CN109096679B - 一种用于免充气车胎的热塑性弹性体tpe组合物及制备方法 - Google Patents

一种用于免充气车胎的热塑性弹性体tpe组合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物及制备方法，其原料组成及质量百分比为：星型结构SEBS：30‑45％，Lubmer聚烯烃树脂：15‑35％，聚丙烯树脂：5‑10％，增塑剂：21‑36％，高分子量硅酮母粒：0.5‑3％，抗氧剂：0.1‑1％，抗老化剂：0.1‑1％，加工助剂：0.1‑1％。本发明制备的TPE材料耐磨性能优异，满足了免充气车胎材料的使用要求。

Description

一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种热塑性弹性体。
背景技术
传统自行车充气轮胎材料为硫化橡胶材质，耐磨性能优异，加上充气式内胎的设计，减震效果好，一直以来都是自行车胎的首选，但充气车胎一旦触碰到尖锐物体容易发生爆胎，造成无法继续骑行，且车胎为硫化橡胶材料，不易回收，造成资源的浪费。随着这几年共享单车的飞速发展，这种充气式车胎由于容易爆胎已然不再适用，而免充气式车胎正好可以解决这个问题，且便于更换和维修，各地争相开发免充气式自行车胎材料，其中TPU材料弹性好，耐磨性能优于硫化橡胶而广受研究，但TPU材料本身价格较贵比重大，而且发泡较难，并未被大量推广开来。
热塑性弹性体TPE材料手感舒适、硬度可调，可二次加工回收利用，且具有橡胶的高回弹性，被称为第二代橡胶，但是TPE材料本身耐磨性能较差，无法满足免充气车胎的使用要求。通常提高TPE耐磨的方法有两种：一种对TPE材料进行硫化，但是会牺牲TPE材料的加工性能，并未解决传统硫化橡胶的回收问题，成本还高于传统硫化橡胶；另一种是通过加入耐磨助剂的方法，如超高分子量聚乙烯(如专利公开号：CN 101845195B)，但超高分子量聚乙烯分子量一般大于150万，分子链很长，链段相互缠结，使得熔体粘度很高，且对热剪切不敏感，即使达到200度以上，仍然不能软化，很难挤出或注塑加工，因此共混后以小颗粒的形式分散在聚合物中，在受到外力摩擦作用时，很难完全发挥出其耐磨的作用。又如加入聚四氟乙烯粉末(如专利公开号：CN 102134365 B)及硫化橡胶粉末，与超高分子量聚乙烯粉末原理一样，均是以颗粒的形式分散在聚合物中，对耐磨性能提升有限，无法完全达到免充气车胎的耐磨要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物及制备方法。
本发明的具体技术解决方案如下：
一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物，其原料组成及质量百分比为：
星型结构SEBS：30-45％，
Lubmer聚烯烃树脂：15-35％，
聚丙烯树脂：5-10％，
增塑剂：21-36％，
高分子量硅酮母粒：0.5-3％，
抗氧剂：0.1-1％，
抗老化剂：0.1-1％，
加工助剂：0.1-1％。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的星型结构SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS，分子量≥20万。如巴陵石化生产的YH-602、YH-604中的一种或两种混配。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的Lubmer聚烯烃树脂为分子量在35万-90万的聚乙烯树脂；为日本三井化学公司开发。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的聚丙烯树脂为无规共聚丙烯。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的增塑剂为白油，其用量为SEBS质量的70％-100％。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的高分子量硅酮母粒中硅酮分子量≥80万，含量为50％；加入硅酮可降低材料的摩擦系数，从而进一步提高材料的耐磨性能。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的抗老化剂为二苯甲酮类、***类、受阻胺类中的一种或多种。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类中的一种或多种。
本发明所述的热塑性弹性体TPE组合物，其中，所述的加工助剂为N,N'-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。
本发明任一所述的热塑性弹性体TPE组合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)先将SEBS和增塑剂混合充油；
(2)将充油的SEBS与其余组分放入高混机中混合均匀；
(3)将上述混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，螺杆转速为300-800转/分，加工温度为在190-230℃。
同现有技术相比，本发明的突出效果在于：
结合附图1-2，本发明加入了耐磨性能优异的Lubmer聚烯烃树脂，Lubmer聚烯烃树脂为分子量35-90万的聚乙烯树脂，虽然分子量低于超高分子量聚乙烯树脂，但其自润滑性和耐磨性与超高分子量聚乙烯相当，又具有较好的加工性能，同时与SEBS材料相容性好，经过双螺杆的熔融塑化后形成双连续相，使得TPE材料在受到外力摩擦时能最大的发挥出Lubmer聚烯烃树脂的自润滑及高耐磨的特性，大大提高TPE的耐磨性能。
下面结合附图说明和具体实施例对本发明的用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物及制备方法作进一步说明。
附图说明
图1为超高分子量聚乙烯以颗粒填充的方式分散在SEBS的连续相中的示意图；
图2为Lubmer聚烯烃树脂与SEBS形成双连续相结构的示意图。
具体实施方式
实施例1
一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物，其原料组成及质量百分比为：
星型结构SEBS：30-45％，
Lubmer聚烯烃树脂：15-35％，
聚丙烯树脂：5-10％，
增塑剂：21-36％，
高分子量硅酮母粒：0.5-3％，
抗氧剂：0.1-1％，
抗老化剂：0.1-1％，
加工助剂：0.1-1％。
其中，苯乙烯类热塑性弹性体为星型结构的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS，分子量≥20万，为巴陵石化生产的YH-602、YH-604中的一种或两种混配。
Lubmer聚烯烃树脂为分子量在35万-90万的聚乙烯树脂；为日本三井化学公司开发；牌号Lubmer L5220。
聚丙烯树脂为无规共聚丙烯，牌号PP F800E；增塑剂为白油，用量为SEBS质量的70％-100％；高分子量硅酮母粒中硅酮分子量≥80万，含量为50％，浙江佳华GT300；抗老化剂为UV329和UV622；抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168；加工助剂为N,N'-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。
该热塑性弹性体TPE组合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)先将SEBS和增塑剂混合充油；
(2)将充油的SEBS与其余组分放入高混机中混合均匀；
(3)将上述混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，螺杆转速为300-800转/分，加工温度为在190-230℃。
实施例2-5的配方及产品性能数据见表1所示。
表1
Figure BDA0001774531650000041
为突出本发明的有益效果，还进行了以下对比例试验。对比例1-4的配方及产品性能数据见表2所示。
表2
Figure BDA0001774531650000051
通过以上实施例2-5和对比例1-4可以发现，实施例2-5具有很好的耐磨性能，可以满足自行车胎对耐磨的要求；对比例1中添加了超高分子量聚乙烯，由于超高分子量聚乙烯在螺杆挤出过程中并未塑化，因此相当于以填料的方式填充在SEBS连续相中，对TPE的硬度贡献、强度贡献以及TPE的耐磨性能的提升均不明显；对比例2中只加入少量的Lubmer聚烯烃树脂，对TPE产品的耐磨贡献度不够，达不到很好的耐磨效果；对比例3中白油：SEBS的比例过高，导致TPE材料的物性下降，耐磨性能也下降；对比例4中SEBS含量较低，虽然材料综合性能很好，但硬度太硬，材料弹性也不好，无法作为车胎使用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于免充气车胎的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：其原料组成及质量百分比为：
星型结构SEBS：30-45％，
Lubmer聚烯烃树脂：15-35％，
聚丙烯树脂：5-10％，
增塑剂：21-36％，
高分子量硅酮母粒：0.5-3％，
抗氧剂：0.1-1％，
抗老化剂：0.1-1％，
加工助剂：0.1-1％；
所述的星型结构SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS，分子量≥20万；所述的Lubmer聚烯烃树脂为分子量在35万-90万的聚乙烯树脂；所述的聚丙烯树脂为无规共聚丙烯。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的增塑剂为白油，其用量为SEBS质量的70％-100％。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的高分子量硅酮母粒中硅酮分子量≥80万，含量为50％。
4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的抗老化剂为二苯甲酮类、***类、受阻胺类中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE组合物，其特征在于：所述的加工助剂为N,N'-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。
7.权利要求1-6任一所述的热塑性弹性体TPE组合物的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)先将SEBS和增塑剂混合充油；
(2)将充油的SEBS与其余组分放入高混机中混合均匀；
(3)将上述混合好的原料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，其中，螺杆转速为300-800转/分，加工温度为在190-230℃。
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