CN112011144A - 线材外被料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种线材外被料及其制备方法和应用，其包括如下质量百分比的各组分：35%～55%苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、15%～35%橡胶增塑剂、4%～13%聚丙烯、3%～8%相容剂、5%～15%EPDM橡胶、1%～3%聚二甲基硅氧烷及0.1%～2%助剂。上述线材外被料，原料价格低廉，制作工艺简单，且具有柔软高弹、手感细腻爽滑的特性；同时，本申请的线材外被料可以直接熔融回收利用，无需额外加工处理，回收成本低廉，有利于环境保护。本申请的线材外被料无异味，安全可靠，不易老化发黄变脆，从而提高产品的使用寿命。上述线材外被料不仅适用于耳机线或电线，同时也适用其他产品的外被料，采用上述线材外被料不仅可以获得较高的经济效益，同时也可获得更好的环境效益。

Description

线材外被料及其制备方法和应用

技术领域

本申请涉及线材技术领域，特别是涉及一种线材外被料及其制备方法和应用。

背景技术

耳机线是用于传输媒体播放器和接收器之间的电讯号的传输介质。耳机线的最外层一般具有一层绝缘的外被料，用于保护其内部的金属线材。在使用耳机时，耳机线一般会与用户的皮肤产生不可避免地接触。此时，耳机线外被料的触感非常重要。

在较为高端的耳机线中，一般采用硅胶作为外被料的主要基材。硅胶本身具有使用安全、柔软且高回弹的特性，当用于耳机线的外被料时，耳机线亦具有柔软、亲肤及细腻的触感。然而，由于硅胶的价格较贵，相应地，硅胶制得的耳机线的价格也较贵，即硅胶材质耳机线不适于大众化推广。另外，硅胶制品不易加工，必须通过硫化以提升拉伸强度，使加工时间延长至若干分钟，生产周期长。当硅胶制品回收时，需要经过退硫处理，回收成本高。未经退硫处理的硅胶制品无法重新使用成型，只能丢弃，对环境造成污染。

为了便于市场推广，价格较为低廉的聚氯乙烯应用于耳机线外被料的制作。然而，聚氯乙烯具有刺激性气味，不适合长期贴身佩戴；且聚氯乙烯容易老化变黄变脆，从而影响耳机线使用寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种线材外被料及其制备方法和应用，能够兼具安全、亲肤高弹及便于推广。

本申请第一方面提供一种线材外被料，其包括如下质量百分比的各组分：

在其中一个实施例中，线材外被料包括如下质量百分比的各组分：

在其中一个实施例中，线材外被料包括如下质量百分比的各组分：

在其中一个实施例中，所述助剂包括抗氧化剂、抗紫外线剂和染色剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述相容剂为马来酸酐相容剂。

本申请第二方面提供一种上述任一实施例所述的线材外被料的制备方法，其包括以下步骤：

将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、橡胶增塑剂及聚二甲基硅氧烷混合均匀，并静置1小时至5小时，获得预混物；

将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料；

将所述混合原料加入螺杆挤出机内，所述混合原料经所述挤出机熔融挤出，获得挤出物；

将所述挤出物冷却造粒，获得线材外被料。

在其中一个实施例中，所述将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料的步骤包括：在搅拌桶中搅拌5分钟至8分钟，并将所述混合原料预热至70℃至85℃。

在其中一个实施例中，所述将所述混合原料加入螺杆挤出机内，所述混合原料经所述挤出机熔融挤出，获得挤出物的步骤包括：所述挤出机的喂料转速为25转/分钟至35转/分钟，所述挤出机的主机转速为300转/分钟至500转/分钟，熔融温度为150℃至250℃。

在其中一个实施例中，上述任一项所述的线材外被料在耳机线或电线中的应用。

上述线材外被料，相对于硅胶材质，原料价格低廉，制作工艺简单，且具有柔软高弹、手感细腻爽滑的特性；同时，本申请的线材外被料可以直接熔融回收利用，无需额外加工处理，回收成本低廉，有利于环境保护。相对于聚氯乙烯材质，本申请的线材外被料无异味，安全可靠，不易老化发黄变脆，从而提高产品的使用寿命。上述线材外被料不仅适用于耳机线或电线，同时也适用其他产品的外被料，采用上述线材外被料不仅可以获得较高的经济效益，同时也可获得更好的环境效益。

附图说明

图1为一实施例的线材外被料的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施例是，一种线材外被料，其包括如下质量百分比的各组分：35%～55%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、15%～35%橡胶增塑剂、4%～13%聚丙烯、 3%～8%相容剂、5%～15%EPDM橡胶、1%～3%聚二甲基硅氧烷及0.1%～2%助剂。

在其中一个实施例中，一种线材外被料，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，线材外被料包括以下的部分技术特征或全部技术特征。

上述线材外被料，通过以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物作为主要原料，使制得的外被料具有优良的拉伸强度和弹性；通过加入橡胶增塑剂，提高EPDM橡胶在加工时的流动性和可塑性，便于压延；通过加入聚二甲基硅氧烷，使外被料的手感滑腻；通过加入EPDM橡胶，即三元乙丙橡胶，有助于提高外被料的弹性，且其价格低于硅胶，节约成本；通过加入相容剂，将聚丙烯与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物交联混合，从而使外被料间距塑料的塑性以及橡胶的弹性，使外被料容易成型的同时具有弹性；通过加入助剂，提高外被料的抗老化等性能。本申请的线材外被料，具有类似硅胶的爽滑细腻亲肤，又易于加工成型和回收利用的特性。

在其中一个实施例中，相容剂为马来酸酐接枝相容剂。马来酸酐单体具有较强的极性，通过采用马来酸酐接枝相容剂接枝到苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，从而改善苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与聚丙烯的相容性，继而确保线材外被料最终同时具有高弹性和可塑性。

在其中一个实施例中，助剂包括抗氧化剂、抗紫外线剂和染色剂中的至少一种。在其中一个实施例中，助剂包括抗氧化剂和抗紫外线剂。在其中一个实施例中，助剂包括抗氧化剂、抗紫外线剂和染色剂。具体地，本申请的线材外被料中，通过增加抗氧化剂和抗紫外线剂，减缓线材外被料在使用过程中因氧化和日晒而老化，从而避免线材外被料变脆，提高线材外被料的使用寿命。通过增加染色剂，可以根据产品外观需要，调整线材外被料的颜色，满足用户多方面需求。在其中一个实施例中，抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和含磷抗氧剂的混合物。受阻酚类抗氧剂因其空间位阻很大，不易被氧化，受阻酚类抗氧剂的加入，可以发挥消除自由基的作用，起到抗热氧老化的作用。

在其中一个实施例中，所述线材外被料的制备方法包括以下步骤的部分或全部。

S101，将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、橡胶增塑剂及聚二甲基硅氧烷混合均匀，并静置1小时至5小时，获得预混物。

具体地，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物原料为粉状固体，聚二甲基硅氧烷为油态液体，橡胶增塑剂亦为油态液体。在其中一个实施例中，橡胶增塑剂为石蜡级工业基础油。由于聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂均为油状液体，可以理解，在未做加工处理的情况下，受油态表面张力的影响，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的粉末易浮于聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂的油态表面，即三者无法均匀地混合。这样会直接导致制得的外被料成品表面出现浮粉，用户触摸时会明显产生粉感，从而形成脏污，这样的成品显然属于劣质的不良品，不符合良品的标准，从而浪费原料，造成损失。

为了避免粉末混合不均而导致外被料成品浮粉的问题，在其中一个实施例中，先将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的原料置于搅拌桶内搅拌打散，避免粉末成团结块而影响后续混合不均。然后将油态的聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂加入粉末状的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中。接着搅拌桶在常温的环境下，搅拌转速为200转/分钟至250转/分钟，持续搅拌30分钟至50分钟，使苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂混合均匀，并静置1小时至5小时。其中，常温为25℃至30℃。可以理解，通过长时间的静置，使油态的聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂缓慢逐步包裹粉末状的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，从而避免浮粉。如果缺少静置，仅仅通过动态的搅拌，搅拌的过程反而会使粉末状的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物从油态的聚二甲基硅氧烷和橡胶增塑剂中溢出，无法彻底解决浮粉的问题。通过先搅拌后静置的设计，获得预混物，操作简单方便，节约加工成本，且巧妙地解决了浮粉的问题。

S103，将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料。

具体地，在获得预聚物后，无需转移，继续向搅拌桶内加入聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶及助剂，加料顺序不分先后。这样的操作难度低，从而出错率低。

为了使上述物质混合均匀，在其中一个实施例中，所述将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料的步骤包括：在搅拌桶中搅拌10分钟至15分钟，并将所述混合原料预热至70℃至85℃。在其中一个实施例中，搅拌桶的搅拌转速为300转/分钟至400转/分钟。在搅拌的过程中，搅拌桶逐步加热， 最终升温至70℃至85℃，使搅拌获得的混合原料预热至70℃至85℃。通过预热，使混合原料更易适应下一步骤中挤出机的加工温度，缩短升温时间，且避免因混合原料与挤出机的温差过大而导致混合原料发生应力变化。

S105，将所述混合原料加入螺杆挤出机内，所述混合原料经所述挤出机熔融挤出，获得挤出物。

具体地，在其中一个实施例中，挤出机为平行双螺杆挤出机。通过将混合原料加入挤出机中充分熔融并挤压混合，使各原料形成一体。在其中一个实施例中，所述挤出机的喂料转速为25转/分钟至35转/分钟，所述挤出机的主机转速为300转/分钟至500转/分钟，熔融温度为150℃至250℃。可以理解，喂料即将混合原料投入挤出机。喂料转速远低于主机转速，一方面考虑喂料阶段的安全问题，避免转速过高而出现安全风险；另一方面，由于喂料的行程较短，混合原料停留时间短，喂料的旋转仅用于推进混合原料进入主机内。在其中一个实施例中，主机转速为300转/分钟至400转/分钟。通过降低主机转速，延长原料在主机内的停留时间，从而使原料充分融合，提高塑化效果。在其中一个实施例中，熔融温度为150℃至250℃。在其中一个实施例中，熔融温度为200℃至220℃。在其中一个实施例中，熔融温度为200℃。通过加热至熔融温度，使苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、EDPM橡胶及聚丙烯呈熔融态，相容剂在足够的温度下接枝至苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，并使聚丙烯与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物紧密相容。通过挤出机熔融挤出，最终获得挤出物。可以理解，挤出物受余热的影响还未固化成型。

S107，将所述挤出物冷却造粒，获得线材外被料。

具体地，通过将挤出物冷却至常温，例如通过自然冷却或风力加速冷却至常温，再切割至指定尺寸，即获得线材外被料。

在上述线材外被料的制作方法中，原料包括如下质量百分比的各组分：35%～55%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、15%～35%橡胶增塑剂、4%～13%聚丙烯、 3%～8%相容剂、5%～15% EPDM橡胶、1%～3%聚二甲基硅氧烷及0.1%～2%助剂。

为了进一步获得恰当弹性的线材外被料，在其中一个实施例中，线材外被料包括如下质量百分比的各组分：40%～50%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、20%～30%橡胶增塑剂、5%～10%聚丙烯、4%～7%相容剂、8%～12% EPDM橡胶、1%～3%聚二甲基硅氧烷及0.1%～2%助剂。在其中一个实施例中，线材外被料包括如下质量百分比的各组分：40%～50%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、20%～30%橡胶增塑剂、5%～10%聚丙烯、5%相容剂、10% EPDM橡胶、1%～3%聚二甲基硅氧烷及0.1%～2%助剂。具体地，相容剂为马来酸酐接枝相容剂，其最佳配比为5%，EDPM橡胶的最佳配比为10%。

上述的线材外被料制作方法，一方面，原料成本低廉易得，节约生产成本；另一方面，整体加工工序少，操作简单，提高生产效率的同时，在回收上述线材外被料时，可直接重新熔融定型，用于制备新的产品，获得更好的环保效益。而且，经实验证明，上述制作方法制得的线材外被料，具有媲美硅胶外被料的弹性和拉伸强度，手感细腻爽滑，表面没有浮粉，没有刺激性气味，安全可靠，不易老化发黄变脆。且经过实际生产对比，制得同样尺寸的硅胶外被料，其生产周期是本申请线材外被料的5倍至10倍。毫无疑义地，本申请的线材外被料以更低廉的生产成本制得了媲美高端产品的硅胶外被料，有利于市场推广，满足用户对质感和价格的同步需求。

上述线材外被料可以应用于耳机线或电线的外被料。当然，本申请的线材外被料还可以用于其他产品的外被料，根据实际产品的型态进行定型应用。

以下为具体实施例部分（以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的组分。）：

实施例1

本实施例的线材外被料的制备过程如下：

（1）备料，按照质量百分比，原料包括40%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、30%橡胶增塑剂、10%聚丙烯、 5%马来酸酐接枝相容剂、12%EPDM橡胶、1%聚二甲基硅氧烷及1%抗氧化剂、1%抗紫外线剂。

（2）将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、橡胶增塑剂及聚二甲基硅氧烷投入搅拌机中混合均匀，搅拌转速为200转/分钟，搅拌时长30分钟。搅拌完毕后，静置5小时，获得预混物。

（3）向搅拌桶中加入聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、抗氧化剂及抗紫外线剂。搅拌500转/分钟，搅拌时长8分钟，获得混合原料，并将混合原料预热至80℃。

（4）将混合原料投入双螺杆挤出机中。其中，双螺杆挤出机的喂料转速为30转/分钟，主机转速为300转/分钟，熔融温度为180℃。通过挤出机熔融挤出，获得挤出物。

（5）将挤出物冷却至常温28℃，剪切至指定尺寸，获得样品1。

实施例2

本实施例与实施例1的不同在于：

（1）备料，按照质量百分比，原料包括45%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、26%橡胶增塑剂、10%聚丙烯、 5%马来酸酐接枝相容剂、10%EPDM橡胶、2%聚二甲基硅氧烷及1%抗氧化剂、1%抗紫外线剂。

（4）主机转速为500转/分钟，在主机的停留时间小于实施例1的停留时间。

其他步骤均与实施例1相同，并获得样品2。

实施例3

本实施例与实施例1的不同在于：

（1）备料，按照质量百分比，原料包括50%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、24%橡胶增塑剂、8%聚丙烯、 5%马来酸酐接枝相容剂、8%EPDM橡胶、3%聚二甲基硅氧烷及1%抗氧化剂、1%抗紫外线剂。

对比例1

本对比例与实施例1的不同在于：

（2）中的静置时间为10分钟。

其他步骤与实施例1相同，并获得样品4。

对比例2

本对比例与实施例1的不同在于：

（1）备料，按照质量百分比，原料包括50%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、24%橡胶增塑剂、10%聚丙烯、 2%马来酸酐接枝相容剂、10%EPDM橡胶、2%聚二甲基硅氧烷及1%抗氧化剂、1%抗紫外线剂。

其他步骤与实施例2相同，并获得样品5。

对比例3

（1）备料，按照质量百分比，原料包括40%苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、40%橡胶增塑剂、8%聚丙烯、 5%马来酸酐接枝相容剂、2%EPDM橡胶、3%聚二甲基硅氧烷及1%抗氧化剂、1%抗紫外线剂。

其他步骤与实施例2相同，并获得样品6。

将上述实施例1至3与对比例1至3所获得的样品进行测试，测试项目包括触感、硬度及抗拉强度。其中，以同样尺寸的硅胶作为测试项目的标准参考。其中，触感采用人工手摸感受测试；硬度采用ASTM D2240硬度的标准实试验方法进行测试；抗拉强度采用ASTMD638塑料拉伸性能的标准实验方法进行测试；具体测试数据如下表所示：

根据上述测试数据可知，实施例1和对比例1的参数都相同，除了对比文件1的静置时间远小于实施例1。说明在步骤（1）搅拌后的静置有助于浮粉的吸收。通过实施例2与实施例1对比可知，在挤出机内缩短停留时间，不利于原料的塑化效果，从而硬度更高。通过实施例2与对比文件2对比可知，相容剂过少不易使原料之间的充分结合，导致成品表面凹凸不平。通过实施例2与对比文件3对比可知，EPDM橡胶含量过少将导致成品偏硬。对比例3中的相容剂含量偏低，导致各原料融合度低，直接影响抗拉强度不足。

综上，本申请通过以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物作为主要原料，使制得的外被料具有优良的拉伸强度和弹性；通过加入橡胶增塑剂，提高EPDM橡胶在加工时的流动性和可塑性，便于压延；通过加入聚二甲基硅氧烷，使外被料的手感滑腻；通过加入EPDM橡胶，有助于提高外被料的弹性，通过加入相容剂，将聚丙烯与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物交联混合，从而使外被料间距塑料的塑性以及橡胶的弹性，使外被料容易成型的同时具有弹性；而且，通过特定的加工工艺，使产品的外表面没有浮粉，手感爽滑，堪比成本更高的硅胶材料。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种线材外被料，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 35%～55%；

橡胶增塑剂 15%～35%；

聚丙烯 4%～13%；

相容剂 3%～8%；

EPDM橡胶 5%～15%；

聚二甲基硅氧烷 1%～3% ；

助剂 0.1%～2% 。

2.根据权利要求1所述的线材外被料，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 40%～50%；

橡胶增塑剂 20%～30%；

聚丙烯 5%～10%；

相容剂 4%～7%；

EPDM橡胶 8%～12%；

聚二甲基硅氧烷 1%～3% ；

助剂 0.1%～2% 。

3.根据权利要求1所述的线材外被料，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 40%～50%；

橡胶增塑剂 20%～30%；

聚丙烯 5%～10%；

相容剂 5%；

EPDM橡胶 10%；

聚二甲基硅氧烷 1%～3%；

助剂 0.1%～2%。

4.根据权利要求1所述的线材外被料，其特征在于，所述助剂包括抗氧化剂、抗紫外线剂和染色剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的线材外被料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐相容剂接枝。

6.一种如权利要求1至5任一项所述线材外被料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、橡胶增塑剂及聚二甲基硅氧烷混合均匀，并静置1小时至5小时，获得预混物；

将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料；

将所述混合原料加入螺杆挤出机内，所述混合原料经所述挤出机熔融挤出，获得挤出物；

将所述挤出物冷却造粒，获得线材外被料。

7.根据权利要求6所述的线材外被料，其特征在于，所述将聚丙烯、相容剂、EDPM橡胶、助剂及所述预混物混合均匀，获得混合原料的步骤包括：在搅拌桶中搅拌5分钟至8分钟，并将所述混合原料预热至70℃至85℃。

8.根据权利要求6所述的线材外被料，其特征在于，所述将所述混合原料加入螺杆挤出机内，所述混合原料经所述挤出机熔融挤出，获得挤出物的步骤包括：所述挤出机的喂料转速为25转/分钟至35转/分钟，所述挤出机的主机转速为300转/分钟至500转/分钟，熔融温度为150℃至250℃。

9.权利要求6至8中任一项所述的线材外被料在耳机线或电线中的应用。

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