CN105542376A - 热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用 - Google Patents

热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用，由以下重量百分比的原料制成：基体树脂10～50％；填充油15～50％；热塑性弹性体20～60％；矿物填充剂0～20％；粘结增强剂2～15％；特种助剂0～5％；加工助剂0～5％；稳定剂0.1～5％。本发明的制备方法，具有操作简单、操作性强、适于工业化生产的优点。本发明的热塑性弹性复合体能够单独成形，也能够与聚丙烯材料进行二次成型，具有良好的耐低温性、耐高温压缩性、优异的力学性能以及与聚丙烯良好的粘结能力，可用于制备汽车底护板，该汽车底护板弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。

Description

热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体领域，具体涉及一种热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用。
背景技术
密封材料广泛应用于建筑与汽车等领域，可以防雨和防风笛噪声的侵入，还可以起到减震、防尘、改善舒适性的作用。以往技术中，一般采用聚氯乙烯(PVC)材料用作密封材料，但PVC材料在低温下手感发硬，且PVC材料内含有一些毒性添加剂和增塑剂，可能渗出或气化，会干扰生物内分泌，也会增加致癌风险，焚化PVC垃圾会产生致癌的二噁英而污染大气，存在环保问题。而在过去几年中，二次注塑的成型方式应用的越发普遍，在汽车中很多制件都采用该种方式成型，特别是在汽车中应用最广泛的塑料品种-聚丙烯，采用该种方式成型的制件尤为突出，如导水槽，底护板，座椅护板等。而聚氯乙烯由于相容性的问题，无法在该方面有所建树。
部分直接采用聚乙烯注塑得到的密封件，低温柔顺性好，但在低温(-40摄氏度以下)下部分制件尺寸会发生改变，对后续的装配造成困扰。采用三元乙丙橡胶热固化，虽然各方面性能优异，但其整体的生产投入大、工艺复杂，生产成本过大。这两者同样无法应用与聚丙烯二次成型用途上。
热塑性硫化胶(TPV)各方面性能优异，能够与聚丙烯材料进行二次成型。但是整体的生产投入大、工艺复杂，单价较高。
申请公布号为CN101845195A(申请号为201010166515.0)的中国发明专利申请公开了一种耐磨热塑性弹性体及其制备方法，该耐磨热塑性弹性体包括如下质量百分比的原料：基体树脂10％～80％、填充油0～42％、母料10％～60％、热塑性树脂0～20％、矿物填充剂0～30％、偶联剂0～1.5％、加工助剂0.1～2％、稳定剂0.1％～2％，其中所述的母料由如下重量百分比的原料制成：载体树脂50％～80％、相容剂0～30％、耐磨剂5％～20％、无机纳米粒子4％～25％：所述的基体树脂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种；所述的填充油选自闪点大于200℃的饱和直链烷烃油、闪点大于200℃的环烷烃油中的一种或两种：所述的热塑性树脂选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或至少两种，所述的矿物填充剂选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石中的一种或至少两种。该技术方案虽然一定程度上解决了热塑性弹性体耐磨性差的问题，得到了一种耐磨的热塑性弹性体材料，但是其耐高温耐低温性较差。
本发明通过对热塑性性弹性体原料进行优选与配合，制备了各方面性能优异，生产投入低，工艺简单，单价较低的热塑性弹性体组合物，并将该组合物成功应用于汽车底护板产品。
发明内容
本发明提供了一种热塑性弹性复合体及其制备方法和在制备汽车底护板中的应用，该热塑性弹性复合体能够单独成形，也能够与聚丙烯材料进行二次成型，具有良好的耐低温性、耐高温压缩性、优异的力学性能以及与聚丙烯良好的粘结能力。
一种热塑性弹性复合体，由以下重量百分比的原料制成：
本发明通过热塑性弹性体、基体树脂品种、助剂种类，并对其进行合理配比，充分挥脱得到热塑性弹性复合体(即汽车底护板用热塑性弹性体)，其在高低温条件下尺寸稳定，具有较好的耐低温性和耐高温性，能够与聚丙烯产品进行二次成型，现用于汽车底护板，具有广阔的市场前景与应用价值。
为了取得更好的发明效果，以下作为本发明的优选：
所述的热塑性弹性复合体，由以下重量百分比的原料制成：
矿物填充剂粒子能进一步进行尺寸稳定，得到的热塑性弹性复合体(即汽车底护板用热塑性弹性体)其性能有了一定的提升，可见矿物填充剂可促使本发明的热塑性弹性复合体具有更好的耐低温性和耐高温性，能够更好地与聚丙烯产品进行二次成型。
更进一步优选，所述的热塑性弹性复合体，由以下重量百分比的原料制成：
特种助剂的增加，能够与其他成分发挥出协同作用，大幅度提高本发明热塑性弹性复合体的性能。
所述的基体树脂为聚丙烯。聚丙烯可具体选用埃克森美孚生产的PP1304E3，台塑宁波生产的PP3015、PP1120，上海石化生产的K4818、GM1600E，Y2600T，韩国SK生产的PPR380Y、PPR370Y，台化的K7025、K4535、K1085等牌号的市售产品中的一种或多种。基体树脂可以根据实际需要具体选择。
所述的填充油为闪点大于200℃的饱和直链烷烃油、闪点大于200℃的环烷烃油中的一种或两种，热稳定性好。填充油具体可选用美国太阳石(SUNPAR)生产的150，韩国双龙生产的150SN，250SN，日本出光(Idemitsu)生产的PW-90，克拉玛依生产的KN4020，河北科苑生产的KP6025、KP6030等市售产品中的一种或多种。
所述的热塑性弹性体选自苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)、热塑性硫化橡胶(TPV)中的一种或至少两种。苯乙烯类弹性体可选用苯乙烯(S)-乙烯(E)/丁烯(B)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEPS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEEPS)；SEBS可具体选用科腾(KRATON)生产的SEBS6151、SEBS1633、SEBS1654、SEBS1650、SEBSMD6944，台橡股份SEBS6151、SEBS6159，岳阳石化生产的SEBS602、SEBS503等市售产品中的一种或多种；SEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的2005，2007；SEEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的4055,4077,4099；三元乙丙橡胶可具体选用三井化学生产的EPDM3062EM、EPDM3072EM、EPDM3090E等市售产品中的一种或多种；乙烯-辛烯共聚物弹性体可具体选用埃克森美孚生产的POE0203、POE0201；美国陶氏生产的POE9807、POE9817等市售产品中的一种或多种；热塑性硫化橡胶可具体选用山都平(Santoprene)的TPV101-84、TPV101-80、TPV201-64、TPV201-35、TPV201-55、TPV8211-55等市售产品中的一种或多种。
所述的矿物填充剂为滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石、纳米蒙托土中的一种或两种以上(包括两种)。可选用国内生产厂家如：桂林天城、江苏立达、大连亚泰、辽宁海城、浙江丰宏等多家公司的产品。
所述的特种助剂为引发剂、扩链剂等中的一种或两种。作为优选，所述的特种助剂为引发剂和扩链剂的混合物，其质量比为1:1，所述的引发剂为双二五硫化剂，上述的引发剂和扩链剂能够产生协同作用，能够大幅度提高本发明热塑性弹性复合体的性能。特种助剂可具体选用如双二五硫化剂(引发剂)、CHEMCORDCM-3020(扩链剂)、CelymerTMMDA(扩链剂)、CelymerTM2160(扩链剂)、HiplamideHP101(扩链剂)等产品。
所述的粘结增强剂剂为丙烯基共聚物、萜烯树脂、石油树脂中的一种或两种以上(包括两种)。例如，可具体选用埃克森美孚公司的Vistamax6202、浙江恒河石油股份有限公司的C5加氢石油树脂等牌号市售产品中的至少一种。
所述的加工助剂为脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯、聚硅酮类物质中的一种或两种以上(包括两种)。例如，可具体选用硬酯酸、硬酯酸钙、硬酯酸锌、硅酮粉、硅酮母粒、有机改性硅酮、芥酸酰胺、油酸酰胺、聚四氟乙烯等市售产品中的至少一种。作为优选，所述的加工助剂为油酸酰胺，其含量为0.1％～1％。
所述的稳定剂为含二苯甲酮官能团化合物稳定剂(即二苯甲酮类稳定剂)、受阻酚类稳定剂、亚磷酸酯类稳定剂、受阻胺类稳定剂中的一种或两种以上(包括两种)。例如，可具体选用汽巴精化公司产品的UV-53l、1010、168、1076、1024等牌号市售产品中的至少一种。
本发明还提供了一种热塑性弹性复合体的制备方法，具有操作简单、操作性强、适于工业化生产的优点。
所述的热塑性弹性复合体的制备方法，包括如下步骤：
将热塑性弹性体与填充油充分混合均匀，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后加入基体树脂，再加入矿物填充剂，在搅拌过程中加入粘结增强剂和特种助剂，再加入加工助剂和稳定剂，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，经过热风循环挥脱(在造粒过程中采用双真空抽吸，真空压力保持在0.08MPA，造粒后的产品粒子在热鼓风烘箱中进行4小时的换气循环)，最终制得热塑性弹性复合体(即汽车底护板用热塑性弹性体)。
作为优选：
所述的双螺杆挤出机的转速为200转/分钟～900转/分钟。
所述的双螺杆挤出机的各段螺杆温度为160℃～240℃，各段螺杆的温度可以相同也可以不同。
所述的双螺杆挤出机可选用本领域常用的设备。
本发明所制备的热塑性弹性复合体，该热塑性弹性复合体能够单独成形，也能够与聚丙烯材料进行二次成型，具有良好的耐低温性、耐高温压缩性、优异的力学性能以及与聚丙烯良好的粘结能力，可用于制备汽车底护板，该汽车底护板弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明可以根据实际需要，基体树脂可以选择低温柔顺性好的聚乙烯树脂、耐高温好的聚丙烯树脂中的一种或多种，具体可以根据制备的橡胶密封产品的使用环境进行调整，加入耐高低温及尺寸稳定性好的SEBS、EPDM、POE、TPV(热塑性硫化橡胶)等热塑性弹性体作为改性剂，通过滑石粉，纳米蒙脱土等矿物填充剂粒子进一步进行尺寸稳定，并加入粘结增强剂、特种助剂、加工助剂、稳定剂等，通过对掺混配方的改进得到了汽车底护板用热塑性弹性体材料，使得汽车底护板用热塑性弹性体材料具有更加优异的性能，该材料具有较好的耐老化以及优异的力学性能。
本发明汽车底护板用热塑性弹性体材料的制备方法，其制备操作简单，可控性好、生产成本低，易于工业化生产，且整个材料改性生产过程中不涉及化学溶剂的使用，对环境影响小，无卤环保，同时该汽车底护板用热塑性弹性体材料制备产品的边角料还可重复使用，具有较好的经济效益和环保效益。本发明所制备的汽车底护板用热塑性弹性体与同类产品相比，价格低廉，能够与聚丙烯基体进行二次成型，制得的产品能广泛地应用在汽车、建筑、家电等领域，如制备汽车储物箱垫片，座椅护板等相关产品，具有广阔的市场前景与较高的应用价值。
具体实施方式
实施例1
采用以下重量的原料：
将填充油(SUNPAR150)加入到热塑性弹性体(SEBS6151)中充分混合均匀，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后，加入基体树脂(PPR370Y)及矿物填充剂(1250目碳酸钙)，在搅拌过程中加入粘结增强剂(Vistamax6202)和特种助剂(引发剂和扩链剂)处理，然后加入加工助剂和2Kg复配稳定剂，混合均匀后的物料由喂料器送入双螺杆挤出机中剪切、混炼，双螺杆挤出机各螺杆温度设定在220℃～230℃，喂料频率20赫兹，主机转速600转/分钟。经双真空抽提(真空压力保持在0.08MPA)、机头挤出、拉条、风冷、切粒、热鼓风循环4小时干燥后包装，制得汽车底护板用热塑性弹性体(粒子)。
对实施例1制备的汽车底护板用热塑性弹性体按如下方法进行性能测试，测试方法和结果详见表1。
表1
将实施例1制备的汽车底护板用热塑性弹性体粒子在240摄氏度下二次成型后得到汽车底护板材料，该密封件弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。
实施例2
将填充油(SUNPAR150)加入到热塑性弹性体(SEBS6151)中充分混合均匀，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后，加入基体树脂(PPR370Y)及矿物填充剂(1250目碳酸钙)，在搅拌过程中加入粘结增强剂(Vistamax6202)处理，然后加入加工助剂(芥酸酰胺)和2Kg复配稳定剂，混合均匀后的物料由喂料器送入双螺杆挤出机中剪切、混炼，双螺杆挤出机各螺杆温度设定在220℃～230℃，喂料频率20赫兹，主机转速600转/分钟。经双真空抽提(真空压力保持在0.08MPA)、机头挤出、拉条、风冷、切粒、热鼓风循环4小时干燥后包装，制得汽车底护板用热塑性弹性体(粒子)。
对实施例2制备的汽车底护板用热塑性弹性体按如下方法进行性能测试，测试方法和结果详见表2。
表2
将实施例2制备的汽车底护板用热塑性弹性体粒子在240摄氏度下二次成型后得到汽车底护板材料，该密封件弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。
实施例1与实施例2相比，实施例1采用了特种助剂(引发剂和扩链剂)，实施例2没有采用，其他均相同，实施例1制备的汽车底护板用热塑性弹性体性能要明显好于实施例2，这是由于实施例1中引发剂和扩链剂共同使用时，产生了协同作用，使得本发明的汽车底护板用热塑性弹性体性能具有更加优异的性能。
实施例3
除了采用以下重量的原料之外，汽车底护板用热塑性弹性体的制备其他操作同实施例1，制得汽车底护板用热塑性弹性体。
实施例4
除了采用以下重量的原料，双螺杆挤出机各螺杆温度设定在240℃之外，汽车底护板用热塑性弹性体制备的其他操作同实施例1，制得汽车底护板用热塑性弹性体。
对实施例3制备的汽车底护板用热塑性弹性体和实施例4制备的汽车底护板用热塑性弹性体分别按如下方法进行性能测试，测试方法和结果详见表3。
表3
将实施例3制备的汽车底护板用热塑性弹性体粒子在240摄氏度下二次成型后得到汽车底护板材料，该密封件弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。
将实施例4制备的汽车底护板用热塑性弹性体粒子在240摄氏度下二次成型后得到汽车底护板材料，该密封件弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。

Claims (11)

1.一种热塑性弹性复合体，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
3.根据权利要求2所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
4.根据权利要求1、2或3所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的基体树脂为聚丙烯。
5.根据权利要求1、2或3所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的热塑性弹性体为苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物弹性体、热塑性硫化橡胶中的一种或至少两种。
6.根据权利要求1、2或3所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的矿物填充剂为滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石、纳米蒙托土中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1、2或3所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的特种助剂为引发剂、扩链剂中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的特种助剂为引发剂和扩链剂的混合物，其质量比为1:1，所述的引发剂为双二五硫化剂。
9.根据权利要求1、2或3所述的热塑性弹性复合体，其特征在于，所述的粘结增强剂剂为丙烯基共聚物、萜烯树脂、石油树脂中的一种或两种以上。
10.根据权利要求1～9任一项所述的热塑性弹性复合体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将热塑性弹性体与填充油充分混合均匀，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后加入基体树脂，再加入矿物填充剂，在搅拌过程中加入粘结增强剂和特种助剂，再加入加工助剂和稳定剂，混合均匀后送入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得热塑性弹性复合体。
11.根据权利要求1～9任一项所述的热塑性弹性复合体在制备汽车底护板中的应用。
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