CN103725027A - 一种高回弹tpe材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高回弹TPE材料，包括如下重量百分比的配方组分：热塑性弹性体30%-50%；工程塑料15%-25%；增塑剂20%-40%；填料10%-20%；其他助剂0-5%，该材料具有良好的耐温性能、抗老化性能、耐磨性能和回弹性，可广泛应用于线缆、垫圈、密封件等领域。本发明还公开了一种高回弹TPE材料的制备方法，其工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低，适于工业化生产。

Description

一种高回弹TPE材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高回弹TPE材料及其制备方法。

背景技术

TPE材料是一种综合了橡胶和塑料两者优点的材料，既具有橡胶的高弹性、高强度和高回弹性，同时又具有塑料的优良的加工性能、可回收利用。热塑性弹性体TPE材料具有更广泛的硬度，良好的触感、耐候性、抗疲劳和耐温性。相比橡胶无需硫化可直接注塑成型，并且可以与多种工程塑料包覆粘合，为产品的设计提供更多的空间和可能性。因其具有良好的可塑性和加工性能，相比橡胶大大缩短了加工周期，提高了生产效率，因此热塑性TPE材料目前已广泛应用于电子电器、通讯和汽车行业中，且正在越来越多的领域取代橡胶产品。但是，相对于现有的橡胶产品而言，TPE材料还存在一些不足，比如耐温性能、抗老化性能、耐磨性能和回弹性都不如橡胶制品，在一定程度上限制了热塑性TPE材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高回弹TPE材料，以克服现有技术中TPE材料耐温性能、抗老化性能、耐磨性能和回弹性均不佳的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，成本低，易于操作和控制的高回弹TPE材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种高回弹TPE材料，包括如下重量百分比的配方组分：

以及，一种高回弹TPE材料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述高回弹TPE材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述高回弹TPE材料。

上述高回弹TPE材料以工程塑料为基体，与增塑剂、填料及其他组分在上述配比体系下，于熔融挤出过程中发生协同作用，赋予了该TPE材料良好的耐温性能、抗老化性能、耐磨性能和回弹性，可替代橡胶。通过上述各组分的结合，对现有的TPE材料进行改性，解决了热塑性TPE材料回弹性不足、耐磨性差等缺点，同时保留了TPE材料优良的加工性能，而且使得所述高回弹TPE材料具有优异的机械性能和良好的触感。

上述高回弹TPE材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种高回弹TPE材料，其包括如下重量百分比的配方组分：

具体地，上述热塑性弹性体又称人造橡胶或合成橡胶，其既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能，又具备普通塑料的加工方便、加工方式广的特点。在上述配方体系下，所述热塑性弹性体优选为热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性硫化弹性体中的至少一种，例如巴陵石化SEBSYH501和山都平TPV101-73，其可与上述15%-25%的工程塑料进行良好结合，显著改善材料的回弹性能。其中，最佳的是，所述热塑性弹性体为苯乙烯类弹性体和热塑性硫化弹性体的组合。

上述工程塑料为所述TPE材料的基体材料，优选为PP和/或PE，例如PPV30G和HDPE5000S的组合物，该组合物可按1：1的配比组合。PP和/或PE取材简单，成本低廉，且在上述配方体系下能更好地与增塑剂和热塑性弹性体等结合，发挥出更显著的协同作用，能够很好地满足现有的材料需求，更好地消除与橡胶的性能差异。

上述增塑剂是一种高分子材料助剂，在塑料加工中添加这种物质，可以使其柔韧性增强，容易加工。其种类繁多，最常见的品种是DEHP（商业名称DOP）。DEHP化学名叫邻苯二甲酸二（2─乙基己）酯，是一种无色、无味液体，工业上应用广泛。在本发明实施例中，增塑剂优选芳香烃油、石蜡烃油、环烷烃油中的至少一种，它们可以在上述配方框架体系下发挥较强的增韧作用，例如环烷油KN4006。

上述填料又称填充剂，是指用以改善加工性能、力学性能并（或）降低成本的物质。在优选实施例中，所述填料为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的至少一种，它们可以对上述高回弹TPE材料进行力学性能等的提高，例如增强材料的耐磨性等，而且其可以与上述弹性体、工程塑料充分结合，填充于内，发挥良好的性能改造作用。若选择的填料含有碳酸钙，可以优选重质碳酸钙，其具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好且在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点，能够更好地改善上述材料性能。

在上述热塑性弹性体、工程塑料、增塑剂和填料的基础上，还可以根据实际所需的性能要求进一步添加其它助剂，以调节材料性能，达到预期的材料性能。优选地，所述其他助剂为抗氧剂、润滑剂中的至少一种，所述润滑剂优选硅酮母粒，所述抗氧剂优选为抗氧剂1010和168的组合物。

上述TPE材料配方中，PP与SEBS（SEBS为苯乙烯类弹性体）形成互穿网络结构，用以提供TPE材料所需的强度和弹性，但这种结构提供的弹性有限。在上述配方体系下，于上述高回弹TPE材料中再加入TPV弹性体（即热塑性硫化弹性体），由于TPV弹性体为EPDM和PP形成的共混物，加入到TPE材料中可以与PP/SEBS很好地相容，通过熔融加工将上述EPDM微胶粒带入到PP与SEBS的互穿网络中，交联的EPDM胶粒的弹性在互穿网络中相当于弹性支撑点受力点，从而赋予了材料更高的弹性。

相应地，本发明实施例还提供了上述高回弹TPE材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S01、按照上述高回弹TPE材料配方分别称取各组分；

S02、将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

S03、将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述高回弹TPE材料。

具体地，上述步骤S01中的高回弹TPE材料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中，各组分进行混料处理的时间可以根据实际生产条件进行灵活的调整，只要各组分预混充分即可，如混合的设备可以是混料筒等。在优选实施例中，混料处理是将各组分在高速（如转速大于300r/min）混合处理5～15分钟，使得各组分混合均匀。

上述步骤S03中，混合物料的熔融挤出可以采用本领域常规的工艺。为了使得各组分在熔融挤出中发挥更好的协同作用，赋予上述高回弹TPE材料更加优异的透明性和力学性能，在优选实施例中，混合物料熔融挤出是采用双螺杆挤出机熔融挤出，所述双螺杆优选长径比为42:1的双螺杆挤出机，而且双螺杆的转速优选为300-350rpm，加工温度优选为170℃-210℃，在这样的加工条件下进行双螺杆挤出造粒，可以得到雾面阻燃热塑性聚氨酯弹性体。

上述高回弹TPE材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，在熔融挤出过程中只需控制熔融挤出的温度和时间即可，因此，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

现以具体的高回弹TPE材料及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。其中，实施例中各组合物的组分及质量百分含量如表1所示，具体组分如下：热塑性弹性体为巴陵石化SEBSYH501和山都平TPV101-73的混合物，工程塑料为PPV30G和HDPE5000S的混合物，增塑剂为环烷油KN4006，填料为重质碳酸钙，其它助剂为：润滑剂为硅酮母粒、抗氧剂为抗氧剂1010和168的组合物。将各组分按表1中的质量百分比加入到高速混合机种混合5min，然后再将混合物料放到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的长径比为42:1，双螺杆挤出机的转速为300-350rpm，加工温度为170-210℃。对得到的雾面阻燃热塑性聚氨酯弹性体进行性能测试，测试结果见表2。以下各例子的配方组分的数量单位均为重量百分比（%）。

表1

配方组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					SEBS	30	15	20	15
TPV	5	10	15	20

工程塑料	15	15	15	15
					增塑剂	30	30	30	30
填料	20	20	20	20
					其他助剂	0.5	0.5	0.5	0.5

性能测试：

依照本领域技术人员普遍采用的性能测试方法测试，实施例1-4的性能测试结果见表2：

表2

通过实施例，我们可以发现TPV材料的加入很好地提高了材料的回弹性，并且材料的加工性能没有变化，TPV材料中的交联的EPDM以微小的颗粒均匀地分布在TPE材料中，很好地提供了回弹性能，并且微小的EPDM颗粒并不会影响材料的加工性能。综上所述，本发明的高回弹TPE材料具有很高的回弹性，并且材料的加工性能并没有损失，在TPV添加比例一定的范围内机械性能也得到了一定的保持。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高回弹TPE材料，其特征在于，包括如下重量百分比的配方组分：

2.如权利要求1所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性硫化弹性体中的至少一种。

3.如权利要求1所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述工程塑料为PP和/或PE。

4.如权利要求1-3任一项所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述增塑剂为芳香烃油、石蜡烃油、环烷烃油中的至少一种。

5.如权利要求1-3任一项所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述填料为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的至少一种。

6.如权利要求5所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述填料为重质碳酸钙。

7.如权利要求1-3任一项所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述其他助剂为抗氧剂和/或润滑剂。

8.如权利要求7所述的高回弹TPE材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮母粒。

9.一种高回弹TPE材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

按照权利要求1-8所述高回弹TPE材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述高回弹TPE材料。

10.如权利要求9所述的高回弹TPE材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出是采用双螺杆挤出，所述双螺杆的转速为300-350rpm，加工温度为170℃-210℃。