CN115093668A - 热塑性弹性体、制备方法及其制成的生化反应用管路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了热塑性弹性体，按重量份包含如下的原料组分：SEBS100份，链烃矿物油80‑120份，聚丙烯30‑50份，丙烯基共聚物10‑20份，反应型高聚硅氧烷1.0份，增强树脂15‑25份，稳定剂0.3份。本发明表现了良好的耐热性能，其维卡软化点温度为80℃，同时具有优异的耐低温性能，其低温脆化温度为‑70℃，克服了现有的材料的低温易脆化高温易软化的缺陷，实现8秒以内进行热封，热封后管内流体压力为0.2bar，避免流体串流，增强整体管路抗拉负荷6kg/cm2，保证管路不断裂，保证在线热封焊、对焊性能，同时具有优异的耐低温性能，克服了现有的材料特别是硅胶管道不可热封粘接分段取样的缺陷，以及普通TPE管焊接定型慢强度低的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及高分子共混材料技术领域，特别涉及热塑性弹性体、 制备方法及其制成的生化反应用管路。
背景技术
药物生产的输送和取样，离不开弹性软管，方便对药物进行无菌 的输送与取样。现有的传统硅胶反应管道为硫化工艺，材料因交联固 化而不可逆热熔，无法完成对接以及段封取样，且无法回收循环使用 (包括回收用于其他场合)，而市面普通的TPE管热封在较短时间(30 秒以内)无法冷却定型承载以及即使冷却后热封强度不够，导致流体 压力会冲破管路，为此，提出热塑性弹性体、制备方法及其制成的生 化反应用管路。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供热塑性弹性体、制备方法及其 制成的生化反应用管路，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题， 至少提供一种有益的选择。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：热塑性弹性体，按重量 份包含如下的原料组分：
SEBS100份
链烃矿物油80-120份
聚丙烯30-50份
丙烯基共聚物10-20份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂15-25份
稳定剂0.3份。
进一步优选的，所述各原料组分的重量份数为：
SEBS100份
链烃矿物油100份
聚丙烯40份
丙烯基共聚物15份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂20份
稳定剂0.3份。
进一步优选的，所述SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚 物，所述链烃矿物油为石蜡油。
进一步优选的，所述丙烯基共聚物为茂金属催化丙烯和α-烯烃 共聚物。
进一步优选的，所述稳定剂为复合使用的抗氧剂1010以及亚磷 酸酯抗氧剂168。
进一步优选的，所述增强树脂为聚α-甲基苯乙烯树脂。
本发明的另一个目的是提供所述热塑性弹性体的制备方法，包括 如下步骤：
S1、将SEBS与链烃矿物油预混静置至少12小时；
S2、将S1的混合物与其他组分一起加入搅拌机中混合均匀；
S3、将S2的混合物进行熔融混炼、挤出水下造粒，在脱水除湿 集成***中冷却、抽湿、计量和包装。
进一步优选的，在S3中，混炼温度为180-220℃，时间为60-80 秒，脱水除湿集成***为水下冷却离心脱水抽湿***，循环水温度 35-40℃。
本发明的另一个目的是提供所述热塑性弹性体在单螺杆挤出制 备管路的应用。
本发明的另一个目的是提供一种生化反应用管路，所述管路采用 权利要求1-6任一项所述热塑性弹性体为材料制成。
本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
一、本发明表现了良好的耐热性能，其维卡软化点温度为80℃， 同时具有优异的耐低温性能，其低温脆化温度为-70℃，克服了现有 的材料的低温易脆化高温易软化的缺陷，实现8秒以内进行热封，热 封后管内流体压力为0.2bar，避免流体串流，增强整体管路抗拉负 荷6kg/cm2，保证管路不断裂，保证在线热封焊、对焊性能，同时具 有优异的耐低温性能，克服了现有的材料特别是硅胶管道不可热封粘 接分段取样的缺陷，以及普通TPE管焊接定型慢强度低的缺陷。
二、本发明得到的成型产品弹性塑性平衡，具有表面强疏水，表 面不易凝结水的功能，管壁抗污染，药物无吸附，得到的成型产品弹 性塑性平衡，具有表面强疏水自洁的功能。
三、本发明中的热塑性弹性体的质量轻，且对环境友好可回收利 用。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术 人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通 过各种不同方式修改所描述的实施例。
实施例一
本发明实施例提供了热塑性弹性体，按重量份包含如下的原料组 分：
SEBS100份
链烃矿物油80-120份
聚丙烯30-50份
丙烯基共聚物10-20份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂15-25份
稳定剂0.3份。
在一个实施例中，各原料组分的重量份数为：
SEBS100份
链烃矿物油100份
聚丙烯40份
丙烯基共聚物15份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂20份
稳定剂0.3份。
在一个实施例中，SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物， 链烃矿物油为石蜡油。
在一个实施例中，丙烯基共聚物为茂金属催化丙烯和α-烯烃共 聚物。
在一个实施例中，稳定剂为复合使用的抗氧剂1010以及亚磷酸 酯抗氧剂168。
在一个实施例中，增强树脂为聚α-甲基苯乙烯树脂。
本发明的另一个目的是提供热塑性弹性体的制备方法，包括如下 步骤：
S1、将SEBS与链烃矿物油预混静置至少12小时；
S2、将S1的混合物与其他组分一起加入搅拌机中混合均匀；
S3、将S2的混合物进行熔融混炼、挤出水下造粒，在脱水除湿 集成***中冷却、抽湿、计量和包装。
在一个实施例中，在S3中，混炼温度为180-220℃，时间为60-80 秒，脱水除湿集成***为水下冷却离心脱水抽湿***，循环水温度 35-40℃。
实施例二
热塑性弹性体在单螺杆挤出制备管路的应用。
实施例三
一种生化反应用管路，管路采用权利要求1-6任一项热塑性弹性 体为材料制成。
实施例四
本发明提供的热塑性弹性体的各组分均为市售产品，SEBS是以 聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间 弹性嵌段的线性三嵌共聚物；SEBS购自科腾公司，产品规格为KRATON G1651；聚丙烯购自韩国乐天化学，产品型号为J560M，丙烯基共聚 物为三井化学TAFMERTMXM系列，反应型高聚硅氧烷购自德国德固赛 公司，产品型号为TEGOMERH-Si6440P；抗氧剂1010的化学名称为 四季戊四醇，CASNo.6683-19-8，抗氧剂168的化学名称为三亚磷酸 酯，CASNo.31570-04-4，抗氧剂1010和168组合后抗萃取性强，对 水解作用稳定性，以及显著提高制品的耐热加工性和后期热氧稳定性； 增强树脂为美国亚利桑那化学ARIZONA聚a-甲基苯乙烯树脂 SYLVARESSA140；S2的混合物的熔融混炼、挤出造粒是在造粒机中 进行，采用的造粒机为双螺杆混炼造粒机，双螺杆混炼造粒机是长径比为48、52或56的具有侧喂料、积木组合式同向平行双螺杆；
SEBS材料本身即为相分离体系，在室温下分子末端聚集为聚合 物硬相(微区)，而中间软段则聚集为橡胶软相，硬相PS微区使热塑 性弹性体具有强度和耐热抗变形性，为确保材料在受热负荷下不形变， 本产品采用硬相增强技术，加入软化点温度较高的(140℃)SYLVARES SA140，利用其与PS混合放热的热力学推动力，让聚α-甲基本意思 树脂融入PS相区中，提高弹性体的使用上限温度；
热塑性弹性体中需配入聚烯烃配合剂，可改善加工性能；在高剪 切速率下加工并突然降温时(挤出注塑均可)，聚烯烃相和SEBS/油 相形成双连续相，聚烯烃则起到粘合剂作用，使体系致密，并由于其 高熔点和结晶的特性，体系的耐热性得到进一步提高。
反应型高聚硅氧烷为梳型结构，塑料挤出的过程中，由于高温诱 发其与塑料表面的活性基团交联(塑料母粒表面一般都有羟基)，其 交联后成为塑料的一部分，附着牢固，且自身分子上的羟基也有互相 缩聚机会，形成连续膜状，显示出优异的憎水抗污性能。
实施例五
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油80份，聚丙烯30份，反应 型高聚硅氧烷1.0份，稳定剂0.3份；
SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)， 链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合；
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为220℃，时间为80秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例六
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，反 应型高聚硅氧烷1.0份，稳定剂0.3份，增强树脂：5.0份；
SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)， 链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增强 树脂为α-甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARESSA140)；
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为210℃，时间为70秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例七
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油120份，聚丙烯50份，反 应型高聚硅氧烷1.0份，稳定剂0.3份，增强树脂：5份。SEBS为苯 乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)，链烃矿物油 为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增强树脂为α— 甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARESSA140)。
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为200℃，时间为75秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例八
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，增 强树脂：15份，反应型高聚硅氧烷1.0份，稳定剂0.3份；
SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)， 链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增强 树脂为α—甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARESSA140)。
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为210℃，时间为65秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例九
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，增 强树脂25份，反应型高聚硅氧烷1.0份，稳定剂0.3份；
SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)， 链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增强 树脂为α—甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARESSA140)。
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为220℃，时间为70秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例十
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，增 强树脂25份，丙烯基共聚物10份，反应型高聚硅氧烷1，0份，稳 定剂0.3份，SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON G-1651)，链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组 合，增强树脂为α—甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARES SA140)，丙烯基共聚物为三井化学TAFMERTMXM系列中的XM-7070；
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为220℃，时间为68秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例十一
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，增 强树脂25份，丙烯基共聚物15份，反应型高聚硅氧烷1.0份，稳定 剂0.3份。
SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATONG-1651)， 链烃矿物油为医用级石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增强 树脂为α—甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARESSA140)， 丙烯基共聚物为三井化学TAFMERTMXM系列中的XM-7070。
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为220℃，时间为78秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例十二
称取原料：SEBS100份，链烃矿物油100份，聚丙烯40份，增 强树脂25份，丙烯基共聚物20份，反应型高聚硅氧烷1.0份，稳定 剂0.3份，稳SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON G-1651)，链烃矿物油为石蜡油，稳定剂为抗氧剂1010/168组合，增 强树脂为α—甲基苯乙烯树脂(α-MS)(美国亚利桑那SYLVARES SA140)丙烯基共聚物为三井化学TAFMERTMXM系列中的XM-7070。
将SEBS与链烃矿物油预混静置，然后将混合物与其他原料组分 一起加入双向双螺带卧式搅拌混合机(购自台湾金佳信塑胶机械有限 公司，型号为DJ2500)中混合均匀，在双螺杆混炼造粒机(购自科 倍隆科亚(南京)机械有限公司，型号为TE-75)熔融混炼、挤出造 粒，混炼温度为270℃，时间为60秒，在除湿集成***中冷却、脱 水、除湿，水环温度为35-40℃，得到热塑性弹性体半成品粒料，待 挤出成型。
实施例十三
采用实施例1-8得到的热塑性弹性体半成品粒料，单螺杆挤出机 挤出成型制备得到φ9.53*15.88的圆管，单螺杆直径φ65，长径比 30/1，压缩比2.8，温度设定：(加料口)160/180/185/195/215/225/230/230(口模)模具尺寸：20(mm)*10.7 (mm)过滤网：200目2层，主机转速13.0Hz，牵引转速：3.3Hz。
实施例十四
对实施例9制备得到的圆管(分别为：样品1-样品8，其中样品 1-8均为采用相对应的实施例1-8制备得到，即样品1为采用实施例 1的半成品材料制备得到的圆管，样品2为采用实施例2的半成品材 料制备得到的圆管，以此类推，样品8为采用实施例8的半成品材料制备得到的圆管)的性能进行检测，其性能检测结果如表1所示：
表1实施例9粒料及对应的实施例10圆管的性能检测结果
分析表1数据可知，当增强树脂α-甲基苯乙烯树脂的含量小于 15份时，所制圆管的封焊定型时间大于10s，定型时间达不到既定要 求；当丙烯基聚合物(XM-7070)含量小于10份时，所制圆管的封焊 后的强度达不到要求，会出现流体击穿的现象。本发明的热塑性弹性 体制备得到的管路表现了良好的耐热性能，其维卡软化点温度为 82-86℃，同时具有优异的耐低温性能，其低温脆化温度为-70--75℃， 本发明的热塑性弹性体制备得到的护套管弹性塑性平衡，表面张力为 22mN/M，具有表面强疏水，表面不易凝结吸附药液。不但满足了药企 在线生产的基本需求，而且还可以扩展优化分类使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之 内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.热塑性弹性体，其特征在于，按重量份包含如下的原料组分：
SEBS100份
链烃矿物油80-120份
聚丙烯30-50份
丙烯基共聚物10-20份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂15-25份
稳定剂0.3份。
2.根据权利要求1所述热塑性弹性体，其特征在于，所述各原料组分的重量份数为：
SEBS100份
链烃矿物油100份
聚丙烯40份
丙烯基共聚物15份
反应型高聚硅氧烷1.0份
增强树脂20份
稳定剂0.3份。
3.根据权利要求1或2所述热塑性弹性体，其特征在于：所述SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述链烃矿物油为石蜡油。
4.根据权利要求1或2所述热塑性弹性体，其特征在于：所述丙烯基共聚物为茂金属催化丙烯和α-烯烃共聚物。
5.根据权利要求1或2所述热塑性弹性体，其特征在于：所述稳定剂为复合使用的抗氧剂1010以及亚磷酸酯抗氧剂168。
6.根据权利要求1或2所述热塑性弹性体，其特征在于：所述增强树脂为聚α-甲基苯乙烯树脂。
7.根据权利要求1-6所述热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将SEBS与链烃矿物油预混静置至少12小时；
S2、将S1的混合物与其他组分一起加入搅拌机中混合均匀；
S3、将S2的混合物进行熔融混炼、挤出水下造粒，在脱水除湿集成***中冷却、抽湿、计量和包装。
8.根据权利要求7所述热塑性弹性体的制备方法，其特征在于：在S3中，混炼温度为180-220℃，时间为60-80秒，脱水除湿集成***为水下冷却离心脱水抽湿***，循环水温度35-40℃。
9.根据权利要求1-6任一项所述热塑性弹性体在单螺杆挤出制备管路的应用。
10.一种生化反应用管路，其特征在于，所述管路采用权利要求1-6任一项所述热塑性弹性体为材料制成。
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