CN102719049B

CN102719049B - 非阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102719049B
Application number: CN201210168865.XA
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 李文星; 邱廷模
Original assignee: Shenzhen Sungallon Rubber & Plastic Co ltd
Current assignee: Sheng Jialun Rubber (shenzhen) Ltd By Share Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: CN102719049A

Abstract

一种非阻燃热塑性弹性体材料，包括如下重量配比的原料：SEBS 20~40份、矿物油12~48份、聚丙烯1~5份、矿物填料5~20份、聚烯烃10~30份、紫外线吸收剂0.5~2份、雾面剂0.05~0.2份、抗氧剂0.1~0.5份及润滑剂。上述非阻燃热塑性弹性体材料以SEBS为基材，配合聚烯烃、聚丙烯、矿物油、矿物填料、抗氧剂、UV吸收剂、雾面剂及润滑剂，具有低密度、环保、表面爽滑、手感柔软、加工工艺简单、焊接性能良好、产品设计灵活、耐寒和耐热性能优异之外，还提高了非阻燃热塑性弹性体材料熔体强度，易于挤出。此外，还有必要提供一种非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法。

Description

非阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种挤出类耳机线、数据线用非阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法。

背景技术

第一代耳机线数据线产品是用热固性弹性体材料生产出来的，它具有耐高温、耐油、耐溶剂、压缩永久变形低等诸多优点，但是它存在着色困难、加工困难、且不可回收的缺点。

第二代耳机线数据线产品是用PVC(聚氯乙烯)材料生产出来的，PVC是一种非常好的材料，因为它耐用、廉价，并且老化降解非常慢。PVC具有稳定的化学性能，中性、无毒。然而，PVC生产加工需要加入多种不同的添加剂，添加剂的含量可能达到产品的60%以上，且这些添加剂并不是以化学方法与PVC结合，因此，会从PVC中析出或迁移出来；同时PVC还含有氯，使用过程中会释放出二噁英，而二噁英是剧毒化学物质，EPA（环境保护局）建议取消释放二噁英的安全等级。另外，由于PVC是一种稳定、与众不同的材料，它在加工过程中必须加入化学物质（例如，邻苯二甲酸盐），且邻苯二甲酸盐非常容易从塑料中析出，实验室研究证明，邻苯二甲酸盐可能导致癌症和生殖系统损害，而新的研究表明一些邻苯二甲酸盐很可能会破坏荷尔蒙。当PVC达到它的使用寿命后，它可能被埋入土壤中而析出有毒添加剂或者焚烧散发出二噁英和氯化氢气体，从而污染水土。因此，PVC的废弃处理和回收利用问题一直都被严密检查。且PVC会随着温度的降低而慢慢变硬变脆，导致耳机线数据线性能变差，手感不好。

鉴于第一和第二代材料存在的缺点，第三代热塑性弹性体材料应运而生，这种新型的热塑性弹性体材料，将会成为第三代耳机线数据线材料的一个发展方向。热塑性弹性体不仅仅可以替代PVC，而且它不含有毒助剂和游离的邻苯二甲酸盐，它能够满足不同国家制定的对产品重金属限制的要求。此外，热塑性弹性体也能满足美国食品及药物管理局（FDA）对食品级材料的要求。热塑性弹性体的基材为聚丙烯，具有诸多的优点，例如低密度、环保、表面爽滑、手感柔软、加工工艺简单、手感舒适、产品设计灵活、耐寒和耐热性能优异；但是聚丙烯本身是一种熔体强度很差的材料，而挤出成型对熔体强度要求又特别高，聚丙烯的熔体强度很难达到要求，从而增加了挤出成型的难度。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种易于挤出成型的非阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法。

一种非阻燃热塑性弹性体材料，包括如下重量配比的原料：

在其中一个实施例中，所述矿物油为闪点高于200℃的饱和直链烷烃油或环烷烃油。

在其中一个实施例中，所述矿物填料为碳酸钙、滑石粉、石膏粉、陶土、硫酸钡、云母粉及高岭土中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述聚烯烃为线型低密度聚乙烯及高密度聚乙烯中的一种。

在其中一个实施例中，所述紫外线吸收剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-（2-羟基-5-甲基苯基）苯并三氮唑及2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述雾面剂为粒径为600纳米~900纳米的二氧化硅。

在其中一个实施例中，所述润滑剂为0.1~5份的硅酮母粒或0.1~0.5份的芥酸酰胺。

在其中一个实施例中，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯及四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

一种非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：

按照重量配比称取原料：SEBS 20~40份，矿物油12~48份，聚丙烯1~5份，矿物填料5~20份，聚烯烃10~30份，紫外线吸收剂0.5~2份，雾面剂0.05~0.2份，抗氧剂0.1~0.5份及润滑剂；

将所述SEBS与所述矿物油加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将所述混合物放置4天以上；

在所述卧式搅拌机内加入所述聚丙烯、所述矿物填料、所述聚烯烃、所述紫外线吸收剂、所述雾面剂、所述润滑剂及所述抗氧剂，搅拌混合均匀，得到预混物；及

将所述预混物置于双螺杆挤出机中挤出切粒，得到所述非阻燃热塑性弹性体材料。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯、所述矿物填料、所述聚烯烃、所述紫外线吸收剂、所述雾面剂、所述润滑剂及所述抗氧剂的加入方法为：首先在所述卧式搅拌机内加入聚烯烃和聚丙烯，搅拌5分钟~20分钟；然后加入所述矿物填料、所述紫外线吸收剂、所述雾面剂、所述润滑剂及所述抗氧剂，搅拌10分钟~20分钟。

上述非阻燃热塑性弹性体材料以SEBS为基材，配合聚烯烃、聚丙烯、矿物油、矿物填料、抗氧剂、UV吸收剂、雾面剂及润滑剂，相对于传统的以聚丙烯为基材的热塑性弹性体材料，除具有低密度、环保、表面爽滑、手感柔软、加工工艺简单、焊接性能良好、产品设计灵活、耐寒和耐热性能优异之外，还提高了非阻燃热塑性弹性体材料熔体强度，易于挤出成型。

附图说明

图1为一实施方式的非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面主要结合附图及具体实施例对非阻燃热塑性弹性体材料及其制备方法作进一步详细的说明。

一实施方式的非阻燃热塑性弹性体材料，包括如下重量配比的原料：

其中，SEBS为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体，其具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能，广泛用于高档弹性体生产的基体材料。SEBS可以为中国岳化公司SEBS503、台湾台橡公司SEBS6151、日本旭化成公司SEBS N504、台湾李长荣公司SEBS9551以及美国科腾公司SEBS1651中至少一种。在本实施例中，SEBS优选为日本旭化成公司SEBS N504和台湾台橡公司SEBS6151的混合物。

其中，矿物油可以为本领域常用的矿物油。矿物油具体为闪点高于200℃的饱和直链烷烃油或环烷烃油。例如，克拉玛依炼油厂的KNH4006等环烷烃油、韩国双龙公司的500N饱和直链烷烃油。矿物油可以改善非阻燃热塑性弹性体材料的流动性，并使热塑性弹性体材料具有更好的相容性。

其中，聚丙烯（Polypropylene，简称PP）优选为熔融指数为（230℃/5KG）1~10g/10min的共聚聚丙烯。PP可以降低非阻燃热塑性弹性体材料的熔体强度，使产品表面不至于出现熔体破裂，并且可以调节产品硬度。具体可为台湾永嘉烯的PP1005或PPT30S。

其中，矿物填料可以为本领域常用的矿物填料，优选为碳酸钙、滑石粉、石膏粉、陶土、硫酸钡、云母粉、高岭土中的至少一种。矿物填料可以降低生产成本，提高产品的弯曲模量、抗张强度、延展性、抗剪切强度、抗冲击、抗压强度等性能。

其中，聚烯烃为烯烃的聚合物，例如由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称。聚烯烃具有较高的熔体强度，单独使用，易使热塑性弹性体材料的表面起鲨鱼皮现象。聚烯烃加入添加有聚丙烯的热塑性弹性体材料中，可以提高热塑性弹性体材料的熔体强度，从而提高热塑性弹性体材料对铜丝的附着作用，从而防止铜丝被拉出。聚烯烃优选为线型低密度聚乙烯（Linear low density polyethylene，简称LLDPE）及高密度聚乙烯（High DensityPolyethylene，简称HDPE）中的一种。LLDPE是以乙烯为主要原料，以1-丁烯或1-己烯为共聚单体，在催化剂作用下进行气相流化床聚合；LLDPE熔融指数优选为（200℃/5KG）2~6g/10minL，例如，Sabic公司的LLDPE218W或茂名石化公司的LLDPE7042。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。HDPE熔融指数优选为（200℃/5KG）2~6g/10minL，例如，茂名石化的HDPE5000S。

其中，紫外线吸收剂（UV吸收剂）的作用是增加热塑性弹性体材料的耐黄变性能。紫外线吸收剂优选为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯（UV-770）、2-（2-羟基-5-甲基苯基）苯并三氮唑（UV-201）及2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-326）中的至少一种。

其中，雾面剂为了使由热塑性弹性体材料成型的线材的表面不光亮或是亚光，以达到遮光的效果。雾面剂可以为本领域常用的雾面剂。雾面剂优选为粒径为600纳米~900纳米的二氧化硅。

其中，润滑剂可以使由热塑性弹性体材料成型的线材的表面更加爽滑、手感更加舒适。润滑剂的材料及用量可以为本领域的常用材料及用量，优选为润滑剂为0.1~5份的硅酮母粒，例如道康宁公司的MB50-001。润滑剂也可以为0.1~0.5份的芥酸酰胺，例如Ciba公司的Atmer1753。

其中，抗氧剂用于防止由热塑性弹性体材料成型的线材在空气中氧化。抗氧剂可以为本领域常用的抗氧剂。抗氧剂优选为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（抗氧剂168）、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）及四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）中的至少一种。

上述非阻燃热塑性弹性体材料以SEBS为基材，配合聚烯烃、聚丙烯、矿物油、矿物填料、抗氧剂、UV吸收剂、雾面剂及润滑剂，相对于传统的以聚丙烯为基材的热塑性弹性体材料，除具有低密度、环保、表面爽滑、手感柔软、加工工艺简单、焊接性能良好、产品设计灵活、耐寒和耐热性能优异之外，还提高了非阻燃热塑性弹性体材料熔体强度，易于挤出成型。此外，上述非阻燃热塑性弹性体材料还具有更好的表面细腻感和更好的尺寸精度。

如图1所示，上述非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S110：按照重量配比称取原料：SEBS 20~40份，矿物油12~48份，聚丙烯1~5份，矿物填料5~20份，聚烯烃10~30份，紫外线吸收剂0.5~2份，雾面剂0.05~0.2份，润滑剂1~5份及抗氧剂0.1~0.5份。

步骤S120：将SEBS与矿物油加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置4天以上。将混合物放置4天以上可以让SEBS充分吸收矿物油，减少生产过程中出现塑化不均匀的现象，从而提高生产效率。同时实验证明，放置时间低于4天的物料在生产过程中仍容易出现塑化不均匀的现象。

步骤S130：在卧式搅拌机内加入聚丙烯、矿物填料、聚烯烃、紫外线吸收剂、雾面剂、润滑剂及抗氧剂，搅拌混合均匀，得到预混物。在具体的实施方式中，聚丙烯、矿物填料、聚烯烃、紫外线吸收剂、雾面剂、润滑剂及抗氧剂的加入方法为：首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃和聚丙烯，搅拌5分钟~20分钟；然后加入矿物填料、紫外线吸收剂、雾面剂、润滑剂及抗氧剂，搅拌10分钟~20分钟。

步骤S140：将预混物置于双螺杆挤出机中挤出切粒，得到非阻燃热塑性弹性体材料。在具体的实施例中，先将预混物倒进料斗中，通过同向双螺杆剪切和分散，切粒、振动过筛，然后吹干，冷却，包装，得到非阻燃热塑性弹性体材料。

上述非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法简单，生产过程中不含毒助剂和游离的邻苯二甲酸盐，且边角余料以及使用后的废弃物可回收再利用；同时，采用同向双螺杆挤出机具有输送效率高、分散混合能力强、自洁性好、物料在机内停留时间分布均匀等优点，使本制备方法的效率得到提高。

以下为具体实施例部分：

实施例1

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS 503与矿物油（环烷烃油KNH4006）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置4天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（LLDPE7042）和聚丙烯（PP1005），搅拌5分钟；然后加入矿物填料（碳酸钙）、UV-201、雾面剂（粒径600纳米的二氧化硅）、润滑剂（硅酮母粒MB50-001）及抗氧剂（抗氧剂168和抗氧剂1076），搅拌20分钟混合均匀，得到预混物。

（4）先将预混物倒进料斗中，通过同向双螺杆剪切和分散，切粒、振动过筛，然后吹干，冷却，包装，得到本实施例的非阻燃热塑性弹性体材料。

实施例2

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS 6151与矿物油（饱和直链烷烃油500N）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置5天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（HDPE5000S）和聚丙烯（PPT30S），搅拌10分钟；然后加入矿物填料（碳酸钙和滑石粉）、UV-770、雾面剂（粒径900纳米的二氧化硅）、润滑剂（芥酸酰胺Atmer1753）及抗氧剂1076，搅拌10分钟混合均匀，得到预混物。

实施例3

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS（SEBS N504和SEBS1651）与矿物油（环烷烃油KNH4006）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置6天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（LLDPE218W）和聚丙烯（PP1005），搅拌10分钟；然后加入矿物填料（碳酸钙、滑石粉和石膏粉）、紫外线吸收剂（UV-770和UV-326）、雾面剂（粒径750纳米的二氧化硅）、润滑剂（硅酮母粒MB50-001）、抗氧剂（抗氧剂1076和抗氧剂1010），搅拌10分钟混合均匀，得到预混物。

实施例4

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS（SEBS9551和SEBS1651）与矿物油（环烷烃油KNH4006）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置7天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（LLDPE218W）和聚丙烯（PPT30S），搅拌8分钟；然后加入矿物填料（陶土、云母粉、石膏粉和高岭土）、紫外线吸收剂（UV-770、UV-326和UV-201）、雾面剂（粒径800纳米的二氧化硅）、润滑剂（芥酸酰胺Atmer1753）、抗氧剂（抗氧剂1076和抗氧剂1010），搅拌15分钟混合均匀，得到预混物。

实施例5

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS（SEBS N504和SEBS1651）与矿物油（环烷烃油KNH4006）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置7天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（LLDPE218W）和聚丙烯（PPT30S），搅拌7分钟；然后加入矿物填料（陶土、高岭土和硫酸钡）、紫外线吸收剂（UV-201和UV-770）、雾面剂（粒径850纳米的二氧化硅）、润滑剂（硅酮母粒MB50-001）、抗氧剂（抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂1010），搅拌14分钟混合均匀，得到预混物。

实施例6

原料：

（1）按照重量配比称取各原料。

（2）将SEBS（SEBS9551、SEBS503和SEBS 1651）与润滑油（环烷烃油KNH4006）加入卧式搅拌机中混合，得到混合物，将混合物放置7天。

（3）首先在卧式搅拌机内加入聚烯烃（LLDPE218W）和聚丙烯（PPT30S），搅拌7分钟；然后加入矿物填料（陶土和高岭土）、UV-326、雾面剂（粒径700纳米的二氧化硅）、润滑剂（芥酸酰胺Atmer1753）及抗氧剂1076，搅拌14分钟混合均匀，得到预混物。

上述实施例得到的非阻燃热塑性弹性体材料的性能测试结果，如表1所示。

表1非阻燃热塑性弹性体材料的性能测试结果

从表1可以得知，本发明的非阻燃热塑性弹性体材料耐油耐溶剂性、密度低及机械强度较高；且以SEBS为基材，共同添加聚烯烃和聚丙烯，使得其具有较低的熔融指数，即熔体强度较高，因此，适合于挤出成型，更加适合于挤出异型材，使得该非阻燃热塑性弹性体材料得到的产品具有更好的尺寸精度和表面细腻度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种非阻燃热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照重量配比称取原料：SEBS20～40份，矿物油12～48份，聚丙烯1～5份，矿物填料5～20份，聚烯烃10～30份，紫外线吸收剂0.5～2份，雾面剂0.05～0.2份，抗氧剂0.1～0.5份及润滑剂；

将所述预混物置于双螺杆挤出机中挤出切粒，得到所述非阻燃热塑性弹性体材料；

所述聚丙烯、所述矿物填料、所述聚烯烃、所述紫外线吸收剂、所述雾面剂、所述润滑剂及所述抗氧剂的加入方法为：首先在所述卧式搅拌机内加入聚烯烃和聚丙烯，搅拌5分钟～20分钟；然后加入所述矿物填料、所述紫外线吸收剂、所述雾面剂、所述润滑剂及所述抗氧剂，搅拌10分钟～20分钟；

所述聚烯烃为线型低密度聚乙烯及高密度聚乙烯中的一种。