CN101423640B - 一种塑胶材料及其制备方法和在制冷电器内衬上的应用 - Google Patents

一种塑胶材料及其制备方法和在制冷电器内衬上的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种塑胶材料及其制备方法和在制冷电器内衬上的应用，该塑胶材料是在拉伸强度较高的干净的HIPS边角料中加入热塑性弹性体，以及一些辅助成分，混合均匀造粒即得。本发明采用的热塑性弹性体SBS、POE和K胶赋予材料耐低温和耐化学溶剂腐蚀的能力。采用本发明的方法制备HIPS内衬，不但制备工艺简单，而且成本可大幅降低，预计可减少1000元/吨，同时本发明还是一种可资源循环再利用的方法，在竞争激烈的市场环境下，本发明的塑胶材料及其制备方法具有相当好的经济效益和推广应用价值。

Description

一种塑胶材料及其制备方法和在制冷电器内衬上的应用
技术领域
本发明属于塑胶材料技术领域，具体涉及一种低成本的塑胶材料及其制备方法和在冰箱、冷藏柜等制冷电器内衬上的应用。
背景技术
冰箱内衬材料通常使用板材级高冲击强度的聚苯乙烯(HIPS)，因为内衬要与保温层(聚氨酯泡沫)接触，并且很多冰箱用环戊烷等替代氟利昂作为制冷剂，这些替代品具有很强的化学腐蚀性，普通的HIPS无法承受这些替代品的腐蚀从而影响了冰箱的内在质量，所以内衬材料要有一定的抗化学溶剂腐蚀能力。
目前用于冰箱内衬的HIPS材料(板材级)价格比普通注塑级HIPS高(一般贵500～1000元/吨)，但总用量只占HIPS材料的5％左右。
冰箱内衬的成型加工方法通常采用真空热(吸塑)成型，对材料有比较高的工艺要求，制品厚度尽量均匀，应用范围在0.5～1.5mm。
目前，注塑级HIPS的边角料、一次使用的制品回收大多数是破碎后简单拉粒，按一定比例重新加入新料中使用。
热塑性弹性体(TPE)兼有塑料和橡胶的特性，被誉为“第三代合成橡胶”。在TPE中苯乙烯类热塑性弹性体(SBC)占有重要的地位，是目前世界上产量最大，发展最快的一种热塑性弹性体，在制鞋、沥青改性、聚合物改性、粘接剂和密封剂等方面具有广泛的用途。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐低温、防化学剂腐蚀且成本低的可用于制冷电器内衬的塑胶材料。
本发明的另一个目的在于提供一种制备上述塑胶材料且工艺简单的方法。
本发明的另一个目的在于提供上述塑胶材料在冰箱、冷藏柜等制冷电器材料内衬上的应用。
本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：
一种塑胶材料，主要是选用拉伸强度较高的干净的HIPS边角料(如用于食品包装的塑料件回收料等)，在这些干净的HIPS边角回收料中加入热塑性弹性体共混即得塑胶材料，该塑胶材料为板材级。
HIPS为耐冲击性聚苯乙烯。
由于冰箱内衬表面与食品有接触，背面与蒸发管和聚氨酯PU泡沫保温材料接触，因此对内衬材料的选择是有多方面要求的。本发明的塑胶材料首先是选用的回收料要干净卫生；其次该塑胶材料要有足够的耐低温和耐化学溶剂腐蚀的能力，因此在选择热塑性弹性体时，选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和聚烯烃弹性体(POE)的组合从而很好地解决了这个问题，同时再选择苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(K胶、K树脂)起到一个协同增韧的作用。
本发明的塑胶材料除了主成分HIPS边角料和热塑性弹性体外，还可以加入分散油、抗氧剂、消泡剂或增塑剂等辅助成分，从而使得所得到的塑胶材料性能更加优良，则该塑胶材料具体由如下重量份数的各组分组成：
普通耐冲击性聚苯乙烯              0～100份；
耐冲击性聚苯乙烯边角料            100～0份；
SBS/SEBS                        5～10份；
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物         5～10份；
聚烯烃弹性体                    2～5份；
相容剂                          2～5份；
色粉                            2～3份；
分散油                          1～2份；
抗氧剂                          0.5～1份；
消泡剂                          0.2～0.5份；
增塑剂                          0.2～0.5份。
上述塑胶材料，其各组分及其重量份数的优选方案如下：
普通耐冲击性聚苯乙烯            0～50份；
耐冲击性聚苯乙烯边角料          100～50份；
SBS/SEBS                        7～9份；
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物         7～10份；
聚烯烃弹性体                    3～4份；
相容剂                          2～4份；
色粉                            2～2.5份；
分散油                          1～1.5份；
抗氧剂                          0.5～1份；
消泡剂                          0.2～0.4份；
增塑剂                          0.2～0.4份。
上述普通耐冲击性聚苯乙烯(普通HIPS)是指普通的注塑级HIPS。
上述SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，SEBS为氢化SBS，SBS/SEBS是SBS和SEBS的混合物，其中SBS占混合物的总质量的100～70％，SEBS占混合物总质量的0～30％。
上述相容剂可以选用本领域通用的任何一种，如丙烯酸酯接枝型等。
上述色粉可以选用本领域通用的任何一种，如钛白粉等。
上述分散油可以选用本领域通用的任何一种，如矿物油等。
上述抗氧剂可以选用本领域通用的任何一种，如多元受阻酚型，抗氧剂在本发明中的作用是保证材料的白度。
上述消泡剂可以选用本领域通用的任何一种，如金属氧化物型，消泡剂在本发明中的作用是消除回收料中水分的影响。
上述增塑剂可以选用本领域通用的任何一种，如硬脂酸锌等。
上述塑胶材料的制备方法为：按照重量份数称取各组分后，在高速捏合机中高速混合均匀，然后将混合好的材料经双螺杆挤出机挤出造粒即得板材型的塑胶材料。
上述塑胶材料的制备方法，其具体步骤如下：按重量份数称取各组份，在高速捏合机中高速混合均匀(转速700～1500rpm)，搅拌时间约5～10分钟，这里温度不能过高，否则材料会结块，但也不用确定具体的温度，只要控制温度不超过80℃就好；待温度冷却下来后，将混合好的材料经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出设定温度180～210℃，即得本发明的板材型塑胶材料。
本发明的塑胶材料可以应用于冰箱、冷藏库等制冷电器的内衬上。以冰箱的内衬为例，将上述塑胶材料通过单螺杆两段挤板机挤出板材，最后通过吸塑机成型为冰箱内衬。挤板和吸塑工艺均采用本领域通用技术。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的塑胶材料，选择在干净的HIPS边角回收料中加入一定量的热塑性弹性体增韧剂，不但提高了所得塑胶材料的耐低温性能和防化学溶剂腐蚀的能力，还扩大了HIPS边角料的应用范围，避免了原材料的浪费，创造出更高的使用价值；
2.本发明的塑胶材料主要是采用普通HIPS的边角料进行回收再加工，制作成本低廉，按本发明方法制得的HIPS内衬其成本至少可减少1000元/吨，利于环保；
3.本发明的制备方法，通过将普通注塑型HIPS边角料和热塑性弹性体以及一些辅助成分共混造粒即得板材型HIPS，其制备工艺简单，且能获得冲击强度、融指等性能均有所提高的冰箱内衬级的增韧HIPS材料，具有很大的商业价值，有利于大规模推广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步的描述，但并不因此将本发明限制在所述实施例的范围内。
实施例1
本实施例的塑胶材料由如下重量份数的各组分共混而得：
普通注塑级HIPS         40
HIPS边角回收料         60
SBS/SEBS               5
K胶                    5
聚烯烃弹性体POE        3
相容剂            3
钛白粉            2
矿物油            1
抗氧化剂          0.5
消泡剂            0.2
硬脂酸锌          0.2
上述相容剂采用常州美迪塑料公司C3100，市售；
上述抗氧化剂采用抗氧化剂1010，市售；
上述消泡剂采用高效塑料吸水母料PS475X，市售。
本实施例塑胶材料的制备方法为：
按上述重量份数称取各组分，在高速捏合机中高速混合均匀(转速1500rpm)，温度控制不超过80℃，搅拌约5分钟后，停止，待温度冷却下来后，将混合好的材料经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为180℃，即得本实施例的板材型塑胶材料。
将该塑胶材料通过单螺杆两段挤板机挤出板材，最后通过吸塑机成型即得冰箱内衬。
实施例2
本实施例的塑胶材料由如下重量份数的各组分共混而得：
普通注塑级HIPS         40
HIPS边角回收料         60
SBS/SEBS               8
K胶                    5
聚烯烃弹性体POE        2
相容剂                 3
钛白粉                 2
矿物油                 1
抗氧化剂               0.5
消泡剂                 0.2
硬脂酸锌               0.2
上述相容剂采用常州美迪塑料公司C3100，市售；
上述抗氧化剂采用抗氧化剂1010，市售；
上述消泡剂采用高效塑料吸水母料PS475X，市售。
本实施例塑胶材料的制备方法为，按上述重量份数称取各组分，其余步骤同实施例1。
将该塑胶材料通过单螺杆两段挤板机挤出板材，最后通过吸塑机成型即得冰箱内衬。
实施例3
本实施例的塑胶材料由如下重量份数的各组分共混而得：
普通注塑级HIPS         20
HIPS边角回收料         80
SBS/SEBS               10
K胶                    5
聚烯烃弹性体POE        4
相容剂                 4
钛白粉                2
矿物油                1
抗氧化剂              0.5
消泡剂                0.2
硬脂酸锌              0.2
上述相容剂采用常州美迪塑料公司C3100，市售；
上述抗氧化剂采用抗氧化剂1010，市售；
上述消泡剂采用高效塑料吸水母料PS475X，市售。
本实施例塑胶材料的制备方法为，按上述重量份数称取各组分，其余步骤同实施例1。
将该塑胶材料通过单螺杆两段挤板机挤出板材，最后通过吸塑机成型即得冰箱内衬。
本实施例的塑胶材料还可以用于要求稍低的门衬上。
对照实施例
本对照实施例的塑胶材料，由如下重量份数的各组分共混而得：
板材级HIPS            100
钛白粉                3
本实施例塑胶材料的制备方法为，按上述重量份数称取各组分，其余步骤同实施例1。
将该塑胶材料通过单螺杆两段挤板机挤出板材，最后通过吸塑机成型即得冰箱内衬。
实施例4冰箱内衬性能比较
将实施例1～3和对照实施例得到的几种冰箱内衬进行密度、拉伸强度、冲击强度、断裂生长率和融指等参数的性能比较，其结果如表1所示。
表1冰箱内衬性能比较
  实施例1   实施例2   实施例3   对照样   指标要求
  密度(g/cm3)   1.05   1.05   1.05   1.05   1.05～1.06
  拉伸强度(Mpa)   23   23   24   25   ＞20
  冲击强度(KJ/m2) 12 12.5 10 7.5 ＞7
  断裂伸长率(％)   ＞50   ＞50   45   50   ＞40
  融指 5 5 5.5 3 3～6
上述表1中，最右边给出了每个参数的指标要求，将几个实施例的数据和这些指标对比，可以看出实施例较对照样的冲击强度有较大幅度的增强，说明本发明材料的韧性比现有材料的韧性更强。
按本发明方法制得的HIPS内衬，成本可大幅降低(预计可减少1000元/吨)，而且是一种资源循环再利用的方法。在竞争激烈的市场环境下，该技术具有相当好的经济效益和推广应用价值。

Claims (5)

1.一种塑胶材料，其特征在于，该塑胶材料是由如下重量份数的各组分共混而得：
普通耐冲击性聚苯乙烯        大于0小于等于100份；
耐冲击性聚苯乙烯边角料      大于0小于等于100份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物
                            5～10份；
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物     5～10份；
聚烯烃弹性体                2～5份；
相容剂                      2～5份；
色粉                        2～3份；
分散油                      1～2份；
抗氧剂                      0.5～1份；
消泡剂                      0.2～0.5份；
增塑剂                      0.2～0.5份；
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占混合物总质量的100～70％，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占混合物总质量的0～30％。
2.根据权利要求1所述塑胶材料，其特征在于该塑胶材料是由如下重量份数的各组分共混而得：
普通耐冲击性聚苯乙烯        大于0小于等于50份；
耐冲击性聚苯乙烯边角料      大于等于50小于等于100份；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物
                            7～9份；
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物     7～10份；
聚烯烃弹性体                3～4份；
相容剂                      2～4份；
色粉                        2～2.5份；
分散油                      1～1.5份；
抗氧剂                      0.5～1份；
消泡剂                      0.2～0.4份；
增塑剂                      0.2～0.4份。
3.一种制备权利要求1或2所述塑胶材料的方法，其特征在于该方法是按重量份数称取各组份后，高速混合均匀，挤出造粒即得塑胶材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述高速混合时的转速为700～1500rpm，所述高速混合时的搅拌时间为5～10分钟，所述高速混合时的温度为不超过80℃，所述挤出造粒的挤出温度为180～210℃。
5.权利要求1或2所述塑胶材料在制冷电器内衬上的应用。
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