0.3％。

本例A#配方中，各组分为：

1、线形结构、苯乙烯含量为33％、未充油的SEBS(氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)19.97kg。

2、白油：运动粘度为30～40mm²/s(40℃环境条件下)的石蜡基白油35.94kg，或运动粘度为160～180mm²/s(40℃环境条件下)的环烷基白油35.94kg。

3、熔体流动速率为8g/10min±0.5g/10min的PP(聚丙烯)3.99kg

4、无机填料：800～1200目的碳酸钙39.94kg，或1000目左右的超细滑石粉。

5、添加助剂：0.16kg。

添加助剂中活性剂硬脂酸、抗氧化剂和抗紫外剂的质量比为5∶5∶3。

二、制备工艺：

a.第一阶段：高混工艺

将专用树脂的各个组份依次放入高混机，加料顺序为SEBS→PP→助剂→无机填料→白油，低速搅拌2-3分钟，高速搅拌0.5-1分钟至搅拌充分；低速搅拌的温度控制在35-45℃，高速搅拌的温度控制在55-65℃。其中，低速搅拌速度为490r/min，高速搅拌速度为980r/min。

b.第二阶段：双螺杆挤出造粒工艺

①温度：模头60～80℃、计量段90～120℃、塑化段150～180℃、送料段120～140℃，

较佳：模头70～80℃、计量段100～140℃、塑化段160～180℃、送料段120～140℃。

②螺杆转速：60～80r/min，较佳65～75r/min。

③主机电流：100～120A，较佳100～110A。

④喂料转速：40～50r/min，较佳40～45r/min。

⑤切粒方式：水环模面热切造粒。

⑥造粒料经过甩干，风冷，于料仓内存放1小时以上，然后放料包装。

三、成型工艺：

将以上工艺得到的牙刷柄包覆料注塑专用热塑性弹性体树脂在注塑机上加工成型。

注塑温度为180℃～230℃(可根据实际情况分别设定各段及喷嘴温度，喷嘴温度比其它段高5～10℃)、注塑压力为25～40MPa、保压时间(周期)为2～3秒，即可注塑成牙刷柄包覆料。

四、性能、指标：

采用上述加工工艺得到牙刷柄包覆料注塑专用热塑性弹性体树脂及注塑成型制品，其物理性能、卫生指标为：

密度1.18g/cm³

硬度邵氏A22

熔融指数13.2g/10min(230℃，3.8Kg)

拉伸强度3.28Mpa

断裂伸长率853％

300％定伸应力0.69Mpa

卫生指标属于实际无毒级。

通过性能参数可见，本发明生产的牙刷柄包覆料注塑专用热塑性弹性体树脂产品完全可以代替目前市场上的进口弹性体产品，无毒、无污染、可回收反复利用，工艺适应性强，成本低，更具有市场竞争优势。

Claims (7)

1.一种热塑性弹性体树脂，由以下重量百分比成分组成：氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物15.4％～36.9％，白油22.2～63.7％，聚丙烯3.2％～16.6％，无机填料10％～47.5％和添加助剂0.12％～0.3％，其特征在于所述的氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线形结构，其中的苯乙烯含量为33％，且未充油。

2.根据权利要求1所述热塑性弹性体树脂，其特征在于所述的白油为在40℃环境温度下运动粘度为30～40mm²/s的石蜡基白油。

3.根据权利要求1所述热塑性弹性体树脂，其特征在于所述的无机填料为800～1200目的碳酸钙或1000目的超细滑石粉。

4.根据权利要求1所述热塑性弹性体树脂，其特征在于所述的添加助剂包括活性剂硬脂酸、抗氧化剂和抗紫外剂，活性剂硬脂酸、抗氧化剂和抗紫外剂的质量比为5∶5∶3。

5.一种如权利要求1所述热塑性弹性体树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、高混：

将重量百分比分别为15.4％～36.9％的氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、3.2％～16.6％的聚丙烯、0.12％～0.3％的添加助剂、10％～47.5％的无机填料和22.2～63.7％的白油依次放入高混机，低速搅拌2～3分钟，高速搅拌0.5～1分钟；低速搅拌的温度为35～45℃，高速搅拌的温度为55～65℃；所述低速搅拌速度为480～500r/min，高速搅拌速度为950～1000r/min；

B、挤出造粒：

温度：模头60～90℃、计量段90～130℃、塑化段150～190℃、送料段120～160℃；

螺杆转速：60～100r/min；

喂料转速：40～60r/min；

切粒方式：水环模面热切造粒；

C、甩干；

D、风冷；

E、于料仓内存放1小时以上；

F、包装。

6.一种如权利要求1所述热塑性弹性体树脂的成型方法，其特征在于：在通用的注塑机上成型，注塑温度为180℃～230℃、注塑压力为25～40MPa、保压时间为2～3秒。

7.根据权利要求6所述热塑性弹性体树脂的成型方法，其特征在于注塑机喷嘴温度高于其它段5～10℃。