CN104045960A - 一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物，由以下重量配比的原料制成：苯乙烯类热塑性弹性体15－25%，增塑剂25－40%，聚丙烯6－10%，聚烯烃热塑性弹性体0.5－2%，无机矿物30－40%，相容剂0.6－0.9%，抗菌剂0.06－0.2%，助剂0.01－0.2%。本发明还提供上述抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的一种制备方法。本发明的热塑性弹性体组合物具有优良的抗菌性能及表面耐刮擦性能，且附着力强，其制品具有抗菌抑霉的功能，能够长久保持美观，二次成型时能够紧密粘结在基体上。本发明的热塑性弹性体组合物可用于二次成型（例如用于牙刷包胶、工具手柄包胶等），也可用于单独成型（例如用于制作瓶塞）。

Description

一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子化合物的组合物，具体涉及一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer，简称TPE）是一种具有橡胶的高弹性、高强度及高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料，也就是说它同时具有热塑性塑料的加工性能和硫化橡胶的物理性能。热塑性弹性体环保、无毒、安全，有优良的着色性，触感柔软，具有较佳的耐候性、抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，且可以循环使用，降低使用成本。此外，热塑性弹性体生产过程中不需硫化，大大简化了生产流程简化并降低耗能。热塑性弹性体可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。热塑性弹性体由于具有优良的性能，近年来在日用品、电子电器、通讯、汽车行业等领域得到越来越广泛的应用。
然而，现有的热塑性弹性体或者以热塑性弹性体为基础的材料，还存在附着力不够强、表面耐刮擦性能较差、容易发霉等不足，这对其在某些领域的推广应用造成极大的制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性弹性体组合物以及这种热塑性弹性体组合物的制备方法，这种热塑性弹性体组合物具有优良的抗菌性能及表面耐刮擦性能，且附着力强。采用的技术方案如下：
一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物，其特征在于由以下重量配比的原料制成：苯乙烯类热塑性弹性体15－25%，增塑剂25－40%，聚丙烯6－10%，聚烯烃热塑性弹性体0.5－2%，无机矿物30－40%，相容剂0.6－0.9%，抗菌剂0.06－0.2%，助剂0.01－0.2%。
上述苯乙烯类热塑性弹性体是基础材料。优选上述苯乙烯类热塑性弹性体是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）和苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）中的一种或两者的组合。苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）由苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）加氢制得，在耐老化性能上有明显优势，因此更优选苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
更优选苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为30－35%(重量)、分子量为20－25万。优选苯乙烯类热塑性弹性体的分子结构为线型结构。该苯乙烯类热塑性弹性体硬度为73－75（shore A），300%拉伸应力≥5.0MPa。
优选上述增塑剂为环烷油和白矿油中的一种或两者的组合。
优选上述无机矿物为碳酸钙、白烟和透明粉中的一种或其中多种的组合。
优选上述相容剂为PP-g-MAH和SEBS-g-MAH中的一种或两者的组合。选取PP-g-MAH和SEBS-g-MAH作为相容剂，可以提高各组分的相容性，还可以提高产品表面抗刮性能，同时可以提高产品的表面极性，利于在表面形成水分子层，从而提高抗菌剂的抗菌效果。
优选上述抗菌剂为纳米银。
优选上述助剂为抗氧剂和润滑剂中的一种或两者的组合。抗氧剂优选选取受阻酚类抗氧剂，如抗氧剂1010。润滑剂可采用硬脂酸盐或油酸酰胺。
本发明还提供上述抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的一种制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：
（1）按比例配备苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂；
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400－500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350－430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂的混合物料）；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，得到热塑性弹性体组合物。
步骤（4）中，通常对双螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，得到颗粒状的热塑性弹性体组合物。
优选步骤（4）中，双螺杆挤出机的螺杆转速为270－380转/分钟、料筒温度为180－220℃。
本发明的热塑性弹性体组合物具有优良的抗菌性能及表面耐刮擦性能，且附着力强，其制品具有抗菌抑霉的功能，能够长久保持美观，二次成型时能够紧密粘结在基体上。本发明的热塑性弹性体组合物可用于二次成型（例如用于牙刷包胶、工具手柄包胶等），也可用于单独成型（例如用于制作瓶塞）。本发明的热塑性弹性体组合物应用于PP、PS材质的牙刷柄的包胶，手感舒适，附着力强，表面光泽度高，表面无析出，并具有优良的表面耐刮擦性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的制备方法依次包括以下步骤：
（1）配备以下重量配比的原料：苯乙烯类热塑性弹性体15%（均为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其苯乙烯含量为32%(重量)、分子量为22万，其分子结构为线型结构），增塑剂39%（均为环烷油），聚丙烯7.3%，聚烯烃热塑性弹性体1.22%，无机矿物36.4%（均为碳酸钙），相容剂0.78%（均为PP-g-MAH），抗菌剂0.1%（均为纳米银），助剂0.2%（其中0.1％为抗氧剂1010，另0.1％为硬脂酸盐）。
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在450转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在380转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂的混合物料）；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出（双螺杆挤出机的螺杆转速为320转/分钟、料筒温度为180－220℃），得到热塑性弹性体组合物。
步骤（4）中，对双螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，得到颗粒状的热塑性弹性体组合物。
经测试，得到的热塑性弹性体组合物的基础性能如下：硬度为35A；拉伸强度为2.3MPa。与PP二次注塑成型形成热塑性弹性体组合物包胶，将热塑性弹性体组合物包胶剥离后在PP表面依然留有一层热塑性弹性体组合物，由此可看出材料对PP、PS材质具有很强的粘结力。
实施例2
本实施例中，抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的制备方法依次包括以下步骤：
（1）配备以下重量配比的原料：苯乙烯类热塑性弹性体25%（均为苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其苯乙烯含量为30%(重量)、分子量为25万，其分子结构为线型结构），增塑剂33.6%（均为白矿油），聚丙烯10%，聚烯烃热塑性弹性体0.5%，无机矿物30%（其中20％为白烟，另10％为透明粉），相容剂0.6%（均为SEBS-g-MAH），抗菌剂0.2%（均为纳米银），助剂0.1%（均为抗氧剂1010）。
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂的混合物料）；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出（双螺杆挤出机的螺杆转速为270转/分钟、料筒温度为180－220℃），得到热塑性弹性体组合物。
步骤（4）中，对双螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，得到颗粒状的热塑性弹性体组合物。
经测试，得到的热塑性弹性体组合物的基础性能如下：硬度为45A；拉伸强度为2.6MPa。与PP二次注塑成型形成热塑性弹性体组合物包胶，将热塑性弹性体组合物包胶剥离后在PP表面依然留有一层热塑性弹性体组合物，由此可看出材料对PP、PS材质具有很强的粘结力。
实施例3
本实施例中，抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的制备方法依次包括以下步骤：
（1）配备以下重量配比的原料：苯乙烯类热塑性弹性体20.03%（均为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其苯乙烯含量为35%(重量)、分子量为24万，其分子结构为线型结构），增塑剂40%（其中20%为环烷油，另20%为白矿油），聚丙烯6%，聚烯烃热塑性弹性体2%，无机矿物31%（均为碳酸钙），相容剂0.9%（其中0.6%为PP-g-MAH，另0.3%为SEBS-g-MAH），抗菌剂0.06%（均为纳米银），助剂0.01%（均为油酸酰胺）。
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂的混合物料）；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出（双螺杆挤出机的螺杆转速为380转/分钟、料筒温度为180－220℃），得到热塑性弹性体组合物。
步骤（4）中，对双螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，得到颗粒状的热塑性弹性体组合物。
经测试，得到的热塑性弹性体组合物的基础性能如下：硬度为45A；拉伸强度为1.8MPa。与PP二次注塑成型形成热塑性弹性体组合物包胶，将热塑性弹性体组合物包胶剥离后在PP表面依然留有一层热塑性弹性体组合物，由此可看出材料对PP、PS材质具有很强的粘结力。
实施例4
本实施例中，抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物的制备方法依次包括以下步骤：
（1）配备以下重量配比的原料：苯乙烯类热塑性弹性体25%（其中15％为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其苯乙烯含量为32%(重量)、分子量为22万，其分子结构为线型结构；另10％为苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，其苯乙烯含量为35%(重量)、分子量为24万，其分子结构为线型结构），增塑剂25%（均为环烷油），聚丙烯9.5%，聚烯烃热塑性弹性体1.5%，无机矿物38%（均为碳酸钙），相容剂0.7%（均为PP-g-MAH），抗菌剂0.15%（均为纳米银），助剂0.15%（其中0.1％为抗氧剂1010，另0.05％为油酸酰胺）。
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在420转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在400转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂的混合物料）；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出（双螺杆挤出机的螺杆转速为300转/分钟、料筒温度为180－220℃），得到热塑性弹性体组合物。
步骤（4）中，对双螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，得到颗粒状的热塑性弹性体组合物。
经测试，得到的热塑性弹性体组合物的基础性能如下：硬度为45A；拉伸强度为2.2MPa。与PP二次注塑成型形成热塑性弹性体组合物包胶，将热塑性弹性体组合物包胶剥离后在PP表面依然留有一层热塑性弹性体组合物，由此可看出材料对PP、PS材质具有很强的粘结力。

Claims (10)

1.一种抗菌耐刮的热塑性弹性体组合物，其特征在于由以下重量配比的原料制成：苯乙烯类热塑性弹性体15－25%，增塑剂25－40%，聚丙烯6－10%，聚烯烃热塑性弹性体0.5－2%，无机矿物30－40%，相容剂0.6－0.9%，抗菌剂0.06－0.2%，助剂0.01－0.2%。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述苯乙烯类热塑性弹性体是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两者的组合。
3.根据权利要求2所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为30－35%(重量)、分子量为20－25万，并且苯乙烯类热塑性弹性体的分子结构为线型结构。
4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述增塑剂为环烷油和白矿油中的一种或两者的组合。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述无机矿物为碳酸钙、白烟和透明粉中的一种或其中多种的组合。
6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述相容剂为PP-g-MAH和SEBS-g-MAH中的一种或两者的组合。
7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述抗菌剂为纳米银。
8.根据权利要求1所述的热塑性弹性体组合物，其特征在于：所述助剂为抗氧剂和润滑剂中的一种或两者的组合；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述润滑剂为硬脂酸盐或油酸酰胺。
9.权利要求1所述热塑性弹性体组合物的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：
（1）按比例配备苯乙烯类热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂；
（2）将苯乙烯类热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400－500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被苯乙烯类热塑性弹性体充分吸收；
（3）将聚丙烯、聚烯烃热塑性弹性体、无机矿物、相容剂、抗菌剂和助剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350－430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料；
（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，得到热塑性弹性体组合物。
10.根据权利要求9所述的热塑性弹性体组合物的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，双螺杆挤出机的螺杆转速为270－380转/分钟、料筒温度为180－220℃。
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