CN103756137A - 一种tpo热塑性弹性体及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种TPO热塑性弹性体，所述TPO热塑性弹性体包括如下按重量百分数计算的组分：聚丙烯28~60%；乙烯类弹性体40~60%；相容剂2~10%；热稳定剂0~1%；耐候剂0~1%；所述相容剂为苯乙烯类弹性体。所述TPO热塑性弹性体的熔接痕拉伸强度≥8.0MPa，-40℃反复弯折103次不产生裂纹，23℃撕裂强度≥60KN/m，-40℃撕裂强度≥120KN/m。因而具有优异的焊接性能、低温弯折性能和抗撕裂强度，克服了现有的TPO热塑性弹性体性能的不足，特别适用于建筑行业对防水卷材的需求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料成型加工领域，尤其涉及一种TPO热塑性弹性体及其制备方法和应用，所述TPO热塑性弹性体特别适用于防水卷材。
背景技术
TPO防水卷材即热塑性聚烯烃防水卷材，是以采用先进的聚合技术将乙烯类弹性体与聚丙烯结合在一起的热塑性聚烯烃（TPO）合成树脂为基料，加入抗氧剂、耐候剂制成的新型防水卷材。
TPO防水卷材综合了EPDM和PVC防水卷材的性能优点，具有前者的耐候能力、低温柔度和后者的可焊接特性。这种材料与传统的塑料不同，在常温显示出橡胶高弹性，在高温下又能像塑料一样成型。但是传统的TPO防水卷材由于乙烯类弹性体和聚丙烯的相容性有限，乙烯类弹性体不能和聚丙烯实现良好的分散，从而导致焊接强度、低温弯折性以及撕裂强度不足，限制了其应用范围。
发明内容
本发明的发明目的，是为了克服现有技术的不足，提供一种TPO热塑性弹性体，所述一种TPO热塑性弹性体具有非常优异的焊接性能、低温弯折性和撕裂强度。
本发明的另一目的在于提供所述TPO热塑性弹性体的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述TPO热塑性弹性体的应用。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种TPO热塑性弹性体，所述TPO热塑性弹性体包括如下按重量百分数计算的组分：
聚丙烯 28~60%；
乙烯类弹性体 40~60%；
相容剂 1~10%；
热稳定剂 0~1%；
耐候剂 0~1%；
所述相容剂为苯乙烯类弹性体。
一种TPO热塑性弹性体，所述TPO热塑性弹性体由如下按重量百分数计算的组分组成：
聚丙烯 28~60%；
乙烯类弹性体 40~60%；
相容剂 1~10%；
热稳定剂 0~1%；
耐候剂 0~1%；
所述相容剂为苯乙烯类弹性体。
经发明人反复实验，发现所述相容剂苯乙烯类可以实现聚丙烯和乙烯类弹性体之间的良好分散，并且其与乙烯类弹性体还产生协同增韧的作用，因此提升了热塑性弹性体的性能。
作为一种优选方案，所述苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SBS、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SIS、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEPS中的一种或几种的混合物。
如果相容剂过少，则聚丙烯和乙烯类弹性体的分散不利，相容剂过多，则多余的相容剂可能会单独成为一个相态，对整个体系的性能不利。
作为一种优选方案，所述TPO热塑性弹性体包括如下按重量百分数计算的组分：
聚丙烯 31~59%；
乙烯类弹性体 40~60%；
相容剂 2~7%；
热稳定剂 0~1%；
耐候剂 0~1%；
所述相容剂为苯乙烯类弹性体。
所用的聚丙烯是本领域制备TPO常用的聚丙烯。作为一种优选方案，所述聚丙烯优选为熔体流动速率为0.1~30g/10min（230℃，2.16KG）的均聚聚丙烯或者共聚聚丙烯中的一种或其混合物。
所用的乙烯类弹性体是本领域制备TPO常用的乙烯类弹性体。作为一种优选方案，所述乙烯类弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丁烯共聚物中的一种或其混合物。
为了抑制在加工过程中产生降解，可以在TPO热塑性弹性体中加入适量的热稳定剂。
为了防止产品在使用过程中受气候影响发生老化，可以在TPO热塑性弹性体中加入适量的耐候剂。
所述TPO热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
将聚丙烯、乙烯类弹性体、相容剂、热稳定剂、耐候剂在双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到产品。
作为一种优选方案，所述双螺杆挤出机的长径比优选为40:1。
经检测，本发明所述TPO热塑性弹性体具有如下性能：熔接痕拉伸强度≥8.0MPa，-40℃反复弯折103次不产生裂纹，23℃撕裂强度≥60KN/m，-40℃撕裂强度≥120KN/m。
因此其具有优异的焊接性能、低温弯折性能和抗撕裂强度，可以作为一种优秀的防水卷材，特别能满足建筑行业对防水卷材的需求。因此，所述防水卷材的应用领域优选为建筑行业。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明选择了合适的相容剂，使制备的TPO热塑性弹性体具有优异的焊接性能、低温弯折性能和抗撕裂强度，克服了现有的TPO热塑性弹性体性能的不足，特别适用于建筑行业对防水卷材的需求。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明TPO热塑性弹性体及其制备方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
所有本发明提供的实施例中，提供的原材料均可从市面采购获得，主要原料信息如下：
聚丙烯PP SP179 购自（齐鲁石化），共聚PP熔体流动速率为7~15g/10min。
聚丙烯PP T30S 购自（兰州石化），均聚PP熔体流动速率为2~5g/10min。
聚丙烯PP YPJ1215C 购自（扬子石化），共聚PP熔体流动速率为10~17g/10min。
聚丙烯PP S700 购自（燕山石化），均聚PP熔体流动速率为7~12g/10min。
聚丙烯PP AW191 购自（埃克森美孚），共聚PP熔体流动速率为7~11g/10min。
聚丙烯PP S900 购自（兰州石化），均聚PP熔体流动速率为20~30g/10min。
乙烯-辛烯共聚物POE DF610购自（三井）。
乙烯-辛烯共聚物POE 8842购自（陶氏）。
乙烯-辛烯共聚物POE 7447购自（三井）。
乙烯-辛烯共聚物POE 7467购自（三井）。
乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505购自（三井）。
SEPS：苯乙烯类弹性体SEPTON 2002，是购自（可乐丽）。
SEPS：苯乙烯类弹性体SEPTON 2063，购自（可乐丽）。
苯乙烯类弹性体SEBS 6006，购自（台化）。
苯乙烯类弹性体SBS LG503P，购自LG公司。
苯乙烯类弹性体SIS D1162P，购自科腾。
对比例1
将39.5公斤聚丙烯PP SP179、60公斤乙烯-辛烯共聚物POE DF610、0.2公斤热稳定剂1010、0.2公斤热稳定剂168、0.1公斤耐候剂UV-531在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220-260℃之间，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.905 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 3.5 |
| 23℃拉伸断裂强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 10.7 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 600 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 23 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 44 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 开裂 |
对比例2
将20公斤聚丙烯PP S900、20公斤聚丙烯PP AW191、20公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7467、38公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、0.7公斤热稳定剂1010、0.7公斤热稳定剂1076、0.6公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，最终得到产品。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.893 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 3.7 |
| 23℃拉伸断裂强度 | Mpa | ISO 527-2/5A/50 | 10.2 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 650 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 22 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 47 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 开裂 |
实施例1
将20公斤聚丙烯PP T30S、27公斤聚丙烯PP YPJ1215C、50公斤乙烯-辛烯共聚物POE 8842、2.0公斤苯乙烯类弹性体SEPTON 2002、0.3公斤热稳定剂1010、0.3公斤热稳定剂412S、0.4公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.908 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 8.9 |
| 23℃拉伸断裂强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 12.8 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 900 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 85 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 160 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
实施例2
将20公斤聚丙烯PP S700、24公斤聚丙烯PP AW191、30公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7447、25公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、4.5公斤苯乙烯类弹性体SEPTON 2063、0.5公斤热稳定剂1010、0.5公斤热稳定剂627A、0.5公斤UV-327在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.909 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 9.2 |
| 23℃拉伸断裂强度 | Mpa | ISO 527-2/5A/50 | 12.1 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 1000 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 89 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 167 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
实施例3
将20公斤聚丙烯PP S900、20公斤聚丙烯PP AW191、20公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7467、31公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、7公斤苯乙烯类弹性体SEBS 6006、0.7公斤热稳定剂1010、0.7公斤热稳定剂1076、0.6公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.911 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 9.7 |
| 23℃拉伸断裂强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 12.4 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 1200 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 93 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 178 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
实施例4
将20公斤聚丙烯PP S900、20公斤聚丙烯PP AW191、20公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7467、31公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、7公斤苯乙烯类弹性体SBS LG503P、0.7公斤热稳定剂1010、0.7公斤热稳定剂1076、0.6公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.909 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 9.9 |
| 23℃拉伸断裂强度 | Mpa | ISO 527-2/5A/50 | 12.7 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 100 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 91 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 169 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
实施例5
将20公斤聚丙烯PP S900、20公斤聚丙烯PP AW191、20公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7467、31公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、7公斤苯乙烯类弹性体SEBS 6154、0.7公斤热稳定剂1010、0.7公斤热稳定剂1076、0.6公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.909 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 9.6 |
| 23℃拉伸断裂强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 12.9 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 120 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 95 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 175 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
实施例6
将20公斤聚丙烯PP S900、20公斤聚丙烯PP AW191、20公斤乙烯-辛烯共聚物POE 7467、31公斤乙烯-丙烯-丁二烯弹性体EPDM 505、7公斤苯乙烯类弹性体SIS 1162P、0.7公斤热稳定剂1010、0.7公斤热稳定剂1076、0.6公斤耐候剂THT7001在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到TPO热塑性弹性体。
按相应标准测试其性能，列表如下：
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 | 测试结果 |
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 0.907 |
| 23℃熔接痕强度 | MPa | ISO 527-2/5A/50 | 9.8 |
| 23℃拉伸断裂强度 | Mpa | ISO 527-2/5A/50 | 12.5 |
| 23℃断裂伸长率 | % | ISO 527-2/5A/50 | 125 |
| 23℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 99 |
| -40℃撕裂强度 | KN/m | ISO 34 | 179 |
| -40℃弯折性（103次） | / | / | 无裂纹 |
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种TPO热塑性弹性体，其特征在于，所述TPO热塑性弹性体包括如下按重量百分数计算的组分：
聚丙烯 28~60%；
乙烯类弹性体 40~60%；
相容剂 1~10%；
热稳定剂 0~1%；
耐候剂 0~1%；
所述相容剂为苯乙烯类弹性体。
2.一种TPO热塑性弹性体，其特征在于，所述TPO热塑性弹性体由如下按重量百分数计算的组分组成：
聚丙烯 28~60%；
乙烯类弹性体 40~60%；
相容剂 1~10%；
热稳定剂 0~1%；
耐候剂 0~1%；
所述相容剂为苯乙烯类弹性体。
3.根据权利要求1或2所述TPO热塑性弹性体，其特征在于，所述苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SBS、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SIS、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物SEPS中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述TPO热塑性弹性体，其特征在于，所述聚丙烯为熔体流动速率为0.1~30g/10min的均聚聚丙烯或者共聚聚丙烯中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1或2所述TPO热塑性弹性体，其特征在于，所述乙烯类弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丁烯共聚物中的一种或其混合物。
6.权利要求1或2所述TPO热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚丙烯、乙烯类弹性体、相容剂、热稳定剂、耐候剂在双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在220~260℃，挤出造粒，得到产品。
7.根据权利要求6所述TPO热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为40:1。
8.权利要求1或2所述TPO热塑性弹性体在防水卷材中的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于所述防水卷材的应用领域为建筑行业。
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