CN110408161B - 一种高透高弹材料、其制备方法和应用 - Google Patents

一种高透高弹材料、其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高透高弹材料、其制备方法和应用，所述高透高弹材料包括以下质量百分比的组分：复配SBS体系54％、复配橡胶油体系45.5％、复配抗氧剂体系0.4％和紫外吸收剂0.1％；其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000～150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000～180000的中高分子量SBS；所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油。所述高透高弹材料，通过环烷油和石蜡基油的复配，可以使材料具有良好的硬度、撕裂性能、拉力性能和压缩变形性能，并且保证材料表面干爽，而通过中高分子量SBS和中低分子量SBS的复配，使材料可兼具良好的刚性、回弹性和柔顺性，并且保障复配橡胶油体系和复配SBS体系之间的良好相溶性，使原料可均匀共混。

Description

一种高透高弹材料、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及鞋材的技术领域，尤其涉及一种高透高弹材料、其制备方法和应用。
背景技术
市面上现有的鞋材一般为EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)或PU(聚氨酯)，但以上材料有各自的缺陷，如PU一般容易黄变和断裂，EVA易吸水。随着科技进步，提供更加舒适、透明度高、美观的鞋材是制鞋领域中的研究热点。基于SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)的鞋材具有易加工成型、废料可回收和良好的触感等优点，可考虑应用于鞋材。但现有的基于SBS的鞋材，无法同时满足高透高弹、硬度适中和弯折不变形等多项性能指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透高弹材料、其制备方法和应用，以解决以上问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高透高弹材料，包括以下质量百分比的组分：
复配SBS体系54％、复配橡胶油体系45.5％、复配抗氧剂体系0.4％和紫外吸收剂0.1％；
其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000～150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000～180000的中高分子量SBS；
所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油。
可选的，所述中低分子量SBS和中高分子量SBS的质量比为5:4。
可选的，所述环烷油和石蜡基油的质量比为34:11.5。
可选的，所述复配抗氧剂体系包括抗氧剂1076和抗氧剂1010。
可选的，所述抗氧剂1076和抗氧剂1010的质量比为1:1。
可选的，所述紫外吸收剂选自二苯甲酮类紫外吸收剂和苯并***类紫外吸收剂中的一种。
可选的，所述中高分子量SBS和中低分子量SBS的分子链均为直链线性。
一种高透高弹材料的制备方法，包括以下步骤：
按照以下重量百分比的组分准备原料：复配SBS体系54％、复配橡胶油体系45.5％、复配抗氧剂体系0.4％和紫外吸收剂0.1％；搅拌原料使原料混合；其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000～150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000～180000的中高分子量SBS；所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油；
将混合后的原料加入螺杆机中加热塑化，之后从螺杆机中挤出获得高透高弹材料。
可选的，所述螺杆机分为十二段，各段的工艺参数如下：一段：120-160℃，二段：140-180℃，三段：160-200℃，四段-六段：180-220℃，七段：190-230℃，八段：130-170℃，九段：80-120℃，十段-十二段：90-130℃。
如前所述的高透高弹材料或如前所述的制备方法制得的高透高弹材料，作为鞋材的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种高透高弹材料，采用复配SBS体系和复配橡胶油体系。通过环烷油和石蜡基油的复配，可以使材料具有良好的硬度、撕裂性能、拉力性能和压缩变形性能，并且保证材料表面干爽，避免过多的环烷油造成材料表面的粘性重。而通过中高分子量SBS和中低分子量SBS的复配，使材料可兼具良好的刚性、回弹性和柔顺性，并且保障复配橡胶油体系和复配SBS体系之间的良好相容性，使原料可均匀共混。进一步的，所述高透高弹材料还采用复配抗氧剂体系和紫外吸收剂，使其具有不易开裂和抗老化等性能。经测试，本发明提供的高透高弹材料同时满足透明度、回弹力、硬度、拉力、撕裂、压缩变形和龟裂多项性能指标，不仅可应用于鞋底和鞋配件中，还可应用于运动器材、生活日用品、电子及汽车配件等诸多领域，应用前景广泛。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的，特征，优点能够更加的明显和易懂，下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高透高弹材料，包括以下质量百分比的组分：
复配SBS体系54％、复配橡胶油体系45.5％、复配抗氧剂体系0.4％和紫外吸收剂0.1％；
其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000～150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000～180000的中高分子量SBS；优选包括数均分子量为13500的中低分子量SBS和数均分子量为165000的中高分子量SBS。所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油。
SBS属于苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物。SBS的分子量会影响其与橡胶油的相容性，中高分子量SBS可以与石蜡基油更好地混合，从而使材料具有高回弹性和柔顺性，并且可提高材料的透明度和拉伸强度，中低分子量SBS可以与环烷油更好地混合，并且可提供材料的透明度和撕裂强度。其中，苯乙烯所占比例越高，硬度越高；丁二烯所占比例越高，分子量越高。
环烷油带环烷结构，在与SBS共混合中比石蜡基油相溶性好，可以保证在高充油比的情况下，不吐油来保证材料的稳定性，除调整材料的硬度以外，还可以提高材料的撕裂性能，过多量的环烷油会造成材料表面的粘性重。
石蜡基油为线性直链结构，相溶性低于环烷油，除调整材料硬度外，可提高材料的拉力性能，使材料表面干爽、透明，并在压缩变形比例上获得更好的提升。
本发明通过环烷油和石蜡基油的复配，可以使材料具有良好的硬度、撕裂性能、拉力性能和压缩变形性能，并且保证材料表面干爽，避免过多的环烷油造成材料表面的粘性重。进一步的，通过中高分子量SBS和中低分子量SBS的复配，使材料可兼具良好的刚性、回弹性和柔顺性，并且保障复配橡胶油体系和复配SBS体系之间的良好相容性，使原料可均匀共混。
在本发明实施例中，所述中低分子量SBS和中高分子量SBS的质量比为5:4，所述中高分子量SBS和中低分子量SBS的分子链均为直链线性。所述环烷油和石蜡基油的质量比为34:11.5。
本发明中，所述复配抗氧剂体系包括抗氧剂1076和抗氧剂1010，所述抗氧剂1076和抗氧剂1010的质量比为1:1。
抗氧剂1076可使材料获得抗老化的特性，使材料不易开裂，但是过量也会造成材料发雾。抗氧剂1076主要通过抗氧保持材料在长期使用中不易老化，老化时间与添加量有关。抗氧剂1010可使材料获得抗黄变的特性，使材料不易在高湿高温情况下黄变，保护材料在高温塑化中不被降解老化。通过抗氧剂1076和抗氧剂1010的复配，可使材料的抗老化和抗黄变性能优异，在高温塑化的过程中和长期使用的过程中均不易老化。
在本发明中，所述紫外吸收剂优选自二苯甲酮类紫外吸收剂和苯并***类紫外吸收剂中的一种。
本发明还提供了一种高透高弹材料的制备方法，包括以下步骤：
按照以下重量百分比的组分准备原料：复配SBS体系54％、复配橡胶油体系45.5％、复配抗氧剂体系0.4％和紫外吸收剂0.1％；搅拌原料使原料混合；
将混合后的原料加入螺杆机中加热塑化，之后从螺杆机中挤出获得高透高弹材料。
作为优选，所述螺杆机分为十二段，各段的工艺参数如下：一段(熔化段)：120-160℃，二段(熔化段)：140-180℃，三段(熔化段)：160-200℃，四段-六段(塑化段)：180-220℃，七段(塑化段)：190-230℃，八段(塑化段)：130-170℃，九段(推进段)：80-120℃，十段-十二段(降温段)：90-130℃。
本发明从螺杆机挤出获得高透高弹材料后，还可对高透高弹材料进行进一步的处理：
从螺杆机挤出的高透高弹材料进行切粒，之后通过离心机脱水30s；
将脱水后的高透高弹材料进行风冷，风速3.5m/s，时间4min；之后分拣并储料；
储料后的高透高弹材料通过搅拌加温去湿20min，之后进行包装。
由于储料后高透高弹材料会产生微水分，通过过搅拌加温去湿可进一步保障包装的高透高弹材料处于干燥状态。
经过进一步处理的高透高弹材料更加利于长久存放和使用。
本发明所述的高透高弹材料的制备方法与前述高透高弹材料是基于同一发明构思的，采用所述制备方法得到的高透高弹材料具有前述高透高弹材料的性能和效果，所述制备方法中复配SBS体系、复配橡胶油体系、复配抗氧剂体系和紫外吸收剂等的选择和前述高透高弹材料中相同，在此不再赘述。
本发明提供的高透高弹材料，制备方法简单，原料中添加剂较少，成本低廉。通过合理的复配SBS体系、复配橡胶油体系和复配抗氧剂体系，可使原料共混均匀，原料在经过加温(180～230℃)以及双螺杆机的塑化和剪切下，形成高透高弹材料，该材料具备多弯曲、弯折不变形且不折断、支撑性能好、压缩变形小和高透等优良性能，不仅可应用于鞋底和鞋配件中，还可应用于运动器材、生活日用品、电子及汽车配件等诸多领域，应用前景广泛。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的一种高透高弹材料进行具体地描述。
以下实施例中，SBS(1)为前述中低分子量SBS，具体为台橡公司4202；SBS(2)为前述中高分子量SBS，具体为李长荣公司3546；环烷油为克拉玛依4010，石蜡基油为台塑150N，紫外吸收剂为购于巴斯夫公司的紫外吸收剂UVP，抗氧剂1076和抗氧剂1010均购于巴斯夫公司。
实施例1
本实施例1提供了一种高透高弹材料，其制备方法如下：
(1)准备原料
按照以下质量百分比准备原料：SBS(1)30％、SBS(2)24％，环烷油34％、石蜡基油11.5％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂1010 0.2％和紫外吸收剂0.1％；搅拌原料使原料混合。
(2)加热塑化
将混合后的原料加入双螺杆机中加热塑化，之后从螺杆机中挤出。
双螺杆机的各段温度设置如下：一段：140℃，二段：160℃，三段：170℃，四段-六段：200℃，七段：210℃，八段：150℃，九段：100℃，十段-十二段：110℃。
(3)造粒烘干
从螺杆机挤出的料进行切粒，之后通过离心机脱水30s；将脱水后的高透高弹材料进行风冷，风速3.5m/s，时间4min；之后分拣并储料；储料后的高透高弹材料通过搅拌加温去湿20min，获得高透高弹材料。
对比例1
本对比例1的材料的制备过程和实施例1相同，仅原料配方进行调整。
本对比例1的原料配方如下：
SBS(1)37％、SBS(2)44.5％、环烷油18％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂10100.2％和紫外吸收剂0.1％。
对比例2
本对比例2的材料的制备过程和实施例1相同，仅原料配方进行调整。
本对比例2的原料配方如下：
SBS(1)20％、环烷油44.5％、石蜡基油35％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂10100.2％和紫外吸收剂0.1％。
对比例3
本对比例3的材料的制备过程和实施例1相同，仅原料配方进行调整。
本对比例3的原料配方如下：
SBS(2)36％、环烷油37.5％、石蜡基油26％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂10100.2％和紫外吸收剂0.1％。
对比例4
本对比例4的材料的制备过程和实施例1相同，仅原料配方进行调整。
本对比例4的原料配方如下：
SBS(1)47％、环烷油52.5％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂1010 0.2％和紫外吸收剂0.1％。
对比例5
本对比例5的材料的制备过程和实施例1相同，仅原料配方进行调整。
本对比例5的原料配方如下：
SBS(1)35％、SBS(2)27％、石蜡基油37.5％、抗氧剂1076 0.2％、抗氧剂10100.2％和紫外吸收剂0.1％。
材料的性能测试
本发明对实施例1和对比例1-5制得材料进行了性能测试，检测方法均以鞋材相关国标标准(GB/T 3903.*-2017)检测，检测结果如表1所示。从表1可看出，实施例1所制得的材料在各项性能指标上均达到要求，可在鞋材中得到广泛应用，而对比例1-5制得的材料均至少有一项性能指标不合格。其中，实施例1制得的材料还通过了SGS化学品安全检测。
表1实施例1和对比例1-5制得材料的性能测试结果
Figure BDA0002201379830000071
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高透高弹材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
复配SBS体系54%、复配橡胶油体系45.5%、复配抗氧剂体系0.4%和紫外吸收剂0.1%；
其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000~150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000~180000的中高分子量SBS；
所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油；所述中低分子量SBS和中高分子量SBS的质量比为5:4；
所述环烷油和石蜡基油的质量比为34:11.5。
2.根据权利要求1所述的高透高弹材料，其特征在于，所述复配抗氧剂体系包括抗氧剂1076和抗氧剂1010。
3.根据权利要求2所述的高透高弹材料，其特征在于，所述抗氧剂1076和抗氧剂1010的质量比为1:1。
4.根据权利要求1所述的高透高弹材料，其特征在于，所述紫外吸收剂选自二苯甲酮类紫外吸收剂和苯并***类紫外吸收剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高透高弹材料，其特征在于，所述中高分子量SBS和中低分子量SBS的分子链均为直链线性。
6.一种高透高弹材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照以下重量百分比的组分准备原料：复配SBS体系54%、复配橡胶油体系45.5%、复配抗氧剂体系0.4%和紫外吸收剂0.1%；搅拌原料使原料混合；
其中，所述复配SBS体系包括数均分子量为120000~150000的中低分子量SBS和数均分子量为150000~180000的中高分子量SBS；所述复配橡胶油体系包括环烷油和石蜡基油；所述中低分子量SBS和中高分子量SBS的质量比为5:4；所述环烷油和石蜡基油的质量比为34:11.5；
将混合后的原料加热塑化，之后从螺杆机中挤出获得高透高弹材料。
7.根据权利要求6所述的一种高透高弹材料的制备方法，其特征在于，所述螺杆机分为十二段，各段的工艺参数如下：一段：120-160℃，二段：140-180℃，三段：160-200℃，四段-六段：180-220℃，七段：190-230℃，八段：130-170℃，九段：80-120℃，十段-十二段：90-130℃。
8.如权利要求1-5中任一权利要求所述的高透高弹材料或权利要求6-7中任一权利要求所述的制备方法制得的高透高弹材料，作为鞋材的应用。
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