CN102604313A - Sbs交联弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SBS交联弹性体复合材料及其制备方法，其组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）100份、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）10~40份和聚乙烯（PE）10~20份；弹性体复合材料通过挤出、注塑、辐照等工艺制备得到。γ射线激发的PE、SBS、SIS大分子自由基自身或者相互之间进行交联，形成三维网状结构，网络互相贯穿，使水的渗透愈加困难，提高了复合材料的抗摩擦、抗蠕变性能和高温下的机械性能。其主要应用于医用活塞、胶塞、胶垫，弥补了丁基活塞、胶塞、胶垫的不足，是一种完全可以取代丁基橡胶的弹性体复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说是SBS交联弹性体复合材料及其制备方法。
背景技术
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。SBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势：（1）可用热塑性塑料加工设备进行加工成型，如挤压、注射、吹塑等，成型速度比传统硫化橡胶工艺快；（2）不需硫化，可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序，因而设备投资少，生产能耗低、工艺简单，加工周期短，生产效率高，加工费用低；（3）加角余料可多次回收利用，节省资源，有利于环境保护。SBS 可以在一定辐照条件下发生交联反应，使SBS的结构发生变化形成三维网络结构，这种结构上的变化，使其更耐溶剂、耐高温，可以有效的增加复合材料中不同材料之间的相容性，使其应用范围更为广阔。
丁基橡胶气密性好、耐热性好、耐酸碱性好、内在洁净度高，很快取代了天然橡胶生产医用活塞、胶塞、胶垫。如今，大部分的医用活塞、胶塞、胶垫是以丁基橡胶为基材生产的。然而，丁基活塞、胶塞和胶垫在使用中易发生药液浑浊、微粒超标，穿刺落屑等问题，这主要是因为丁基橡胶中原胶中的生胶和低聚物、填料以及金属氧化物中的金属离子、橡胶助剂、硫化剂及硫化活性剂、着色剂等与药品起作用的结果。
SBS与其他聚烯烃材料熔融共混复合材料经过辐照交联后可以弥补丁基橡胶在与药液发生反应以及微粒超标、穿刺落屑的不足，同时还具备丁基橡胶的优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服上述现有技术的不足，提供一种配方合理、性能稳定，弹性好，耐热性能好的SBS交联弹性体复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种SBS交联弹性体复合材料，其组分包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）和聚乙烯（PE）；其重量组成为：SBS 100份，SIS 10~40份、PE 10~20份。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料，组分SBS中的苯乙烯含量为24~30%，熔融指数为3~8 g/min（200℃，5Kg）；组分SIS中的苯乙烯含量为10~20%，熔融指数为9~24 g/min（200℃，5Kg）；组分PE为LDPE（低密度PE）或HDPE（高密度PE），熔融指数为1.5~7g/min（230℃，2.16Kg）。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法是：首先按照配比称取组分的SBS、SIS、PE，放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒、切粒得到复合粒料；将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm的条料，然后用60Coγ射线辐照制备得到弹性体复合材料。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述双螺杆挤出机的挤出从加料口到机头分为五段，温度控制在170~195℃的范围内。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述注塑机的注塑分为四段，加工温度控制在150~185℃。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述的辐照是在室温下，空气气氛中进行，用剂量率为120 Gy /min的60Coγ辐射源进行辐照。
本发明制备的SBS交联弹性体复合材料具有良好的物理、化学以及生物性能，适合应用于医用活塞、胶塞、胶垫，弥补了丁基活塞、胶塞、胶垫的不足，是一种完全可以取代丁基橡胶的弹性体新材料。其配方合理，性能稳定，弹性好，耐热性能好，可用来制作医用活塞、胶塞、胶垫等。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种SBS交联弹性体复合材料，其组分包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）和聚乙烯（PE）；其重量组成为：SBS 100份，SIS 10~40份、PE 10~20份。
本发明SBS交联弹性体复合材料，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，加工性能好等特性，是热塑性弹性体主体。SIS用来改善复合材料的流动性和变形性，PE用来调节复合材料硬度和增强拉伸强度。组分SBS中的苯乙烯含量为24~30%，熔融指数为3~8 g/min（200℃，5Kg）；组分SIS中的苯乙烯含量为10~20%，熔融指数为9~24 g/min（200℃，5Kg）；组分PE为LDPE（低密度PE）或HDPE（高密度PE），熔融指数为1.5~7g/min（230℃，2.16Kg）。
本发明所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法是：首先按照配比称取组分的SBS、SIS、PE，放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒、切粒得到复合粒料；将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm的条料，然后用60Coγ射线辐照制备得到弹性体复合材料。
本发明SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述双螺杆挤出机的挤出从加料口到机头分为五段，温度控制为：第一段170~180℃，第二段170~180℃，第三段190~200℃，第四段170~185℃，第五段170~180℃，机头温度170℃。
本发明SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述注塑机的注塑分为四段，温度控制为：第一段150~160℃，第二段160~170℃，第三段175~185℃，第四段165~175℃。
本发明SBS交联弹性体复合材料的制备方法，所述的辐照是在室温下，空气气氛中进行，用剂量率为120 Gy /min的60Coγ辐射源进行辐照。
本发明SBS交联弹性体复合材料，其辐照反应机理为：γ射线辐照聚合物，使得聚合物大分子发生激发和电离，生成大分子自由基，进行自由基反应。SBS和SIS在γ射线的辐照作用下主链上的双键很难被激发和电离，但侧链上的双键却很容易被激发和电离生成部分自由基；PE结构简单，空间位阻小，γ射线激发PE产生大分子自由基，很容易与SBS的PB段和SIS的PI段中的未被激发和电离的双键进行交联；同时γ射线激发的PE、SBS、SIS大分子自由基自身或者相互之间也能进行交联，形成三维网状结构，网络互相贯穿，相形态的改善使界面粘着力提高，水的渗透愈加困难；三维网状结构增大了分子间的作用力，使得PE、SBS、SIS相容性更好，在受外力作用时，大分子链之间不易产生相对滑移，提高了复合材料的抗摩擦、抗蠕变性能和高温下的机械性能。
实施例1：称取SBS（PS%：24%，MI：3g/min）100份、SIS（PS%：18%，MI：21g/min）40份、LDPE(MI：5.5g/min)20份放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，从加料口到机头分为五段，加工温度控制在170~185℃的范围内，得复合粒料。将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm条料，注塑分为四段，加工温度控制在150~185℃。所有的条料在空气气氛中进行，室温下，用剂量率为10 KGy /min的60Coγ辐射源进行辐照，辐照剂量为400KGy。辐照完毕的条料经过测试拉伸强度7.5MPa，断裂伸长率为430%，压缩永久变形为35%，完全可以应用于医用活塞，通过检测各项化学和生物性能也完全满足医用活塞的要求。
实施例2：称取SBS（PS%：24%，MI：3g/min）100份、SIS（PS%：18%，MI：21g/min）30份、HDPE(MI：2.4g/min)15份放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，从加料口到机头分为五段，加工温度控制在170~195℃的范围内，得复合粒料。将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm条料，注塑分为四段，加工温度控制在160~185℃。所有的条料在空气气氛中进行，室温下，用剂量率为10 KGy /min的60Coγ辐射源进行辐照，辐照剂量为290KGy。辐照完毕的条料经过测试拉伸强度5.1MPa，断裂伸长率为485%，压缩永久变形为33%，完全可以应用于医用活塞，通过检测各项化学和生物性能也完全满足医用活塞的要求。
实施例3：称取SBS（PS%：28%，MI：4.3g/min）100份、SIS（PS%：12%，MI：24g/min）35份、LDPE(MI：6g/min)10份放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，从加料口到机头分为五段，加工温度控制在170~195℃的范围内，得复合粒料。将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm条料，注塑分为四段，加工温度控制在165~185℃。所有的条料在空气气氛中进行，室温下，用剂量率为10 KGy /min的60Coγ辐射源进行辐照，辐照剂量为300KGy。辐照完毕的条料经过测试拉伸强度6.1MPa，断裂伸长率为560%，按照医用胶塞胶垫的标准完全符合要求，可以取代丁基橡胶制备医用胶塞胶垫。
实施例4：称取SBS（PS%：30%，MI：6.3g/min）100份、SIS（PS%：15%，MI：22g/min）10份、HDPE(MI：1.5g/min)28份放入旋转式搅拌机中混合均匀，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，从加料口到机头挤出分为五段，加工温度控制在170~195℃的范围内，得复合粒料。将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm条料，注塑分为四段，加工温度控制在165~185℃。所有的条料在空气气氛中进行，室温下，用剂量率为10 KGy /min的60Coγ辐射源进行辐照，辐照剂量为360KGy。辐照完毕的条料经过测试拉伸强度6.2MPa，断裂伸长率为600%，按照医用胶塞胶垫的标准完全符合要求，可以取代丁基橡胶制备医用胶塞胶垫。
Claims (6)
1.一种SBS交联弹性体复合材料，其特征在于：其组分包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）和聚乙烯（PE）；其重量组成为：SBS 100份，SIS 10~40份、PE 10~20份。
2.根据权利要求1所述的SBS交联弹性体复合材料，其特征在于：所述组分SBS的苯乙烯含量为24~30%，熔融指数为3~8 g/min（200℃，5Kg）；SIS的苯乙烯含量为10~20%，熔融指数为9~24 g/min（200℃，5Kg）；PE为LDPE（低密度PE）或HDPE（高密度PE），熔融指数为1.5~7g/min（230℃，2.16Kg）。
3.一种权利要求1所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法是：其特征在于：首先按照配比称取组分的SBS、SIS、PE，放入旋转式搅拌机中混合均匀；然后将混合料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒、切粒得到复合粒料；将复合粒料加入注塑机料筒中在注塑机中注塑出150mm*150mm*2mm的条料，然后用60Coγ射线辐照制备得到弹性体复合材料。
4.根据权利要求3所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机从加料口到机头挤出分为五段，温度控制在170~195℃的范围内。
5.根据权利要求3所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，其特征在于：所述注塑机的注塑分为四段，加工温度控制在150~185℃。
6.根据权利要求3所述SBS交联弹性体复合材料的制备方法，其特征在于：所述的辐照是在室温下，空气气氛中进行，用剂量率为120 Gy /min的60Coγ辐射源进行辐照。
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