CN103724789B - 热塑性弹性体玩具材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种热塑性弹性体玩具材料,由以下重量份的组分组成:SEBS,15~20份;白油,12~15份;聚丙烯,8~10份;POE,40~55份;矿物填料,10~15份;及抗氧剂,0.2~0.3份。还提供一种热塑性弹性体玩具材料的制备方法。上述热塑性弹性体玩具材料及其制备方法中,采用POE作为基材,由于POE具有优异的柔韧性、拉伸强度、低温曲挠性及延展性、抗变形,弹性回复力,抗撕裂及抗冲击性能等。由该POE为基材,与其他组分共混改性,从而得到抗变形性能较好的热塑性弹性体玩具材料。
Description
技术领域
本发明涉及玩具材料,特别是涉及一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法。
背景技术
随着玩具行业的发展,消费者对玩具的环保及安全性能越来越重视,要求也越来越高。特别是对于3岁以下婴幼儿来说,安全性能为重要,如耐咬力、撕裂力、拉/扭力,简称拉扭撕咬性能。因此,在制造儿童玩具时,对材料的选用也是越来越苛刻。
目前常用的玩具材料为热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber,TPR)、热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer,TPE)等。然而,采用普通的TPR、TPE材料制成的玩具的抗变形,抗撕拉抗咬方面性能较差,不能达到要求的力学性能标准。
发明内容
基于此,有必要提供一种具有抗变形性能较好的热塑性弹性体玩具材料及其制备方法。
一种热塑性弹性体玩具材料,由以下重量份的组分组成:
在其中一个实施例中,所述POE为乙烯-辛烯共聚型八碳POE。
在其中一个实施例中,所述乙烯-辛烯共聚型八碳POE为埃克森美孚0210、埃克森美孚8230和陶氏8411中的一种。
在其中一个实施例中,所述SEBS的分子量大于等于20万。
在其中一个实施例中,所述白油为环烷基白油和石蜡基白油中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述聚丙烯为均聚PP(Polypropylene,聚丙烯)和共聚PP中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述矿物填料为碳酸钙。
在其中一个实施例中,所述抗氧剂为(3、5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯和三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
一种热塑性弹性体玩具材料的制备方法,包括以下步骤:
将12~15重量份的白油置于高速搅拌机中;
加入15~20重量份的SEBS,高速搅拌混合5~10分钟至所述SEBS完全吸收所述白油;
加入8~10重量份的聚丙烯、40~55重量份的POE、10~15重量份的矿物填料和0.2~0.3重量份的抗氧剂,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;及
将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒后得到热塑性弹性体玩具材料。
在其中一个实施例中,所述双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
上述热塑性弹性体玩具材料及其制备方法中,采用聚烯烃弹性体作为材料基材,该聚烯烃弹性体具有优异的柔韧性、拉伸强度、低温曲挠性及延展性、抗变形,弹性回复力,抗撕裂及抗冲击性能。以该聚烯烃弹性体为基材,与其他组分共混改性,从而得到抗变形性能较好的热塑性弹性体玩具材料。
附图说明
图1为一实施方式的热塑性弹性体玩具材料的制备方法的流程图;
图2为一实施方式的热塑性弹性体玩具材料半成品照片;
图3为一实施方式的热塑性弹性体玩具材料半成品照片。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对热塑性弹性体玩具材料及其制备方法作详细说明。
一实施方式的热塑性弹性体玩具材料,其由如下重量份数的原料组成:
其中,SEBS的分子量大于等于20万,可称为高分子量线型三嵌段的SEBS,其具有强锁油能力,在于白油混合时,可以充分吸收白油,因而不会造成白油析出现象。该高分子量线型三嵌段的SEBS具体可以为美国科腾1651,日本可乐丽4055,台湾台橡6151等。
白油为环烷基白油和石蜡基白油中的一种或者两种。通过SEBS吸取白油以形成较软弹性体,该软弹性体分散于热塑性弹性体玩具材料中,可以起到增韧及调节材料硬度的作用。在上述热塑性弹性体玩具材料中,当SEBS的重量组分为15~20份时,且白油为12~15份时,获得的热塑性弹性体玩具材料的弹性适合用于制备弹性较好的儿童玩具,如表带、弹力球等。当然,该SEBS的重量组分也可以根据实际需要增大或者减少。
聚丙烯为以下物质中的至少一种:均聚PP和共聚PP。聚丙烯为该热塑性弹性体玩具材料提供材料刚性及调节硬度作用。优选地,均聚PP可以为泰国石化1100NK或中石化T30S。共聚PP可以为台湾台塑5090T或中海壳牌RP346R。当然,该聚丙烯并不限于此。
聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer,POE)是以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出,在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。由于POE有较高的强度和伸长率,而且有很好的耐老化性能。
具体地,POE为乙烯-辛烯共聚型八碳POE。POE作为热塑性弹性体玩具材料主要基料。上述POE具有优异的柔韧性、拉伸强度、低温曲挠性及延展性、抗变形、弹性回复力、抗撕裂、抗冲击性能高和耐摩擦性能。为热塑性弹性体玩具材料提供高拉扭撕咬的力学性能作用。优选地,乙烯-辛烯共聚型八碳POE为埃克森美孚0210、埃克森美孚8230及陶氏8411中的一种。
矿物填料为碳酸钙。矿物填料于热塑性弹性体玩具材料中主要起到补强、提高成品尺寸稳定性作用,可以降低配方成本。
抗氧剂为以下物质中的一种或者两种:(3、5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧剂1076)和三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。采用抗氧剂可以防止加工过程中聚合物产生热氧化降解,及延缓成品使用过程中的氧化老化。
上述热塑性弹性体玩具材料中,采用POE作为材料基材,该POE具有优异的柔韧性、拉伸强度、低温曲挠性及延展性,在抗变形,弹性回复力,抗撕裂及抗冲击性能上也具有独特的优点。该POE将其具有的这些独特的优良性能带到此热塑性弹性体玩具表带材料中,与其他组分共混改性,从而得到抗变形性能较好的热塑性弹性体玩具材料。
请参阅图1,一实施方式的热塑性弹性体玩具材料的制备方法,包括如下步骤:
S110、将12~15重量份的白油置于高速搅拌机中。
S120、加入15~20重量份的SEBS,高速搅拌混合5~10分钟至SEBS完全吸收白油。
S130、加入8~10重量份的聚丙烯、40~55重量份POE、10~15重量份矿物填料、0.2~0.3重量份的抗氧剂,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料。
S140、将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒,即得热塑性弹性体玩具材料。
优选的,双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
上述热塑性弹性体玩具材料的制备方法工艺流程简单,对设备要求低,适合大规模的工业化生产。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的阐述。
实施例1
1、将15份重量份的环烷基白油置于高速搅拌机中;
2、加入20重量份的美国科腾1651,高速搅拌混合5~10分钟,至美国科腾1651完全吸收环烷基白油;
3、加入10重量份的台湾台塑5090T、40重量份埃克森美孚8230、15重量份的碳酸钙、0.1重量份的抗氧剂168和0.1重量份的抗氧剂1076,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;
4、将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒,即得热塑性弹性体玩具材料。其中,双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
实施例2
1、将15份重量份的石蜡基白油置于高速搅拌机中;
2、加入20重量份的日本可乐丽4055,高速搅拌混合5~10分钟,至日本可乐丽4055完全吸收石蜡基白油;
3、加入10重量份的泰国石化1100NK、40重量份的陶氏8411、15重量份的碳酸钙、0.1重量份的抗氧剂168和0.1重量份的抗氧剂1076,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;
4、将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒,即得热塑性弹性体玩具材料。其中,双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
实施例3
1、将12份重量份的环烷基白油置于高速搅拌机中;
2、加入15重量份的台湾台橡6151,高速搅拌混合5~10分钟,至台湾台橡6151完全吸收环烷基白油;
3、加入8重量份的中海壳牌RP346R、55重量份埃克森美孚0210、10重量份的碳酸钙、0.2重量份的抗氧剂168和0.1重量份的抗氧剂1076,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;
4、将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒,即得热塑性弹性体玩具材料。其中,双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
实施例4
1、将12份重量份的石蜡基白油置于高速搅拌机中;
2、加入15重量份的美国科腾1651,高速搅拌混合5~10分钟,至美国科腾1651完全吸收石蜡基白油;
3、加入8重量份的中石化T30S、55重量份的埃克森美孚0210、10重量份的碳酸钙、0.2重量份的抗氧剂168和0.1重量份的抗氧剂1076,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;
4、将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒,即得热塑性弹性体玩具材料。其中,双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
性能测试
表1为实施例1~4打板样条性能测试结果。
表1
将实施例1~4的热塑性弹性体玩具材料制成如图2、图3所示的半成品,并测试了实施例1~4和常规TPE玩具材料半成品的咬扣钉A及咬扣钉B的咬力,扣眼C横向撕拉力,咬扣钉A与扣眼C之间的拉/扭力,其结果如表2所示。
表2
由表1可知,本发明实施例的热塑性弹性体玩具材料具有优异的力学性能,弹性回复力强,成型加工方便。由表2可知,本发明材料于成品测试中各方面性能指标优于常规TPE玩具料,抗变形性能较好,特别是撕裂力及拉/扭力表现尤为突出。故上述热塑性弹性体玩具材料非常适用于高性能要求儿童玩具。
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 (3)
1.一种热塑性弹性体玩具材料,其特征在于,由以下重量份的组分组成:
其中,所述矿物填料为碳酸钙;
所述POE为乙烯-辛烯共聚型八碳POE;
所述乙烯-辛烯共聚型八碳POE为埃克森美孚0210、埃克森美孚8230和陶氏8411中的一种;
所述SEBS的分子量大于等于20万;
所述白油为环烷基白油和石蜡基白油中的至少一种;
所述聚丙烯为均聚PP和共聚PP中的至少一种;
所述抗氧剂为(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸酯和三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
2.一种热塑性弹性体玩具材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将12~15重量份的白油置于高速搅拌机中;
加入15~20重量份的SEBS,高速搅拌混合5~10分钟至所述SEBS完全吸收所述白油;
加入8~10重量份的聚丙烯、40~55重量份的POE、10~15重量份的矿物填料和0.2~0.3重量份的抗氧剂,高速搅拌混合5~10分钟,得到预混料;及
将所述预混料置于双螺杆挤出机中挤出、牵引、冷却、造粒后得到热塑性弹性体玩具材料;
其中,所述矿物填料为碳酸钙;
所述POE为乙烯-辛烯共聚型八碳POE;
所述乙烯-辛烯共聚型八碳POE为埃克森美孚0210、埃克森美孚8230和陶氏8411中的一种;
所述SEBS的分子量大于等于20万;
所述白油为环烷基白油和石蜡基白油中的至少一种;
所述聚丙烯为均聚PP和共聚PP中的至少一种;
所述抗氧剂为(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸酯和三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述热塑性弹性体玩具材料的制备方法,其特征在于,所述双螺杆挤出机的挤出温度为150~180℃。
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