CN104045959A - 一种热塑性弹性体发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种热塑性弹性体发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：热塑性弹性体30－50份，增塑剂30－45份，聚丙烯15－25份，聚乙烯10－20份，乙丙橡胶5－10份，润滑剂0.5－2份，发泡母粒5－10份，吸氧剂0.1－1份。本发明还提供上述热塑性弹性体发泡材料的一种制备方法。本发明的热塑性弹性体发泡材料可用于二次成型（例如用于牙刷包胶、工具手柄包胶等），也可用于单独成型（例如用于制作瓶塞），其有益效果有：弹性好，抗压缩性能优越，强度高，表面耐刮、防滑；比重小；二次成型时表面无收缩、产品成型饱满；具有良好的吸氧功能，用于食品的密封包装时，有利于食品的保存。

Description

一种热塑性弹性体发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，具体涉及一种热塑性弹性体发泡材料及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer，简称TPE）是一种具有橡胶的高弹性、高强度及高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料，也就是说它同时具有热塑性塑料的加工性能和硫化橡胶的物理性能。热塑性弹性体环保、无毒、安全，有优良的着色性，触感柔软，具有较佳的耐候性、抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，且可以循环使用，降低使用成本。此外，热塑性弹性体生产过程中不需硫化，大大简化了生产流程简化并降低耗能。热塑性弹性体可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。热塑性弹性体由于具有优异的性能，近年来在日用品、电子电器、通讯、汽车行业等领域得到越来越广泛的应用。

然而，现有的热塑性弹性体或者以热塑性弹性体为基础的材料，还存在比重较大、表面耐刮性较差、不具有吸氧功能等不足，这对其在某些领域的推广应用造成极大的制约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性弹性体发泡材料及其制备方法，这种热塑性弹性体发泡材料弹性好，比重较小，表面耐刮、防滑，且具有良好的吸氧功能。采用的技术方案如下：

一种热塑性弹性体发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：热塑性弹性体30－50份，增塑剂30－45份，聚丙烯15－25份，聚乙烯10－20份，乙丙橡胶5－10份，润滑剂0.5－2份，发泡母粒5－10份，吸氧剂0.1－1份。

热塑性弹性体是基础材料。优选上述热塑性弹性体是苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃热塑性弹性体中的一种或两者的组合。更优选上述热塑性弹性体是苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃热塑性弹性体的组合，由于加入聚烯烃热塑性弹性体会影响注塑加工时间，含量越高加工时所需冷却时间越长，优选聚烯烃热塑性弹性体的用量不超过原料总量的5%（重量），这样既可提高材料的韧性和弹性，又可使材料在二次注塑加工中所需的冷却时间合适，确保较高的加工效率。

优选苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为30－35%(重量)、分子量为20－25万。优选苯乙烯类热塑性弹性体的分子结构为线型结构。该苯乙烯类热塑性弹性体硬度为73－75（shore A），300%拉伸应力≥5.0MPa。

优选上述增塑剂是环烷油和白矿油中的一种或者两者的组合。

优选上述发泡母粒由偶氮二甲酰胺（即发泡剂AC）、低密度聚乙烯（LDPE）、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：4－6：1－3：1－3。将偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉及聚烯烃热塑性弹性体按1：4－6：1－3：1－3的重量比例混合，然后加入密炼机中在135－140℃下密炼5－8分钟后，再由挤出机挤出并造粒，即可得到颗粒状的发泡母粒。上述发泡母粒为微孔发泡母粒，材料发泡后具有表面光滑、比重小、弹性好的特点。

优选上述润滑剂是硬脂酸锌和高分子硅酮中的一种或两者的组合。硬脂酸锌对发泡剂（如偶氮二甲酰胺）有促进作用，可促进发泡剂分解，为保证发泡效果，优选硬脂酸锌的用量为偶氮二甲酰胺重量的1－3倍。

上述吸氧剂赋予热塑性弹性体发泡材料良好的吸氧功能。当材料应用于密封类产品（如瓶塞）时，吸氧剂的加入可明显降低密封部分的氧气含量，大大延长所包装产品的保质时间。上述吸氧剂可以是亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或者其中多种的组合。

本发明中聚丙烯和聚乙烯的加入影响材料的基础硬度，通过采用合适配比的聚丙烯和聚乙烯，可调节材料的表面硬度、熔体强度，以保证发泡质量。乙丙橡胶具有极好的弹性，熔体强度很高且易于发泡，并且耐臭氧性、耐化学性优良，有利于保证材料的性能。

本发明还提供上述热塑性弹性体发泡材料的一种制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按比例配备热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂、发泡母粒和吸氧剂；

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400－500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350－430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂的混合物料）；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀，得到热塑性弹性体发泡材料。

得到的热塑性弹性体发泡材料经发泡成型后，得到发泡的热塑性弹性体制品。

步骤（4）中，可将颗粒料和发泡母粒加入慢速混合机中，在50－70转/分钟的速度下混合均匀。

本发明的热塑性弹性体发泡材料可用于二次成型（例如用于牙刷包胶、工具手柄包胶等），也可用于单独成型（例如用于制作瓶塞），其有益效果有：弹性好，抗压缩性能优越，强度高，表面耐刮、防滑；比重小；二次成型时表面无收缩、产品成型饱满；具有良好的吸氧功能，用于食品的密封包装时，有利于食品的保存。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，热塑性弹性体发泡材料的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：热塑性弹性体40份（其中苯乙烯类热塑性弹性体34份、聚烯烃热塑性弹性体6份，苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为32%(重量)、分子量为24万、分子结构为线型结构），增塑剂40份（均为环烷油），聚丙烯20份，聚乙烯15份，乙丙橡胶8份，润滑剂2份（均为硬脂酸锌），发泡母粒8份，吸氧剂0.6份（均为亚硫酸钠）；

上述发泡母粒由偶氮二甲酰胺（即发泡剂AC）、低密度聚乙烯（LDPE）、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：5：2：2。将偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉及聚烯烃热塑性弹性体按1：5：2：2的重量比例混合，然后加入密炼机中在138℃下密炼7分钟后，再由挤出机挤出并造粒，即可得到颗粒状的发泡母粒。

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在450转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在390转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂的混合物料）；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀（可将颗粒料和发泡母粒加入慢速混合机中，在60转/分钟的速度下混合均匀），得到热塑性弹性体发泡材料。

得到的热塑性弹性体发泡材料经发泡成型后，得到发泡的热塑性弹性体制品。得到的制品表面平整，内部无孔洞；采用 ASTM(American Society for Testing and Materials.美国试验与材料协会) D792标准测试，其比重为0.5 g/cm³。用于制作瓶塞，将瓶子密封，使用低氧测定仪检测结果显示，瓶内残余空气的氧气含量由21%降至0.5－0.7%，氧气含量大幅下降。

实施例2

本实施例中，热塑性弹性体发泡材料的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：热塑性弹性体30份（均为苯乙烯类热塑性弹性体，其苯乙烯含量为35%(重量)、分子量为25万、分子结构为线型结构），增塑剂45份（均为白矿油），聚丙烯25份，聚乙烯10份，乙丙橡胶10份，润滑剂0.5份（均为高分子硅酮），发泡母粒8份，吸氧剂0.1份（均为硫代硫酸钠）；

上述发泡母粒由偶氮二甲酰胺（即发泡剂AC）、低密度聚乙烯（LDPE）、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：6： 3：1。将偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉及聚烯烃热塑性弹性体按1：6： 3：1的重量比例混合，然后加入密炼机中在135℃下密炼8分钟后，再由挤出机挤出并造粒，即可得到颗粒状的发泡母粒。

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂的混合物料）；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀（可将颗粒料和发泡母粒加入慢速混合机中，在50转/分钟的速度下混合均匀），得到热塑性弹性体发泡材料。

得到的热塑性弹性体发泡材料经发泡成型后，得到发泡的热塑性弹性体制品。得到的制品表面平整，内部无孔洞；采用 ASTM(American Society for Testing and Materials.美国试验与材料协会) D792标准测试，其比重为0.7 g/cm³。用于制作瓶塞，将瓶子密封，使用低氧测定仪检测结果显示，瓶内残余空气的氧气含量由21%降至0.5－0.7%，氧气含量大幅下降。

实施例3

本实施例中，热塑性弹性体发泡材料的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：热塑性弹性体50份（其中苯乙烯类热塑性弹性体45份、聚烯烃热塑性弹性体5份，苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为30%(重量)、分子量为20万、分子结构为线型结构），增塑剂30份（其中环烷油15份、白矿油15份），聚丙烯15份，聚乙烯20份，乙丙橡胶5份，润滑剂1.6份（其中硬脂酸锌1.4份、高分子硅酮0.2份），发泡母粒10份，吸氧剂1份（其中亚硫酸钾0.5份、亚硫酸氢钠0.5份）；

上述发泡母粒由偶氮二甲酰胺（即发泡剂AC）、低密度聚乙烯（LDPE）、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：5：3：2。将偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉及聚烯烃热塑性弹性体按1：5：3：2的重量比例混合，然后加入密炼机中在140℃下密炼5分钟后，再由挤出机挤出并造粒，即可得到颗粒状的发泡母粒。

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂的混合物料）；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀（可将颗粒料和发泡母粒加入慢速混合机中，在70转/分钟的速度下混合均匀），得到热塑性弹性体发泡材料。

得到的热塑性弹性体发泡材料经发泡成型后，得到发泡的热塑性弹性体制品。得到的制品表面平整，内部无孔洞；采用 ASTM(American Society for Testing and Materials.美国试验与材料协会) D792标准测试，其比重为0.5 g/cm³。用于制作瓶塞，将瓶子密封，使用低氧测定仪检测结果显示，瓶内残余空气的氧气含量由21%降至0.5－0.7%，氧气含量大幅下降。

实施例4

本实施例中，热塑性弹性体发泡材料的制备方法依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：热塑性弹性体45份（其中苯乙烯类热塑性弹性体39份、聚烯烃热塑性弹性体6份，苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为35%(重量)、分子量为25万、分子结构为线型结构），增塑剂35份（均为环烷油），聚丙烯18份，聚乙烯18份，乙丙橡胶6份，润滑剂1.5份（均为硬脂酸锌），发泡母粒6份，吸氧剂0.8份（均为亚硫酸氢钠）；

上述发泡母粒由偶氮二甲酰胺（即发泡剂AC）、低密度聚乙烯（LDPE）、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：5：2：2。将偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉及聚烯烃热塑性弹性体按1：5：2：2的重量比例混合，然后加入密炼机中在136℃下密炼7分钟后，再由挤出机挤出并造粒，即可得到颗粒状的发泡母粒。

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在420转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在400转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料（即热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂的混合物料）；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀（可将颗粒料和发泡母粒加入慢速混合机中，在60转/分钟的速度下混合均匀），得到热塑性弹性体发泡材料。

得到的热塑性弹性体发泡材料经发泡成型后，得到发泡的热塑性弹性体制品。得到的制品表面平整，内部无孔洞；采用 ASTM(American Society for Testing and Materials.美国试验与材料协会) D792标准测试，其比重为0.7g/cm³。用于制作瓶塞，将瓶子密封，使用低氧测定仪检测结果显示，瓶内残余空气的氧气含量由21%降至0.5－0.7%，氧气含量大幅下降。

Claims (10)

1.一种热塑性弹性体发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：热塑性弹性体30－50份，增塑剂30－45份，聚丙烯15－25份，聚乙烯10－20份，乙丙橡胶5－10份，润滑剂0.5－2份，发泡母粒5－10份，吸氧剂0.1－1份。

2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述热塑性弹性体是苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃热塑性弹性体中的一种或两者的组合。

3.根据权利要求2所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述热塑性弹性体是苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃热塑性弹性体的组合，且聚烯烃热塑性弹性体的用量不超过原料总量的5%（重量）。

4.根据权利要求2或3所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述苯乙烯类热塑性弹性体的苯乙烯含量为30－35%(重量)、分子量为20－25万，其分子结构为线型结构。

5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述增塑剂是环烷油和白矿油中的一种或者两者的组合。

6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述发泡母粒由偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体组成，偶氮二甲酰胺、低密度聚乙烯、滑石粉和聚烯烃热塑性弹性体的重量比例为1：4－6：1－3：1－3。

7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述润滑剂是硬脂酸锌和高分子硅酮中的一种或两者的组合。

8.根据权利要求6所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述润滑剂是硬脂酸锌，或者是硬脂酸锌和高分子硅酮的组合，并且硬脂酸锌的用量为偶氮二甲酰胺重量的1－3倍。

9.根据权利要求1所述的热塑性弹性体发泡材料，其特征是：所述吸氧剂是亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或者其中多种的组合。

10.权利要求1所述热塑性弹性体发泡材料的制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按比例配备热塑性弹性体、增塑剂、聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂、发泡母粒和吸氧剂；

（2）将热塑性弹性体和增塑剂加入高速混合机中，在400－500转/分钟的速度下混合，使增塑剂被热塑性弹性体充分吸收；

（3）将聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶、润滑剂和吸氧剂加入步骤（2）的高速混合机中，在350－430转/分钟的速度下混合均匀，得到混合物料；

（4）将混合物料从高速混合机中取出并加入到双螺杆挤出机中共混、挤出，并进行造粒，得到颗粒料；再将得到的颗粒料与发泡母粒混合均匀，得到热塑性弹性体发泡材料。