CN110746915A - 一种用于粘接pom的tpe材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于粘接POM的TPE材料,由以下重量份的原材料组成:苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25~30份、聚丙烯15~20份、矿物油20~30份、PU共聚物15~20份、滑石粉5~10份、润滑剂0.5~1份、抗氧剂0.15~0.3份,该TPE材料组分中的SEBS含不饱和双键,具有良好的稳定性和耐老化性,其耐热性相较于SBS有显著提高,具有较好的耐磨性和柔韧性,聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好,可形成双连续相,使得TPE的拉伸强度提高,PU共聚物与SEBS有良好的相容性,可形成双连续相,提高整体的机械性能,PU共聚物含有PU极性段,材料极性较强,增强粘接力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于粘接POM的TPE材料及其制备方法。
背景技术
聚甲醛,英文缩写为POM,是一种没有侧链,高密度,高结晶性的线性聚合物,具有优异的综合性能:聚甲醛的拉伸强度达70MPa,吸水性小,尺寸稳定,有光泽,这些性能都比尼龙好,聚甲醛为高度结晶的树脂,在热塑性树脂中是最坚韧的,具抗热强度,弯曲强度,耐疲劳性强度均高,耐磨性和电性能优良。聚甲醛是一种表面光滑,有光泽的硬而致密的材料,淡黄或白色,可在-40-100℃温度范围内长期使用,它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越,又有良好的耐油,耐过氧化物性能。
由于POM具有很高的溶解度参数,加上具有良好的自润滑性(表面张力大),内聚能密度大,这些都使得POM的包胶粘结一直以来都难以有效解决,目前的POM粘接主要在TPE材料中添加TPEE、TPU或接枝共聚物来增加TPE材料的极性从而达到粘接的目的,而添加TPEE和TPU的TPE,很难解决与SEBS/PP的相容性,导致材料机械性能较差,表面易分层,添加接枝共聚物的包胶TPE,因为接枝率普遍较低,因此粘接强度普遍较低。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是:提供一种用于粘接POM的TPE材料,该TPE材料对于POM的粘接力明显提升,撕裂强度高,拉伸强度强,解决了以往POM难以粘接的问题。
为解决上述第一个技术问题,本发明的技术方案是:一种用于粘接POM的TPE材料,由以下重量份的原材料组成:苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25~30份、聚丙烯15~20份、矿物油20~30份、PU共聚物15~20份、滑石粉5~10份、润滑剂0.5~1份、抗氧剂0.15~0.3份。
作为一种优选的方案,所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种。
作为一种优选的方案,所述聚丙烯为台塑5090T。
作为一种优选的方案,所述矿物油为石蜡油,石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158。
作为一种优选的方案,所述PU共聚物选择可乐丽TU-S5265。
作为一种优选的方案,所述滑石粉为800目及以上。
作为一种优选的方案,所述润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合。
作为一种优选的方案,所述抗氧剂为Irganox1010和Irganox168,Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2。
采用了上述第一种技术方案后,本发明的效果是:本发明申请一种用于粘接POM的TPE材料,组分中的SEBS含不饱和双键,具有良好的稳定性和耐老化性,其耐热性相较于SBS有显著提高,电绝缘性能和掺混性也有所改进,具有较好的耐磨性和柔韧性,聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好,可与SEBS形成双连续相,使得TPE的拉伸强度提高,PU共聚物与SEBS有良好的相容性,可形成双连续相,提高整体的机械性能,PU共聚物含有PU极性段,材料极性较强,增强粘接力。
由于矿物油为石蜡油,石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158,相比其他油与SEBS相容性好,能够充更高比例的油且性能更佳,闪点较高使得阻燃效果有一定的提升。
由于润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合,芥酸酰胺和有机硅酮能有效降低摩擦系数,在高剪切速率下,可有效防止熔体破裂现象,赋予TPE表面显著的爽滑性和光亮性,与硬脂酸锌配合使用,可以有效提高TPE材料表面的抗静电性。
由于抗氧剂为Irganox1010和Irganox168,Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2,抗氧剂1010和抗氧剂168有很好的协同效应,有良好的抑制光和热引起的TPE材料变色的作用,减少材料受热老化的情况,有效地防止组分在基础注塑中发生热降解。
本发明所要解决的第二个技术问题是:提供一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法,该制备方法生产的TPE材料解决了以往POM难以粘接的问题。
为解决上述第二个技术问题,本发明的技术方案是:一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1:0.5-2的比例,经混合机高速搅拌后,得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS,混合机速度为1000转/分钟,混合时间为3分钟。
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟,混合时间为5分钟。
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
作为一种优选的方案,所述双螺杆挤出机温区控制分别为:120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
采用了上述第二种技术方案后,本发明的效果是:该制备方法生产的用于粘接POM的TPE材料撕裂强度高、拉伸强度高,并且对于POM的粘接力明显提升。
关于用于粘接POM的TPE材料各组分说明如下:
SEBS是以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物,是聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物;在常温下,SEBS包含有两侧的聚苯乙烯硬塑性嵌段和中间的乙烯/丁烯弹性体嵌段,这两种嵌段在热力学上彼此是不相容的,从而产生两相结构,在微观相呈现分离状态,SEBS不含不饱和双键,因此具有良好的稳定性和耐老化性,其耐热性相较于SBS有显著提高,电绝缘性能和掺混性也有所改进,具有较好的耐磨性和柔韧性,将其作为TPE材料的基体。
聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂,为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等,这使得聚丙烯自问世以来,便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好,可与SEBS形成双连续相,使得TPE的拉伸强度提高。
PU共聚物是由氢化苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和热塑性聚氨酯共聚组成,其与各种树脂具有很好的相容性,如非极性树脂(PP,PE,PS,PPE)和极性树脂(PVC,PMMA,PC,ABS,POM)等。其不含有增塑剂,卤化物和硫磺等有毒物质,因其含有SEBS段,故与SEBS有良好的相容性,可形成双连续相,提高整体的机械性能,又因其含有PU极性段,故材料极性较强,可粘接各种极性塑料。
矿物油与SEBS的中EB段的相容性较好,但不溶解软化SEBS中的PS相,充油后的SEBS制品能够继续保持稳定的物理交联网络,可以在增加SEBS的流动性、改善其加工性能、调节其硬度的同时,不破坏SEBS的力学性能。
滑石粉是一种主要成份为含水硅酸镁的硅酸镁盐类矿物,其经粉碎后,用盐酸处理,水洗,干燥而成,分子式为Mg3[Si4O10](OH)2,滑石属单斜晶系,通常成致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体,无色透明或白色,但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色;解理面上呈珍珠光泽,具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良物理、化学特性,由于滑石的结晶构造是呈层状的,所以具有易***成鳞片的趋向和特殊的滑润性。
润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺的组合,芥酸酰胺和有机硅酮能有效降低摩擦系数,在高剪切速率下,可有效防止熔体破裂现象,赋予TPE表面显著的爽滑性和光亮性;与硬脂酸锌配合使用,可以有效提高TPE材料表面的抗静电性。
抗氧剂为Irganox1010、Irganox168,抗氧剂1010是一种受阻酚型抗氧剂,和TPE相容性好,且抗氧剂1010和抗氧剂168有很好的协同效应,有良好的抑制光和热引起的TPE材料变色的作用,减少材料受热老化的情况,有效地防止组分在基础注塑中发生热降解。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种用于粘接POM的TPE材料,由以下重量份的原材料组成:苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25~30份、聚丙烯15~20份、矿物油20~30份、PU共聚物15~20份、滑石粉5~10份、润滑剂0.5~1份、抗氧剂0.15~0.3份。
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种,聚丙烯为台塑5090T,矿物油为石蜡油,石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158,PU共聚物选择可乐丽TU-S5265,滑石粉为800目及以上,润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合,抗氧剂为Irganox1010和Irganox168,Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2。
上述的用于粘接POM的TPE材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1:0.5-2的比例,经混合机高速搅拌后,得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS,混合机速度为1000转/分钟,混合时间为3分钟。
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟,混合时间为5分钟。
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
其中,双螺杆挤出机温区控制分别为:120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
实施例1:
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151,25份;聚丙烯为台塑5090T,17;石蜡油选择韩国双龙250N,20份;PU共聚物选择可乐丽TU-S5265,18份;滑石粉9.5份,润滑剂为硬脂酸锌0.15份、芥酸酰胺0.35份,抗氧剂为Irganox1010,0.1份;Irganox168,0.2份。
实施例2
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151,30份;聚丙烯为台塑5090T,20;石蜡油选择韩国双龙250N,25份;PU共聚物选择可乐丽TU-S5265,15份;滑石粉5份,润滑剂为硬脂酸锌0.2份、芥酸酰胺0.5份,抗氧剂为Irganox1010,0.05份;Irganox168,0.1份。
实施例3
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151,28份;聚丙烯为台塑5090T,15份;石蜡油选择韩国双龙250N,30份;PU共聚物选择可乐丽TU-S5265,20份;滑石粉10份,润滑剂为硬脂酸锌0.3份、芥酸酰胺0.7份,抗氧剂为Irganox1010,0.06份;Irganox168,0.12份。
上述实施例1、实施例2、实施例3中的各组分占比见表1,与原来的两种配方的组分占比进行比较。
原来配方1、原来配方2以及实施例1、实施例2、实施例3的性能对比见表2。
表1
表2
原来的配方1,因TPU和SEBS体系相容性较差,故需要添加马来酸酐接枝PP 353D以充当相容剂,但体系的相容性依然较差,可从拉伸性能上看出,且粘接能力一般。
原来的配方2中,采用添加马来酸酐接枝PP以提高体系的相容性来粘接POM的效果较差,因市面上的马来酸酐接枝率普遍只有1.5%左右,因此粘接力较差。
在实施例1、实施例2和实施例3中,添加更多的PU共聚物,并且对其他组分重新调整比例,本发明申请的TPE材料粘接力明显优于原来配方1和原来配方2,TPE材料拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率,并且对于POM的粘接力明显提升,各方面的性能优异。
以上所述各个实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述,不作为对本发明范围的限定,在不脱离本发明设计精神的基础上,对本发明技术方案作出的各种变形和改造,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:由以下重量份的原材料组成:苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25~30份、聚丙烯15~20份、矿物油20~30份、PU共聚物15~20份、滑石粉5~10份、润滑剂0.5~1份、抗氧剂0.15~0.3份。
2.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述聚丙烯为台塑5090T。
4.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述矿物油为石蜡油,石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158。
5.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述PU共聚物选择可乐丽TU-S5265。
6.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述滑石粉为800目及以上。
7.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料,其特征在于:所述抗氧剂为Irganox1010和Irganox168,Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2。
9.一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1:0.5-2的比例,经混合机高速搅拌后,得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS,混合机速度为1000转/分钟,混合时间为3分钟。
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟,混合时间为5分钟。
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
10.如权利要求9所述的一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法,其特征在于:所述双螺杆挤出机温区控制分别为:120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
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