CN101550267A - 热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料及其制备方法、减震用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料及其制备方法、减震用途。它是以TPE、填料、粘度调节剂、抗氧化剂混合造粒制得基料再加入发泡母粒后进行注塑发泡制得。本产品具有减震用途，材料的组方简单原料易得，成本低廉；制备方法操作简单，工艺条件易控制，运行成本低，生产效率高，产品性能好，质量稳定；产品可用于加工减震垫片、减震垫板。

Description

热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料及其制备方法、减震用途

技术领域

本发明涉及一种高分子改性材料尤其是一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料及其制备方法、减震用途。

背景技术

作为承担减震作用的铁路枕木垫位于铁轨和枕木之间承受过往火车的每一个车轮在枕木垫和枕木上移动时产生的冲击和挤压载荷现有的枕木垫多由橡胶、EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物一种热熔胶)或TPU(一种粘接型热塑性聚氨酯树脂)制成橡胶具有较好的弹性、减震性能但其使用寿命较低；而工程塑料虽具有较高强度但其本身的柔韧性和动态力学性能导致其减震效果较差。随着现代高速铁路的迅猛发展列车高速运行对高速铁路的减震性能提出了更高的要求原有的橡胶垫、EVA垫、TPU垫已很难满足日益发展的高速铁路的减震要求。

热塑性聚酯弹性体TPEE是通过对苯二甲酸14-丁二醇及聚丁醇共聚而成是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物其硬段比例增大可增强物理刚性和化学稳定性软段比例增大可提高柔韧性和低温性能。TPEE的主要性能如下：

1.力学性能：弹性和强度介于橡胶和塑料之间

与其它热塑性弹性体相比在低应变条件下TPEE模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高。当以模量为重要的设计条件时用TPEE可缩小制品的横截面积减少材料用量。TPEE具有极高的拉伸强度。与聚氨酯(TPU)相比TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多，用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件前者可以承受更大的负载。温度高于室温时TPEE弯曲模量很高而低温时又不像TPU那样过于坚硬，因而适宜制作悬臂梁型或扭矩型部件尤其适合制作高温部件。TPEE低温柔顺性好，低温缺口冲击强度优于其他TPE耐磨耗性与TPU相当。在低应变条件下TPEE具有优异的耐疲劳性能且滞盾损失少这一特点与高弹性相结合使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带均可采用。

2.热性能：优异的耐热性能

TPEE硬度越高耐热性越好，使用温度非常高短期使用温度更高在120℃以上使用其拉伸强度远远高于TPU；此外TPEE还具有出色的耐低温性能大部分TPEE可在-40℃下长期使用。由于TPEE在高、低温时表现出的均衡性能它的工作温度范围非常宽可在-70～200℃使用。

3.极佳的耐化学介质性

TPEE在室温下能耐大多数极性液体化学介质如酸、碱、胺二醇类化合物等；对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能很好。

4.耐候性与耐老化性

TPEE在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下化学稳定性优良。

具有上述良好性能的TPEE，其目前主要用于聚合物改性、汽车部件、耐高低温电线护套、液压软管、鞋材、传动皮带、旋转成型轮胎、挠性连轴节、消音齿轮、电梯滑道、化工设备管道阀件中的防腐耐磨耐高低温材料等要求耐冲击、耐曲挠、密封性和弹性、耐油、耐化学品并要求足够强度的领域。

如何利用TPEE的良好性能为铁路减震服务，是众多相关产品生产厂家正致力研究的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料制成有效成份的原料是以TPEE为主加入粘度调节剂、抗氧化剂等添加剂还加入了发泡母粒。该材料组方简单原料易得成本低廉，产品性能好。

本发明的另外一个目的是提供了该材料的制备方法将主料与添加剂混合造粒制得基料再与发泡母粒混合进行注塑发泡制得产品。本方法操作简单工艺条件易控制运行成本低生产效率高产品性能好。

本发明还有一个目的是提供了该材料的减震用途。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：

一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料制成有效成份的原料包括以下重量配比的组分：

TPEE         60～90份    钛白粉      0.1～10份

抗氧剂1010   0.01～1份   粘度调节剂  1～40份

EVA发泡母粒  3～30份。

作为优化上述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料各组分的优选重量份数为：

TPEE         70～80份    钛白粉      3～7份

抗氧剂1010   0.3～0.7份  粘度调节剂  15～25份

EVA发泡母粒  13～20份。

作为更优化上述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料各组分的最佳重量份数为：

TPEE         75份        钛白粉      5份

抗氧剂1010   0.5份       粘度调节剂  20份

EVA发泡母粒  16份。

作为上述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料所述粘度调节剂为EVA、PVC、LDPE、LLDPE、mLLDPE或ABS中的至少一种。

本发明还提供了上述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的制备方法将TPEE、钛白粉、抗氧剂1010、粘度调节剂混合造粒得基料再将基料与EVA发泡母粒混合进行注塑发泡即得产品。

本发明也提供了上述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的减震用途用于加工减震垫。

上述减震垫为铁路用枕木垫。

本发明上述技术方案的原料组成中：

钛白粉作为填料加入，既作着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，伸展率大及耐酸碱性能提高。

抗氧剂1010是一种多元受阻酚型抗氧剂化学名称为四[甲基-β-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯它的加入可弥补TPEE本身在光热下易变色老化的不足，使所合成的材料具有良好的光热下防变色、抗老化性能；

乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、粘接型热塑性聚氨酯树脂TPU、聚氯乙烯PVC、低密度聚乙烯LDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、茂金属线型低密度聚乙烯MLLDPE、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS树脂在本组方中作为粘度调节剂，用于提高聚合物熔体强度；

EVA发泡母粒可以起到发泡剂的作用。

本发明的制备方法中，还可于造粒前增加密炼机密炼工序，其目的是可加强混炼。

由于采用了上述技术方案本发明取得的技术进步是：

1、热塑性聚酯弹性体TPEE闭孔微发泡材料具有更好的加工性能和更长的使用寿命柔韧性和动态力学性能更好耐压缩变形能力更强具有非常高的载荷能力优异的抗疲劳性能和很高的耐环境侵蚀性在-55℃-150℃的温度范围内性能能够保持一致。加工方便成品率高。

2、TPEE闭孔微发泡材料的制备方法设备投资少操作简单工艺条件易控制运行成本低生产效率高产品性能好。

3、TPEE闭孔微发泡材料用于枕木垫片其寿命周期大致相当于4个橡胶垫3个EVA垫或2个TPU垫减震效果更佳；用闭孔微发泡热塑性聚脂弹性体复合材料制作的高速铁路减震垫板具有更好的减震效果即使在火车高速运行的状态下旅客也不会有震动感。可见产品具有反复的形态记忆功能和更好的减震效果。

本发明可用于热塑性聚脂弹性体闭孔微发泡材料的配方、制备产品可用于加工铁路枕木减震用的垫片、垫板。

本发明下面将结合实施例作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1-6分别为一种TPEE闭孔微发泡材料，制成有效成份的原料组成如上表所示。

其制备方法是将TPEE、钛白粉、抗氧剂1010、粘度调节剂混合造粒得基料再将基料与EVA发泡母粒混合进行注塑发泡即得产品。所得TPEE闭孔微发泡材料用于加工减震垫片或/和减震垫板特别是铁路用枕木垫片、枕木垫板。

如实施例1的TPEE闭孔微发泡材料加工工艺为：

(1)制备基料：

TPEE、钛白粉、抗氧剂1010、粘度调节剂混合→双螺杆挤出造粒→基料；

(2)发泡：

基料与EVA发泡母粒混合→注塑发泡→产品。

其具体操作步骤如下：

(1)制备基料：将60kgTPEE、7kg钛白粉、0.7kg抗氧剂1010、25kg粘度调节剂EVA加入搅拌机中高速搅拌混合3～8分钟然后加入到双螺杆挤出机进行造粒双螺杆挤出机直径63长径比40转速200转/分钟温度设定为160～180℃水冷拉条切粒成基料；

(2)发泡：取上步所得基料再配3kgEVA发泡母粒混合加入到注射机料斗注塑发泡得产品。其中：注射机干燥温度80℃注射压力60MPa注射时间1.5秒机筒温度分别是180℃、180℃、160℃喷嘴温度180℃；注射体积量按照产品体积乘以发泡倍率1.2～1.5计算；模具温度为室温～30℃。

所制得产品规格为200×160×10mm重307克。发泡倍率1.25。

本实施例所得TPEE闭孔微发泡材料取样检测结果如下表：

该TPEE闭孔微发泡材料用于加工铁路用枕木垫片、枕木垫板，实验证明：

所制枕木垫片寿命周期大致相当于4个橡胶垫3个EVA垫或2个TPU垫可见其与橡胶垫、EVA垫、TPU垫相比，减震效果更佳；

用闭孔微发泡热塑性聚脂弹性体复合材料制作的高速铁路减震垫板具有更好的减震效果即使在火车高速运行的状态下旅客也不会有震动感。

当然，本发明的具体实施方式不限于以上的实施例，相关特征都可以有多种等效变换，如组分的重量配比可于权利要求书所限定的范围内进行调节；粘度调节剂的类别可为所列几种中两种或两种以上的组合；制备方法中还可于造粒前增加密炼机密炼工序，以加强混炼；所提供材料还可用于除铁路枕木垫以外的其它减震用途等，都认为落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料其特征在于制成有效成份的原料包括以下重量配比的组分：

TPEE         60～90份     钛白粉        0.1～10份

抗氧剂1010   0.01～1份    粘度调节剂    1～40份

EVA发泡母粒  3～30份。

2、根据权利要求1所述热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料，其特征在于所述各组分的重量配比如下：

TPEE         70～80份      钛白粉        3～7份

抗氧剂1010   0.3～0.7份    粘度调节剂    15～25份

EVA发泡母粒  13～20份。

3、根据权利要求1所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料，其特征在于所述各组分的重量配比如下：

TPEE          75份         钛白粉        5份

抗氧剂1010    0.5份        粘度调节剂    20份

EVA发泡母粒   16份。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料，其特征在于：所述粘度调节剂为EVA、PVC、LDPE、LLDPE、mLLDPE或ABS中的至少一种。

5、权利要求1-3中任一项所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的制备方法其特征在于：将TPEE、钛白粉、抗氧剂1010、粘度调节剂混合造粒得基料再将基料与EVA发泡母粒混合进行注塑发泡即得产品。

6、权利要求4所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的制备方法，其特征在于：将TPEE、钛白粉、抗氧剂1010、粘度调节剂混合造粒得基料再将基料与EVA发泡母粒混合进行注塑发泡即得产品。

7、权利要求1-3中任一项所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的减震用途其特征在于：用于加工减震垫。

8、根据权利要求7所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的减震用途其特征在于：所述减震垫为铁路用枕木垫。

9、权利要求4所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料减震用途其特征在于：用于加工减震垫。

10、根据权利要求9所述的热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡材料的减震用途其特征在于：所述减震垫为铁路用枕木垫。