CN103172963A - 一种高焊接强度的热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高焊接强度热塑性弹性体材料及其制备方法，包括如下组分：100重量份苯乙烯类热塑性弹性体、75～200重量份橡胶填充油、80～240重量份丙烯基弹性体、60～150重量份矿物填料、0.5～3重量份润滑剂和0.1～2重量份抗氧剂。该高焊接强度热塑性弹性体材料，在生产过程中不引入任何含卤素材料，不引入邻苯二甲酸盐类的增塑剂材料，安全环保；制备工艺简单、可高速挤出、生产效率高。所生产出的热塑性弹性体材料密度小、焊接强度高、弹性回复好、耐低温性好，边角料可回收利用。

Description

一种高焊接强度的热塑性弹性体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性弹性体材料及其制备方法，具体涉及一种高焊接强度、可高速挤出的热塑性弹性体材料及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)是一种兼有橡胶和塑料特性、在常温下显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料。这些特性早在1926年WaldoSemon研究聚氯乙烯(PVC)时就发现了。随着新技术的发展，促进了热塑性弹性体材料性能的不断改进，应用领域不断扩展，尤其是汽车、医疗、建筑和电子电气领域需求强劲。此外，由于人们环保意识的提高，材料的回收性成为选材的一个重要因素，PVC材料因含有卤素以及邻苯二甲酸盐增塑剂会对环境和人体健康造成损害，国内外限制使用PVC呼声日趋高涨，也促进了热塑性弹性体材料消费快速增长。

热塑性弹性体材料在使用过程中不仅需要适宜的强度，经常还需要较高焊接强度。中国专利CN200710074525报道了一种环保型SEBS热塑性弹性体材料，但其制备的材料的拉伸强度比较低，约7MPa。中国专利CN101983984A也报道了一种弹性体材料，其拉伸强度约8MPa，并且拐角焊接拉力约50N，焊接强度依然较低、不能满足某些产品的要求。

提高生产效率一直是人们追求的目标，既有良好的强度又能高速挤出的热塑性弹性体材料尚不多见。因此，寻求一种环保型、具有高焊接强度、可高速挤出的热塑性弹性体材料就成为本发明的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现在技术中热塑性弹性体材料存在的不足，提供一种高焊接强度热塑性弹性体材料，该材料具有力学性能好、回弹性好、焊接强度高、耐低温性能优异、性价比高、可高速挤出等特点。

为了达到上述目的，本发明提供一种高焊接强度热塑性弹性体材料，其包括如下组分：

苯乙烯类热塑性弹性体       100重量份，

橡胶填充油                 75～200重量份，

丙烯基弹性体               80～240重量份，

矿物填料                   60～150重量份，

润滑剂                     0.5～3重量份，和

抗氧剂                     0.1～2重量份。

本发明还提供一种上述高焊接强度热塑性弹性体材料的制备方法，它包括以下步骤：

(1)提供苯乙烯类热塑性弹性体、橡胶填充油、丙烯基弹性体、矿物填料、润滑剂、和抗氧剂；

(2)先将苯乙烯类热塑性弹性体完全吸收橡胶填充油，然后与丙烯基弹性体、矿物填料、润滑剂、和抗氧剂一起加入高速混合机中混合均匀；

(3)将步骤2中形成的混合物放入双螺杆挤出机中，在160～230℃下熔融共混挤出、造粒和烘干。

本发明的高焊接强度热塑性弹性体材料在生产过程中不引入任何含卤素材料，不引入邻苯二甲酸盐类的增塑剂材料，安全环保；制备工艺简单、可高速挤出、生产效率高。所生产出的热塑性弹性体材料密度小、焊接强度高、弹性回复好、耐低温性好，边角料可回收利用。

具体实施方式

在一个优选的实施方式中，本发明的高焊接强度热塑性弹性体材料包括如下组分：

苯乙烯类热塑性弹性体          100重量份，

橡胶填充油                    90～180重量份，

丙烯基弹性体                  80～210重量份，

矿物填料                      60～130重量份，

润滑剂                        0.5～2重量份，和

抗氧剂                        0.3～1重量份。

在一个特别优选的实施方式中，本发明的高焊接强度热塑性弹性体材料基本上由如下组分组成：

苯乙烯类热塑性弹性体          100重量份，

橡胶填充油                    100～170重量份，

丙烯基弹性体                  80～190重量份，

矿物填料                      60～120重量份，

润滑剂                        1～2重量份，和

抗氧剂           0.3～0.8重量份。

所述的苯乙烯类热塑性弹性体为以下物质中的一种或至少两种的混合物：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)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)。特别优选经氢化处理不含不饱和结构的聚合物，如SEBS、SEBPS或SEEPS。苯乙烯类热塑性弹性体的重均分子量为8～50万，优选为10-30万。

所述的橡胶填充油为以下物质中的一种或两种的混合物：石蜡基橡胶油，环烷基橡胶油。40℃下，填充油的运动粘度为10～400mm2/S。橡胶填充油含量不能过低，否则挤出的材料表面不光滑，易起皮；橡胶填充油含量也不宜过高，否则会降低材料的焊接强度、影响材料的熔体强度并使挤出速度降低。

该丙烯基弹性体为由等规聚丙烯微晶区和丙烯-乙烯无定形区组成。在190℃/2.16Kg下的熔融指数为1～30g/10min，邵氏硬度为60～98A。该丙烯基弹性体的实例包括ExxonMobil公司的Vistamaxx系列丙烯基弹性体、Dow公司的VERSIFY系列丙烯基弹性体或它们的混合物。

所述的矿物填料为高岭土、滑石粉或碳酸钙中的一种或一种以上的混合物。矿物填料粒子的粒径为0.5～50μm。

所述的润滑剂为以下物质的一种或者至少两种的混合物：硬脂酸锌、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、硅树脂。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，也可以是受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。典型的受阻酚类抗氧剂如Irganox1010、Irganox1098、Irganox1076、Irganox225等均可用于本发明。典型的亚磷酸酯类抗氧剂如Irgafos168、Irgafos126、IrgafosPEPQ、IrgafosTNPP等均可用于本发明。

本发明的高焊接强度热塑性弹性体材料的制备方法包括如下步骤：

(1)称取原材料步骤，称取苯乙烯类热塑性弹性体100重量份、橡胶填充油75～200重量份、丙烯基弹性体80～240重量份、矿物填料60～150重量份、润滑剂0.5～3重量份、抗氧剂0.1～2重量份。

(2)原材料混合步骤，先将苯乙烯类热塑性弹性体完全吸收橡胶填充油，然后与其它原材料一起加入高速混合机中混合均匀。

(3)造粒步骤，用双螺杆挤出机于160～230℃下熔融共混挤出、造粒，烘干后包装，得到产品。

本发明具有以下优点：

(1)本发明的热塑性弹性体材料在生产过程中不引入任何含卤素材料，不引入任何有害人身健康的邻苯二甲酸盐增塑剂，所生产的热塑性弹性体材料具有重量轻、回弹性好、焊接强度高(拐角焊接拉力可达到70N以上)、易于上色、环保等优点。

(2)使用本发明的热塑性弹性体材料进行挤出成型时，不需要经过高温硫化，挤出过程中没有有毒气体分解，边角料可回收利用、成型温度范围宽，可高速挤出等优点。

实施例：

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

称取SEEPS100重量份(Kuraray公司Septon-4077)、橡胶填充油150重量份(韩国双龙白油600N)、丙烯基弹性体80重量份(Dow公司VERSIFY3300)、碳酸钙60重量份、芥酸酰胺1重量份、抗氧剂1010和168各0.2重量份。然后先将SEEPS充分吸收橡胶填充油，再依次添加丙烯基弹性体、碳酸钙、PP-g-MAH、芥酸酰胺、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在170～210℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

实施例2

称取SBS100重量份(韩国锦湖KTR101)、橡胶填充油160重量份(克拉玛依石化公司环烷油KN4010)、丙烯基弹性体200重量份(ExxonMobil公司的Vistamaxx 3020)、高岭土130重量份、硬脂酸锌1重量份、抗氧剂10100.3重量份。然后先将SEPS充分吸收橡胶填充油，再依次添加丙烯基弹性体、高岭土、硬脂酸锌、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在160～200℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

实施例3

称取SEPS100重量份(Kuraray公司Septon-2007)、橡胶填充油140重量份(克拉玛依石化公司环烷油KN4010)、丙烯基弹性体190重量份(ExxonMobil公司的Vistamaxx 3020)、高岭土120重量份、硬脂酸锌1重量份、抗氧剂10100.3重量份。然后先将SEPS树脂充分吸收橡胶填充油，再依次添加丙烯基弹性体、高岭土、硬脂酸锌、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在160～200℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

实施例4

称取SEBS100重量份(台橡公司SEBS 6150)、橡胶填充油170重量份(德国H&R公司白油2071P)、丙烯基弹性体132重量份(ExxonMobil公司的Vistamaxx 3980)、滑石粉105重量份、芥酸酰胺2重量份、抗氧剂1010为0.5重量份。然后先将SEBS充分吸收橡胶填充油，再依次添加丙烯基弹性体、滑石粉、芥酸酰胺、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在180～230℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

比较例1

称取SEBS100重量份(台橡公司SEBS 6150)、橡胶填充油170重量份(德国H&R公司白油2071P)、聚丙烯树脂132重量份(扬子石化S700)、滑石粉105重量份、芥酸酰胺2重量份、抗氧剂1010为0.5重量份。然后先将SEBS充分吸收橡胶填充油，再依次添加聚丙烯树脂、滑石粉、芥酸酰胺、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在180～230℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

实施例5

称取SEEPS70重量份(Kuraray公司Septon-4077)、SEBS30重量份(Kraton公司G1651)、橡胶填充油100重量份(韩国双龙白油150N)、丙烯基弹性体95重量份(Dow公司VERSIFY2300)、高岭土100重量份、聚乙烯蜡2重量份、抗氧剂10100.6重量份。然后先将SEEPS、SEBS充分吸收橡胶填充油，再依次添加丙烯基弹性体、高岭土、芥酸酰胺、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在160～190℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

比较例2

称取SEEPS70重量份(Kuraray公司Septon-4077)、SEBS树脂30重量份(Kraton公司G1651)、橡胶填充油100重量份(韩国双龙白油150N)、聚丙烯树脂95重量份(上海石化T03)、高岭土100重量份、聚乙烯蜡2重量份、抗氧剂10100.6重量份。然后先将SEEPS、SEBS充分吸收橡胶填充油，再依次添加聚丙烯树脂、高岭土、芥酸酰胺、抗氧剂于高速混合机中混合均匀，然后通过双螺杆挤出机在160～190℃熔融挤出、造粒，干燥后包装。

本发明各实施例制备的高焊接强度热塑性弹性体材料与比较例材料的主要性能指标如表1：

表1本发明各实施例制备的高焊接强度热塑性弹性体材料与比较例材料的主要性能指标

由表1可知，本发明中各实施例中材料的拉伸强度和拐角焊接拉力值均高于比较例中的相应值，并且实施例中材料的挤出加工速度高。

Claims (9)

1.一种高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，其包括如下组分：

苯乙烯类热塑性弹性体      100重量份，

橡胶填充油                75～200重量份，

丙烯基弹性体              80～240重量份，

矿物填料                  60～150重量份，

润滑剂                    0.5～3重量份，和

抗氧剂                    0.1～2重量份。

2.如权利要求1所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，其包括如下组分：

苯乙烯类热塑性弹性体        100重量份，

橡胶填充油                  90～180重量份，

丙烯基弹性体                80～210重量份，

矿物填料                    60～130重量份，

润滑剂                      0.5～2重量份，和

抗氧剂                      0.3～1重量份。

3.根据权利要求1或2所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该苯乙烯类热塑性弹性体为以下物质中一种或至少两种的混合物：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物。

4.根据权利要求1或2所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该橡胶填充油为以下物质中的一种或两种的混合物：石蜡基橡胶油、环烷基橡胶油。

5.根据权利要求1或2所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该丙烯基弹性体为由等规聚丙烯微晶区和丙烯-乙烯无定形区组成，在190℃/2.16Kg下的熔融指数为1～30g/10min，邵氏硬度为60～98A。

6.根据权利要求1或2所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该矿物填料为高岭土、滑石粉或碳酸钙中的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该润滑剂为以下物质的一种或者至少两种的混合物：硬脂酸锌、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、硅树脂。

8.根据权利要求1所述的高焊接强度热塑性弹性体材料，其特征在于，该抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，也可以是受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的高焊接强度热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)提供苯乙烯类热塑性弹性体、橡胶填充油、丙烯基弹性体、矿物填料、润滑剂、和抗氧剂；

(2)先将苯乙烯类热塑性弹性体完全吸收橡胶填充油，然后与丙烯基弹性体、矿物填料、润滑剂、和抗氧剂一起加入高速混合机中混合均匀；

(3)将步骤2中形成的混合物放入双螺杆挤出机中，在160～230℃下熔融共混挤出、造粒和烘干。