一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體的製作方法

2023-04-26 17:25:06 1

本發明涉及一種熱塑性彈性體，具體涉及一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體，屬於高分子材料領域。技術背景彈性體是一種性能獨特的人造熱可塑性彈性體，具有非常廣泛的用途。良好的外觀質感，觸感溫和，易著色，色調均一，穩定，耐一般化學品(水、酸、鹼、醇類溶劑)；無需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性，節省硫化劑及促進劑等輔助原料。根據彈性體是否可塑化可以分為熱固性彈性體、熱塑性彈性體二大類。熱塑性彈性體tpe/tpr，又稱人造橡膠或合成橡膠。其產品既具備傳統交聯硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優異性能，同時又具備普通塑料加工方便、加工方式廣的特點。可採用注塑、擠出、吹塑等加工方式生產，水口邊角粉碎後100％直接二次使用。既簡化加工過程，又降低加工成本，因此熱塑性彈性體tpe/tpr材料已成為取代傳統橡膠的最新材料，其環保、無毒、手感舒適、外觀精美，使產品更具創意。因此也是一種更具人性化、高品位的新型合成材料，也是世界化標準性環保材料。製備熱塑性彈性體的基本原料是單體，精製單體常用的方法有精餾、洗滌、乾燥等。聚合過程是單體在引發劑和催化劑作用下進行聚合反應生成聚合物的過程。有時用一個聚合設備，有時多個串聯使用。後處理是使聚合反應後的物料(膠乳或膠液)，經脫除未反應單體、凝聚、脫水、乾燥和包裝等步驟，最後製得成品橡膠的過程。中國專利(申請號為201210124450.2)公開了一種sebs熱塑性彈性體及其製備方法。該專利通過選用sebs樹脂、聚丙烯、礦物油，同時加入碳氫單體樹脂、填充劑和抗氧劑使得到的熱塑性彈性體具有優異的力學性能和彈性模量。但在現實應用過程中，熱塑性彈性體不僅需要有良好的力學性能，且由於熱塑性彈性體的摩擦係數與普通橡膠的摩擦係數相近，大約比軟質熱塑性橡膠的摩擦係數高30％-50％，因此其爽滑性能較差，在現實應用領域還有著極大的限制。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體。本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體，包括以下按重量份數計的組分：sebs：40～50份，均聚pp：6～12份，白油：30～40份，復配型爽滑劑：5-10份，改性空心玻璃微珠：2-5份，潤滑劑：5-10份，納米碳酸鈣：5～10份，抗氧劑：0.2～0.4份。本發明高爽滑擠出級熱塑性彈性體是以sebs為基體，加入均聚pp、白油，形成三者的共混體系，能夠降低晶界應力，減少體系缺陷，同時增大相互間的相容性，並減小大分子間的作用力，使得分子鏈柔順，從而增大材料的爽滑性和流動性。與普通tpe相比，本發明的高爽滑擠出級熱塑性彈性體不僅具有優異的爽滑度，且由於加入了復配型爽滑劑、納米碳酸鈣、潤滑劑、抗氧劑，使材料組分間具有更好的相容性，在發揮本身作用的同時，使得材料的組成更加合理、性能更加完善。其中，sebs是以聚苯乙烯為末端段，以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的線性三嵌共聚物。sebs不含不飽和雙鍵，因此具有良好的穩定性和耐老化性。sebs具有優異的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高彈性，無需硫化即可加工使用，邊角料可重使用。此外，sebs在使用時具有較好的耐磨性和柔韌性，而且具有熱塑性塑料的加工性能，並且可以回收再使用。pp即聚丙烯，具有密度小、易加工、耐化學腐蝕、電絕緣性好等優良特性，且pp能與sebs形成共混體系，pp中的鏈段能穿插於sebs分子鏈間，形成網絡結構，能提高剛性。當其與白油共同加入sebs中時，起到降低晶界應力，減少體系缺陷的作用，形成的共混體系拉伸強度增大、斷裂伸長率減小、邵氏硬度增大、撕裂強度增大。在本發明中，選用均聚pp，是由於pp的作用與其結構有關，而均聚pp分子的各個鏈段是完全相同的，結構規整，具有較高的結晶度和較完善的晶體結構，因此其性能顯著高於共聚pp。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體中，所述白油為環烷基白油、石蠟基白油中的一種或兩種。白油是由石油所得精煉液態烴的混合物，具有優良的化學穩定性和光安定性，且能增加產品亮度。在本發明中，加入的白油能與eb段有較好的相容性，而不溶解軟化sebs的ps相，因此能夠使sebs體系有穩定的物理交聯網絡，增大材料的流動性。在上述一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體中，所述復配型爽滑劑為山嵛酸醯胺、矽酮粉的混合物，且質量比為0.5-2:1。爽滑劑可以使製品表面形成一種微觀的凹凸形結構，能有效降低製品的粘連作用，使製品表面表現的很爽滑，並且在正常用量比例下，不影響製品的透明度。在本發明中，該復配比例能夠使製得的復配型爽滑劑具有相互增強作用，能使製得的熱塑性彈性體表面摩擦係數大大降低，達到高爽滑的目的。同時，在本發明中，復配型爽滑劑能夠實現對空心玻璃微珠所受的外界衝擊進行高效緩衝和恢復，改善整體的抗衝擊、抗蠕變和形變恢復能力等，使空心玻璃微珠對熱塑性彈性體的綜合力學性能有更好的改善作用。所述改性空心玻璃微珠為表面塗覆石墨的空心玻璃微珠。空心玻璃微珠是一種經過特殊處理的玻璃微珠，是一種微米級新型輕質材料，其主要成分是硼矽酸鹽，空心玻璃微珠是微小的球體，球形率大，具有滾珠軸承效應，能提高流動性，能降低混合物的黏度和內應力。且其具有質輕、低導熱、強度高和良好的化學穩定性等優點。在本發明中，通過加入空心玻璃微珠，可對熱塑性彈性體材料的綜合力學性能進行改性，使其同時充當了改善加工流動性的固體潤滑劑，能防止潤滑不足和局部熱分解，更容易擠出。作為優選，所述塗覆的石墨顆粒比表面積為1-5m/g。在該範圍內，能夠降低石墨材料的表面能，使其表面形成成片的優良潤滑膜，可使摩擦係數大大降低。石墨顆粒比表面積太大，其吸附性能增大，但摩擦係數隨之增大。在本發明中，所述空心玻璃微珠上塗覆了石墨，能夠在不改變空心玻璃微珠中空結構的同時，使石墨更好的分散於其表面，達到複合作用的目的。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體中，所述潤滑劑為硬脂酸鋅和蒙旦蠟的混合物，且質量比為2-5:1。潤滑劑的加入能有效降低熱塑性彈性體成型加工過程中所出現的高剪切力和高摩擦力，改善熱塑性彈性體複合材料的流動性能，避免聚合物高溫受熱分解和產品質量的下降。在本發明中，所述潤滑劑由硬脂酸鋅和蒙旦蠟組成，蒙旦蠟主要由高級脂肪酸和脂肪酸脂組成，還包括少量的醇和烴類物質，可增大硬脂酸鋅在熱塑性彈性中的溶解度，同時還有潤滑的作用。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體中，所述納米碳酸鈣粒度為0.01～0.1μm。納米碳酸鈣的加入可改善流變性，提高成型性。由於納米碳酸鈣表面親油疏水，與均聚pp及sebs的相容性好。同時將納米碳酸鈣的粒度控制在上述範圍，能有效提高或調節製品的剛韌性、光潔度以及彎曲強度，同時能改善加工性能，改善製品的流變性能、尺寸穩定性能、耐熱穩定性。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體中，所述抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1076中的一種或兩種。上述種類的氧化劑能顯著改善複合材料的老化性能，為複合材料在製作及使用過程中提供更好的老化保護，進而提高該熱塑性彈性體的使用壽命。本發明的另一個目的在於提供一種上述高爽滑擠出級熱塑性彈性體的製備方法，所述的製備方法包括如下步驟:按重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體的組分，先將sebs和白油均勻攪拌100-140min,與其他組分共同加入到混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體的製備方法中，所述雙螺杆擠出機選用強剪切的螺杆組合。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體的製備方法中，所述混料機的設定轉速為300-600rpm/min。在上述的一種高爽滑擠出級熱塑性彈性體的製備方法中，所述雙螺杆擠出機的主機轉速25-35hz，主餵料15-20hz，側餵料8-12hz，溫度設定為230-250℃。與現有技術相比，本發明具有如下優點：1、本發明高爽滑擠出級熱塑性彈性體是以sebs為基體，加入均聚pp、白油，形成三者的共混體系，能夠降低晶界應力，減少體系缺陷，同時增大相互間的相容性，並減小大分子間的作用力，使得分子鏈柔順，從而增大材料的爽滑性和流動性。2、本發明的高爽滑擠出級熱塑性彈性體中還加入了納米碳酸鈣，能有效提高或調節製品的剛、韌性、光潔度以及彎曲強度，同時能改善加工性能，改善製品的流變性能、尺寸穩定性能、耐熱穩定性。3、本發明高強度高剛性石墨烯改性聚丙烯材料成分配置合理，同時採用了一定的製備方法，工藝簡單，成本低，同時能得到高爽滑擠出級熱塑性彈性體。具體實施方式以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。表1：本發明實施例1-5高爽滑擠出級熱塑性彈性體的組成成分及其重量份數實施例1按表1中實施例1所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌100min，與其他組分共同加入到轉速為300rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速25hz，主餵料15hz，側餵料8hz，溫度設定為230℃。實施例2按表1中實施例2所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌104min，與其他組分共同加入到轉速為330rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速26hz，主餵料15.5hz，側餵料8.4hz，溫度設定為232℃。實施例3：按表1中實施例3所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌108min，與其他組分共同加入到轉速為360rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速27hz，主餵料16hz，側餵料8.8hz，溫度設定為234℃。實施例4按表1中實施例4所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌112min，與其他組分共同加入到轉速為390rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速28hz，主餵料16.5hz，側餵料9.2hz，溫度設定為236℃。實施例5按表1中實施例5所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌116min，與其他組分共同加入到轉速為420rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速29hz，主餵料17hz，側餵料9.6hz，溫度設定為238℃。表2：本發明實施例6-10高爽滑擠出級熱塑性彈性體的組成成分及其重量份數實施例6按表2中實施例6所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌120min，與其他組分共同加入到轉速為450rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速30hz，主餵料17.5hz，側餵料10hz，溫度設定為240℃。實施例7按表2中實施例7所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌124min，與其他組分共同加入到轉速為480rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速31hz，主餵料18hz，側餵料10.4hz，溫度設定為242℃。實施例8按表2中實施例8所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌128min，與其他組分共同加入到轉速為510rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速32hz，主餵料18.5hz，側餵料10.8hz，溫度設定為244℃。實施例9按表2中實施例9所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌135min，與其他組分共同加入到轉速為555rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速34hz，主餵料19hz，側餵料11.5hz，溫度設定為247℃。實施例10按表2中實施例10所述的重量份數稱取高爽滑擠出級熱塑性彈性體材料的組分，先將sebs和白油均勻攪拌140min，與其他組分共同加入到轉速為600rpm/min的混料機中混合均勻，將混合均勻後的物料倒入強剪切螺杆組合的雙螺杆擠出機中擠出造粒，得高爽滑擠出級熱塑性彈性體粒料。其中雙螺杆擠出機的主機轉速35hz，主餵料20hz，側餵料12hz，溫度設定為250℃。對比例1選取市售熱塑性彈性體材料。對比例2與實施例1的區別僅在於，該對比例熱塑性彈性體材料中不含有均聚pp，其他與實施例1相同，此處不再累述。對比例3與實施例1的區別僅在於，該對比例熱塑性彈性體材料中不含有白油，其他與實施例1相同，此處不再累述。對比例4與實施例1的區別僅在於，該對比例熱塑性彈性體材料中不含有復配型爽滑劑，其他與實施例1相同，此處不再累述。對比例5與實施例1的區別僅在於，該對比例熱塑性彈性體材料中不含有改性空心玻璃微珠，其他與實施例1相同，此處不再累述。對比例6與實施例1的區別僅在於，該對比例熱塑性彈性體材料中不含有納米碳酸鈣，其他與實施例1相同，此處不再累述。對上述實施例1-10及對比例1-6中製得的熱塑性彈性體材料進行性能檢測，測試條件見表3，測試結果見表4。表3：實施例1-10及對比例1-6中熱塑性彈性體的性能測試條件測試項目單位測試方法測試條件密度g/cm3iso1183拉伸強度mpaiso37v＝500mm/min斷裂伸長率％iso37v＝500mm/min撕裂強度kn/miso34v＝500mm/min壓縮變形％iso81522h/70℃表4：實施例1-10及對比例1-6中熱塑性彈性體的性能測試結果從上述數據可以看出，與現有技術相比，本發明高爽滑擠出級熱塑性彈性體以sebs為基體，同時加入均聚pp、白油，形成三者的共混體系，並且加入了納米碳酸鈣，能有效提高或調節製品的剛、韌性、光潔度以及彎曲強度，同時能改善加工性能，改善製品的流變性能、尺寸穩定性能、耐熱穩定性。同時本發明高強度高剛性石墨烯改性聚丙烯材料成分配置合理，同時採用了一定的製備方法，工藝簡單，成本低，能得到高爽滑擠出級熱塑性彈性體。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬
技術領域：
的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。當前第1頁12