CN106883619A - 热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性弹性体材料及其制备方法。热塑性弹性体材料,按质量份数计,SEBS35份~45份;矿物油30份~40份;聚丙烯10份~20份;乙烯辛烯嵌段共聚物5份~10份;及有机硅改性丙烯酸树脂2份~5份。上述热塑性弹性体材料比重较小且弹性较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
自行车从雏形到现在已经有200多年的历史了,但是爆胎问题一直是一个严重的问题。目前每年全球有超过一千万条轮胎因爆胎而废弃掉。虽然现在也有不会泄气的实心轮胎,但是实心轮胎太重,骑起来还没有减震,从而不被人们所接受。
发明内容
基于此,有必要提供一种比重较小且弹性较好的热塑性弹性体材料及其制备方法。
一种热塑性弹性体材料,按质量份数计,包括:
上述热塑性弹性体材料,各组分原料配比合理,经实验测定,比重小于0.9,比重较小且弹性较好,同时还具有高回弹性、高耐候性及不易变形等优点;有机硅改性丙烯酸树脂的添加改善了材料的耐磨性;SEBS与矿物油配合改善热塑性弹性体材料表面的细腻程度;采用上述热塑性弹性体材料制备的轮胎,不仅轻便耐用还能保持很好的弹性,即使不小心压到钉子等锐器也不用担心会爆胎,可以满足免充气防爆车胎的要求。
在其中一个实施例中,所述SEBS的重均分子量为18万~22万。
在其中一个实施例中,所述矿物油选自环烷烃油及石蜡油中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述有机硅改性丙烯酸树脂中有机硅含量为30%~70%。
在其中一个实施例中,还包括0.1份~0.4份的光稳定剂及0.1份~0.4份的紫外光吸收剂。
在其中一个实施例中,所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、双(3,5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍、4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物及聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}中的至少一种;所述紫外光吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2'-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并***苯酚)及2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***中的至少一种。
在其中一个实施例中,还包括0.1份~0.3份的抗氧剂。
在其中一个实施例中,所述抗氧剂选自(3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯及三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
一种热塑性弹性体材料的制备方法,包括以下步骤:
按质量份数计,将35份~45份SEBS和30份~40份矿物油搅拌至所述SEBS充分吸收所述矿物油,放置3天~5天得到混合物;
将所述混合物与10份~20份的聚丙烯、5份~10份的乙烯辛烯嵌段共聚物及2份~5份的有机硅改性丙烯酸树脂混合搅拌均匀得到预混物;
将所述预混物塑化、挤出、造粒得到热塑性弹性体材料。
在其中一个实施例中,所述将预混物塑化、挤出在双螺杆挤出机中进行,所述双螺杆挤出机的温度为180℃~230℃,螺杆的转速为320Hz~350Hz,螺杆的长径比为44:1~52:1。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对热塑性弹性体材料及其制备方法进行进一步地详细说明。
一实施方式的热塑性弹性体材料,按照质量份数计包括:
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体(SEBS)具有优异的耐老化性能,既具有可塑性,又具有高弹性,力学性能优异,广泛应用于热塑性弹性体材料中,可以提高热塑性弹性体的耐磨性及耐候性,增加热塑性弹性体材料在室外情况下的使用寿命。在其中一个实施方式中,SEBS为超高分子量SEBS。优选的,SEBS的重均分子量为18万~22万。优选的,SEBS为美国科腾公司1633。
矿物油可以改善热塑性弹性体材料的流动性,并且有较好的耐黄变性能。在其中一个实施例中,矿物油选自环烷烃油及石蜡油中的至少一种。矿物油为高粘度环烷烃油。优选的,环烷烃油选自KN4006、KN4010、及600N中的至少一种。进一步优选的,矿物油为新疆克拉玛依的KN4010,该矿物油具有极低的极性物质含量,氮、硫、氧等极性杂环化合物含量低,可以有效地避免这些物质引起的充油材料的老化和日光照射下聚合物龟裂的情况。
在其中一个实施例中,聚丙烯为均聚聚丙烯。均聚聚丙烯软化温度较高,可以降低热塑性弹性体材料的压缩永久变形率,防止热塑性弹性体材料在高温情况下变形。优选的,聚丙烯选自泰国石化的1100NK及中石化PPH-T03中的至少一种。
乙烯辛烯嵌段共聚物的加入可以增加热塑性弹性体材料的强度,改善热塑性弹性体材料的可加工性。在其中一个实施例中,乙烯辛烯嵌段共聚物的硬度为55A~85A。优选的,乙烯辛烯嵌段共聚物选自艾克森美孚的6102及6202中的至少一种。在其中一个实施例中,乙烯辛烯嵌段共聚物中乙烯的质量百分含量为14%~18%。
有机硅改性丙烯酸树脂可以降低材料的摩擦效果和材料的耐磨性、防止发出噪音、防止粘连、附着等。在其中一个实施例中,有机硅改性丙烯酸树脂中有机硅含量为30%-70%。有机硅改性丙烯酸树脂选自日本信越的FE-230N、NE-500及R-170EM中的至少一种。优选的,有机硅改性丙烯酸树脂为日本信越的R-170EM,该有机硅改性丙烯酸树脂的有机硅含量为70%,可以更加有效地提高耐磨耗性。
在其中一个实施例中,热塑性弹性体还包括0.1份~0.4份的光稳定剂及0.1份~0.4份的紫外光吸收剂。光稳定剂和紫外光吸收剂配合使用可以提高热塑性弹性体材料在室外阳光暴晒下的使用寿命。光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、双(3,5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍、4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物及聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}中的至少一种。紫外光吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2'-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并***苯酚)及2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***中的至少一种。优选的,采用4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物和2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***联用作为光稳定剂和紫外光吸收剂。
在其中一个实施例中,热塑性弹性体还包括0.1份~0.3份的抗氧剂。抗氧剂选自(3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯及三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
在其中一个实施例中,热塑性弹性体材料,按质量份数计,包括:
上述热塑性弹性体材料,各组分原料配比合理,经实验测定,比重小于0.9,比重较小且弹性较好,同时还具有高回弹性、高耐候性及不易变形等优点;有机硅改性丙烯酸树脂的添加改善了材料的耐磨性;SEBS与矿物油配合改善热塑性弹性体材料表面的细腻程度;上述热塑性弹性体材料环保无毒,可以回收进行二次加工;采用上述热塑性弹性体材料制备的轮胎,不仅轻便耐用还能保持很好的弹性,即使不小心压到钉子等锐器也不用担心会爆胎,可以满足免充气防爆车胎的要求。
上述热塑性弹性体材料的制备方法,包括以下步骤:
S110、将35份~45份SEBS和30份~40份矿物油搅拌至SEBS充分吸收矿物油,放置3天~5天得到混合物。
该步骤中,放置3天~5天使得矿物油扩散到SEBS中。
在其中一个实施方式中,搅拌的时间为3分钟~5分钟,搅拌速率为80Hz~120Hz。
S120、将混合物与10份~20份的聚丙烯、5份~10份的乙烯辛烯嵌段共聚物、2份~5份的有机硅改性丙烯酸树脂、0.1份~0.4份的光稳定剂、0.1份~0.4份的紫外光吸收剂及0.1份~0.3份的抗氧剂混合搅拌均匀得到预混物。
在其中一个实施方式中,搅拌的时间为3分钟~5分钟,搅拌速率为80Hz~120Hz。
可以理解,光稳定剂、紫外光吸收剂及抗氧剂可以省略。
S130、将预混物塑化、挤出、造粒得到热塑性弹性体材料。
在其中一个实施方式中,将预混物塑化、挤出和造粒在双螺杆挤出机中进行。双螺杆挤出机的温度为180℃~230℃,螺杆的转速为320HZ~350Hz,螺杆的长径比为44:1~52:1。
在其中一个实施例中,将预混物塑化、挤出、冷却。
在其中一个实施例中,将造粒得到的粒料在60℃~80℃下干燥处理。
上述热塑性弹性体材料的制备方法工艺流程简单,对设备要求低,适合大规模的工业化生产。
以下为具体实施例。
以下实施例中的份数均为质量份数。
实施例1
将35份SEBS和40份矿物油搅拌5分钟至SEBS充分吸收矿物油,放置5天得到混合物。
将混合物与18份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、5份的R-170EM(有机硅改性丙烯酸树脂)、0.4份的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光稳定剂)、0.1份的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(紫外光吸收剂)及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧剂)混合搅拌3分钟得到预混物。
将预混物加入双螺杆挤出机中塑化、挤出、抽真空、冷却、造粒、干燥得到热塑性弹性体材料,双螺杆挤出机的温度为180℃~200℃,螺杆的转速为320r/min,螺杆的长径比为44:1。
实施例2
将35份SEBS和40份矿物油搅拌5分钟至SEBS充分吸收矿物油,放置5天得到混合物。
将混合物与18份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、3份的R-170EM(有机硅改性丙烯酸树脂)、0.1份的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物(光稳定剂)、0.2份的2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(紫外光吸收剂)及0.2份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)混合搅拌5分钟得到预混物。
将预混物加入双螺杆挤出机中塑化、挤出、抽真空、冷却、造粒、干燥得到热塑性弹性体材料,双螺杆挤出机的温度为180℃~200℃,螺杆的转速为350r/min,螺杆的长径比为50:1。
实施例3
将40份SEBS和38份矿物油搅拌5分钟至SEBS充分吸收矿物油,放置4天得到混合物。
将混合物与16份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、2份的R-170EM(有机硅改性丙烯酸树脂)、0.4份的双(3,5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍(光稳定剂)、0.2份的2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***(紫外光吸收剂)及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧剂)混合搅拌3分钟得到预混物。
将预混物加入双螺杆挤出机中塑化、挤出、抽真空、冷却、造粒、干燥得到热塑性弹性体材料,双螺杆挤出机的温度为190℃~230℃,螺杆的转速为320r/min,螺杆的长径比为50:1。
实施例4
将40份SEBS和37份矿物油搅拌3分钟至SEBS充分吸收矿物油,放置5天得到混合物。
将混合物与16份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、3份的NE-500(有机硅改性丙烯酸树脂)、0.3份的聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}(光稳定剂)、0.2份的2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并***苯酚)(紫外光吸收剂)紫外光吸收剂及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧剂)混合搅拌4分钟得到预混物。
将预混物加入双螺杆挤出机中塑化、挤出、抽真空、冷却、造粒、干燥得到热塑性弹性体材料,双螺杆挤出机的温度为190℃~220℃,螺杆的转速为330r/min,螺杆的长径比为48:1。
实施例5
将40份SEBS和32份矿物油搅拌4分钟至SEBS充分吸收矿物油,放置5天得到混合物。
将混合物与16份的聚丙烯、10份的乙烯辛烯嵌段共聚物、4份的FE-230N(有机硅改性丙烯酸树脂)、0.4份的4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物(光稳定剂)、0.4份的2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***(紫外光吸收剂)及0.2份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)混合搅拌3分钟得到预混物。
将预混物加入双螺杆挤出机中塑化、挤出、抽真空、冷却、造粒、干燥得到热塑性弹性体材料,双螺杆挤出机的温度为180℃~230℃,螺杆的转速为350r/min,螺杆的长径比为52:1。
对实施例1~5的热塑性弹性体材料的性能进行测试,结果如表1所示。
其中,表面硬度按照ASTM D-2240测试;拉伸强度按照ASTM D-412测试;断裂伸长率按照ASTM D-412测试;熔融指数按照ASTM D-1238(200℃,5kg)测试;比重按照ASTM D-792测试;23℃压缩永久变形率及70℃压缩永久变形率按照ASTM D-695测试;耐磨性能按照DIN53516测试。
表1
由上表可知,通过各组分材料的选择、适当的配方比例、原材料的预先处理及工艺控制使该热塑性弹性体达到高耐磨性,高耐候性、高回弹性及不易变形等性能,是免充气防爆车胎材料的理想选择。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种热塑性弹性体材料,其特征在于,按质量份数计,包括:
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述SEBS的重均分子量为18万~22万。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述矿物油选自环烷烃油及石蜡油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述有机硅改性丙烯酸树脂中有机硅的含量为30%~70%。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,还包括0.1份~0.4份的光稳定剂及0.1份~0.4份的紫外光吸收剂。
6.根据权利要求5所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、双(3,5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍、4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇双甲基丁二酸聚合物及聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}中的至少一种;所述紫外光吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2'-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并***苯酚)及2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,还包括0.1份~0.3份的抗氧剂。
8.根据权利要求7所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述抗氧剂选自(3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯及三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
9.一种热塑性弹性体材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按质量份数计,将35份~45份SEBS和30份~40份矿物油搅拌至所述SEBS充分吸收所述矿物油,放置3天~5天得到混合物;
将所述混合物与10份~20份的聚丙烯、5份~10份的乙烯辛烯嵌段共聚物及2份~5份的有机硅改性丙烯酸树脂混合搅拌均匀得到预混物;
将所述预混物塑化、挤出、造粒得到热塑性弹性体材料。
10.根据权利要求9所述的热塑性弹性体材料,其特征在于,所述将预混物塑化、挤出在双螺杆挤出机中进行,所述双螺杆挤出机的温度为190℃~230℃,螺杆的转速为320Hz~350Hz,螺杆的长径比为44:1~52:1。
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