CN102348546B - 用于制造和处理热塑性弹性体凝胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造待被供给给挤出机的颗粒或连续条带的方法，所述颗粒或连续条带由凝胶形成，所述凝胶包含至少一种作为主要弹性体的苯乙烯热塑性弹性体和大于200pce的增量油，每个颗粒元件具有给定的表面积，其特征在于：所述颗粒元件的尺寸被确定为，当防粘剂的平均微粒尺寸从数值1μm增加到100μm时，所述颗粒元件的紧密度小于从1500m-1减小到375m-1的数值，并且覆盖到所述颗粒的表面上的所述防粘剂的颗粒表面积的数值从2cm3/m2增加到8cm3/m2。

Description

用于制造和处理热塑性弹性体凝胶的方法
本发明的技术领域涉及对利用热塑性弹性体凝胶而生产的成型元件的制造和制备。
热塑性弹性体凝胶是具有如下特征的材料，其具有很低的硬度、弹性(即，其在变形(即使是大幅度的变形)之后恢复其初始形状)和软化点，所述热塑性弹性体凝胶在高于软化点时会变成塑性的从而有助于对其进行加工。
这样的凝胶可以特别地具有作为基质(matrix)的热塑性弹性体(TPE)，特别是本乙烯热塑性弹性体(称为TPS)，例如，苯乙烯／丁二烯(SB)、苯乙烯／异戊二烯(SI)、苯乙烯／异丁烯(SIB)、苯乙烯／乙烯／丙烯(SEP)、苯乙烯／乙烯／丁烯(SEB)嵌段共聚物，或者，苯乙烯／丁二烯／苯乙烯(SBS)、苯乙烯／异戊二烯／苯乙烯(SIS)、苯乙烯／丁二烯／异戊二烯／苯乙烯(SBIS)、苯乙烯／异戊二烯／苯乙烯(SIBS)、苯乙烯／乙烯／丁烯／苯乙烯(SEBS)、苯乙烯／乙烯／丙烯／苯乙烯(SEPS)和苯乙烯／乙烯／乙烯／丙烯／苯乙烯(SEEPS)嵌段共聚物，以及这些共聚物的混合物。
为了获得非常低的硬度，这些凝胶包含有高比例的增量油。通常来说，放入到这些凝胶中的增量油的比例为200phr(弹性体的重量百分率(per hundred of elastomer by weight))或更多。
然而，为了将凝胶进行转化，这些凝胶的存储、处理和制备都存在特殊的困难。特别是，当需要形成小尺寸的颗粒或小球以便供给给用于转变热塑性塑料的传统装置时，就会产生问题。
从现有技术可知，在这些工业阶段，将这些产品涂覆上防粘剂以防止它们凝聚成块。
传统做法是，从细粒材料(finely divided materials)中选择防粘剂，所述细粒材料为例如硅土、滑石、云母、氧化锌或硬脂酸锌。这些防粘剂可以以纯净状态使用，也可以以混合物的形式使用，在所述混合物中，上述防粘剂之一占据主要部分(大于80％)。
通过喷洒溶液或者通过对悬浮液(该悬浮液具有高浓度的所述防粘剂)形式的液体进行浸渍涂布(dip-coating)而与粉末接触，从而可以将所述防粘剂沉积在热塑性凝胶的小球或颗粒的表面上。
使用任何特性的防粘剂所面临的问题在于，当这些产品以高于一定比例的方式而存在时，它们会充分地改变热塑性凝胶的特性，例如，弹性模量或延展性。因此，当希望在这些材料的表面进行防粘剂的沉积时，需要特别加以注意。
为此，已经证明，对于形成防粘剂的给定尺寸的颗粒而言，沉积在颗粒或小球表面上的防粘剂的最大量在体积上是基本恒定的。该每单元表面积的体积表示饱和体积。
还观察到，为获得足以对这些颗粒或这些小球进行处理的特性，所需沉积在这些颗粒或这些小球表面上的防粘剂的量基本上对应于所述饱和体积。
当形成防粘剂的微粒的尺寸从1μm增加到100μm时，每单位表面积的最大体积的增加量在2cm3／m2和8cm3／m2之间。粉末越细，使得所述颗粒或小球的表面达到饱和所需的体积就越低。
微粒尺寸可以对上述给出的结果造成影响，而且，将会采用粉末形式的防粘剂，所述粉末的微粒的平均尺寸在1μm和100μm之间，优选在1μm和50μm，所述尺寸对应于通常能够购买到的上述类型的粉末的微粒尺寸。
还观察到，当防粘剂的量低于饱和体积时，颗粒或小球倾向于彼此结成块，形成难以分离的大块。
因此，为消除颗粒或小球彼此的粘结，沉积在颗粒或小球表面上的防粘剂的最小量基本对应于能够适合于该表面的最大量。
本发明的目的在于采用这些现象的优点以确定所述颗粒或小球的最小尺寸和形状，所述颗粒或小球用于供给给用以在制造过程中对凝胶进行成形的装置。
在本发明的一个方面提供了一种对供给给挤出机的颗粒或连续条带的制造方法，所述颗粒或连续条带由凝胶形成，所述凝胶包含至少一种作为主要弹性体的苯乙烯热塑性弹性体和大于200phr的增量油，每个颗粒元件具有给定的表面积，其特征在于：所述颗粒元件的尺寸被确定为：当防粘剂的平均微粒尺寸从数值1μm增加到100μm时，所述颗粒元件的紧密度小于从1500m-1减小到375m-1的数值，并且沉积到所述颗粒的表面上的所述防粘剂的每单位表面积的最大体积的数值从2cm3／m2增加到8cm3／m2，所述颗粒元件的紧密度定义为所述颗粒的表面积与体积之间的比值。
优选地，所述防粘剂的微粒的平均尺寸介于1μm和50μm之间。
优选地，所述苯乙烯热塑性弹性体选自像如下这样的弹性体：
-苯乙烯／丁二烯(SB)，
-苯乙烯／异戊二烯(SI)，
-苯乙烯／异丁烯(SIB)，
-苯乙烯／乙烯／丙烯(SEP)，
-苯乙烯／乙烯／丁烯(SEB)，
-苯乙烯／丁二烯／苯乙烯(SBS)，
-苯乙烯／异戊二烯／苯乙烯(SIS)，
-苯乙烯／丁二烯／异戊二烯／苯乙烯(SBIS)，
-苯乙烯／异丁烯／苯乙烯(SIBS)，
-苯乙烯／乙烯／丁烯／苯乙烯(SEBS)，
-苯乙烯／乙烯／丙烯/苯乙烯(SEPS)，
-苯乙烯／乙烯／乙烯／丙烯／苯乙烯(SEEPS)，
以及这些共聚物的混合物。
优选地，所述防粘剂含有大于80％比例的硅土、云母、滑石或硬脂酸锌。
优选地，所述颗粒元件具有大致圆柱形的形状。
优选地，所述颗粒元件是通过将大致呈圆柱形的连续条带切割成段而获得的。
事实上，已经考虑到，防粘剂的体积量不应超过阂值，该阂值设定为凝胶体积的0.3％，因而不超过颗粒或小球中所含的凝胶量的0.3％。对所述小球或颗粒元件的形状和尺寸的精确的最小尺寸的确定就是在这种情况下得出的，以便符合所述阈值。
通过用C来表示颗粒或小球的紧密度，获得了以m-1来表示并定义为所述小球或颗粒的表面积和体积之间的比值的紧密度，显然，所述紧密度C的最大值不超过给定体积的热塑性凝胶中存在的防粘剂体积的0.3％数量级的阈值。
所述紧密度的最大值从数值1500m-1降低到数值375m-1，数值1500m-1为形成防粘剂的微粒的尺寸为最小且大约为1μm时的数值，数值375m-1为所述微粒的尺寸处于其较高值100μm时的数值，这表示了小球或颗粒在基体中的几何特征。
因此，对于如图1中所示的半径为R的球形小球或颗粒而言，其紧密度等于3／R；对于包含有平均微粒尺寸为1μm的微粒的防粘剂而言，小球或颗粒的半径最小值将等于2mm；对于包含有平均微粒尺寸为100μm的微粒的防粘剂而言，小球或颗粒的半径最小值将等于8mm。
更为实际的情况是，将会寻求，通过切割连续、基本为圆柱形的给定直径的绳索来生产小球或颗粒，从而获得长度为I半径为r的基本为圆柱形的小球或颗粒元件，如图2所示，其紧密度C＝2(r+l)／r*l。
因此，对于直径为2cm的圆柱形绳索而言，在防粘剂微粒的平均尺寸为1μm的情况下，小球或颗粒的最小长度为0.15cm，在防粘剂微粒的平均尺寸为100μm时，小球或颗粒的最小长度为1.15cm。
将会观察到，对于直径为1cm的圆柱形绳索而言，在防粘剂的微粒的平均尺寸为1μm的情况下，小球或颗粒的最小长度为0.18cm。然而，在该具体情况下，当采用大微粒尺寸的防粘剂时，就不能再为符合0.3％的最大阈值而增加小球或颗粒的长度。在绳索直径为1cm的具体情况下，则建议选择微粒尺寸小于100μm的防粘剂以增加紧密度C的最大值，从而获得低于过大数值的长度I的最小长度值。因此，通过将防粘剂的微粒尺寸降低到70μm，获得了500m-1数量级的紧密度最大值，这使得能够获得2cm的小球或颗粒的长度I的最小值。
如果需要尽可能地降低颗粒或小球的尺寸，则建议采用微粒尺寸尽可能低的防粘剂。举例来说，对于1μm数量级的微粒而言，其最大紧密度为1500m-1，可以制造出直径为4mm且长度I为4mm的圆柱形颗粒或小球。
当采用连续的、基本为圆柱形的绳索对挤出装置进行供给时，以上所描述的标准的一种应用也可以证明其优点。在此情况下，所述绳索的长度可以被认为是无限长的，则紧密度C等于2／r。从而得出，当防粘剂微粒尺寸平均值为1μm时半径r的最小值为1.3mm；当防粘剂微粒尺寸平均值为100μm时半径r的最小值为5.3mm。
根据上述方法所生产的颗粒元件可以被很容易地处理而不会形成大块。最重要的是，由于尺寸的优化，这使得能够对用以制造颗粒形式的成型元件的机器进行供给，而无需对这些机器的供给进行大的修改以便将输入的元件导入其中。
将会观察到，同样的规律适用于从这些机器产生的成型元件产品。当必须在最后的处理之前处理所述成型元件时，本说明书所描述的教导将同样适用，从而使最终产品不会含有过量(就重量百分比而言)的防粘剂，过量的防粘剂可能会削弱最终产品的特性。

Claims (6)

1.一种对供给给挤出机的颗粒或连续条带的制造方法，所述颗粒或连续条带由凝胶形成，所述凝胶包含至少一种作为主要弹性体的苯乙烯热塑性弹性体和大于200phr的增量油，每个颗粒元件具有给定的表面积，其特征在于：所述颗粒元件的尺寸被确定为：当防粘剂的平均微粒尺寸从数值1μm增加到100μm时，所述颗粒元件的紧密度小于从1500m-1减小到375m-1的数值，并且沉积到所述颗粒的表面上的所述防粘剂的每单位表面积的最大体积的数值从2cm3／m2增加到8cm3／m2，所述颗粒元件的紧密度定义为所述颗粒的表面积和体积之间的比值。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述防粘剂的微粒的平均尺寸介于1μm和50μm之间。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述苯乙烯热塑性弹性体选自像如下这样的弹性体：
-苯乙烯／丁二烯(SB)，
-苯乙烯／异戊二烯(SI)，
-苯乙烯／异丁烯(SIB)，
-苯乙烯／乙烯／丙烯(SEP)，
-苯乙烯／乙烯／丁烯(SEB)，
-苯乙烯／丁二烯／苯乙烯(SBS)，
-苯乙烯／异戊二烯／苯乙烯(SIS)，
-苯乙烯／丁二烯／异戊二烯／苯乙烯(SBIS)，
-苯乙烯／异丁烯／苯乙烯(SIBS)，
-苯乙烯／乙烯／丁烯／苯乙烯(SEBS)，
-苯乙烯／乙烯／丙烯／苯乙烯(SEPS)，
-苯乙烯／乙烯／乙烯／丙烯／苯乙烯(SEEPS)，
以及这些共聚物的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中所述防粘剂含有大于80％比例的硅土、云母、滑石或硬脂酸锌。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其中所述颗粒元件具有大致圆柱形的形状。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中所述颗粒元件是通过将大致呈圆柱形的连续条带切割成段而获得的。
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