CN104497468A

CN104497468A - 一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体及其制备方法

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Publication number: CN104497468A
Application number: CN201510025442.6A
Authority: CN
Inventors: 胡运冲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明公开一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体及其制备方法，原料的重量百分组成为：苯乙烯嵌段共聚物30~60%，硫化橡胶粉末20~30%，耐热树脂 1~10%，矿物油10~30%，矿物填充剂 1~20%，抗氧剂 0.1~1%，润滑剂 0.1~1.5%。本发明的制备方法是按重量配比称取原料配方中的材料，混合均匀，将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。本发明制备的苯乙烯类热塑性弹性体，力学强度高、弹性好、耐热温度高、价格低，可适用于电线电缆和卫浴软管等领域。

Description

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性弹性体领域，尤其涉及一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料，其在常温下显示橡胶的弹性，高温时又能塑化成型的高分子材料，具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收，广泛用于卫浴、家用电器、儿童玩具、运动器材和耳机线材等领域。

热塑性弹性体包括苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)、热塑性聚烯烃弹性体 (TPO)、热塑性聚酯弹性体（TPEE）和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。TPS由于价格低，加工工艺简单，仅需要普通的双螺杆挤出机就可以加工，其断裂伸长率高、硬度范围宽、电绝缘性和耐候性好、耐腐蚀，是目前使用范围最广的一类热塑性弹性体。

然而，TPS的拉伸强度很差，因此TPS目前的应用也主要限定于一些对强度要求不高的领域。而对于像电线电缆、卫浴软管等这类需要很高拉伸强度的应用领域，由于TPS的拉伸强度能均达不到要求，限制了其在这些领域的使用。

目前，TPS主要是靠加入聚丙烯作为增强材料的，然而PP的力学强度高，但其没有弹性。添加量多以后，TPS的弹性会严重下降，从而失去其原有高弹性的特性。且市场上的苯乙烯类热塑性弹性体耐热温度只有70℃左右，存在耐热性能达不到使用要求的不足。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性,其力学强度高、弹性好、耐热温度高、成本低。

同时，本发明还提供了一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物 30~60%

硫化橡胶粉末 20~30%

耐热树脂 1~10%

矿物油 10~30%

矿物填充剂 1~20%

抗氧剂 0.1~1%

润滑剂 0.1~1.5%

优选的，所述的苯乙烯嵌段共聚物为氢化饱和热塑性苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）和氢化饱和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的一种或两种。

优选的，所述的硫化橡胶粉末为顺丁橡胶粉末、丁苯橡胶粉末和三元乙丙橡胶粉末中的一种或任意组合。

优选的，所述的耐热树脂树脂为聚苯醚、聚芳砜、聚醚砜和聚酰亚胺中的一种或任意组合。

优选的，所述的矿物油为饱和直链烷烃油和环烷烃油中的一种或两种。

优选的，所述的矿物填充剂为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、云母粉和高岭土中的一种或任意组合。

优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂1098中的一种或任意组合。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、聚硅酮和芥酸酰胺中的一种或任意组合。

上述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性，其制备的工艺步骤如下：

（1）按重量配比称取原料配方中的材料；

（2）将苯乙烯嵌段共聚物、硫化橡胶粉末与矿物油混合5~40分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合20~60分钟，出料；

（3）将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒；设定双螺杆挤出机的一区温度为170~200℃，二区温度为180~220℃，三区温度为200~240℃，四区温度为210~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，喂料速度为20~200转/分钟，螺杆转速为50~500转/分钟。

本发明原材料组分是以苯乙烯嵌段共聚物为基材配合硫化橡胶粉末、矿物油、矿物填充剂、抗氧剂和润滑剂等。与现有技术相比，加入了硫化橡胶粉末，在保持热塑性弹性体原有高弹性的基础上，提高了材料的拉伸强度。加入耐热树脂，提高了材料的耐热性能，进一步拓宽了本发明的使用范围。本发明制得的热塑性弹性体力学强度高、弹性好、耐热温度高、价格低，适用于电线电缆和卫浴软管等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性，基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物 30~60%

硫化橡胶粉末 20~30%

耐热树脂 1~10%

矿物油 10~30%

矿物填充剂 1~20%

抗氧剂 0.1~1%

润滑剂 0.1~1.5%。

制备的工艺步骤如下:

（1）按重量配比称取原料配方中的材料；

本发明制备的苯乙烯类热塑性弹性体，力学强度高、弹性好、耐热温度高、价格低。

实施例1

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 60%，顺丁橡胶粉末20%，聚苯醚4%，饱和直链烷烃油10%，碳酸钙5%，抗氧剂1010 0.1%，硬脂酸锌0.9%。

实施例1的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SEBS、顺丁橡胶粉末与饱和直链烷烃油混合5分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合20分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为170℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为210℃，五区温度为180℃，机头温度为160℃，喂料速度为20转/分钟，螺杆转速为50转/分钟。

实施例2

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 30%，三元乙丙橡胶粉末30%，聚醚砜 1%，饱和直链烷烃油18%，硫酸钡 20%，抗氧剂1098 0.3%，芥酸酰胺0.7%。

实施例2的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SIS、丁苯橡胶粉末与环烷烃油混合40分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合60分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为200℃，二区温度为220℃，三区温度为240℃，四区温度为240℃，五区温度为220℃，机头温度为180℃，喂料速度为200转/分钟，螺杆转速为500转/分钟。

实施例3

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SIS 50%，丁苯橡胶粉末26.5%，聚芳砜10%，环烷烃油10%，滑石粉1%，抗氧剂1076 1%，聚硅酮1.5%。

实施例3的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SEBS、三元乙丙橡胶粉末与饱和直链烷烃油混合10分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合30分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为185℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为225℃，五区温度为200℃，机头温度为170℃，喂料速度为100转/分钟，螺杆转速为300转/分钟。

实施例4

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SIS 35%，丁苯橡胶粉末20%，聚酰亚胺10%，环烷烃油30%，云母粉4%，抗氧剂1076 0.9%，聚硅酮0.1%。

实施例4的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SIS、丁苯橡胶粉末与环烷烃油混合40分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合60分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为180℃，二区温度为190℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为210℃，机头温度为170℃，喂料速度为200转/分钟，螺杆转速为500转/分钟。

实施例5

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 45%，三元乙丙橡胶粉末25%，聚芳砜5%，环烷烃油13.8%，硫酸钡10%，抗氧剂1098 0.5%，芥酸酰胺0.7%。

实施例5的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SEBS、三元乙丙橡胶粉末与环烷烃油混合5分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合20分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为230℃，四区温度为240℃，五区温度为220℃，机头温度为180℃，喂料速度为80转/分钟，螺杆转速为200转/分钟。

实施例6

一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SIS 33%，顺丁橡胶粉末22%，聚醚砜5%，饱和直链烷烃油30%，高岭土 8%，抗氧剂1098 0.8%，硬脂酸锌1.2%。

实施例6的制备工艺：分别按上述各配比取原料组分，将SIS、顺丁橡胶粉末与饱和直链烷烃油混合40分钟，接着余下的物料加入混料机中一起混合60分钟，出料。将混合后的物料送入双螺杆挤出机加料斗中，经双螺杆高速剪切、挤出、拉条、冷却、造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为180℃，二区温度为210℃，三区温度为230℃，四区温度为230℃，五区温度为180℃，机头温度为180℃，喂料速度为150转/分钟，螺杆转速为400转/分钟。

对比例1

与实施例1不同的是，对比例1中，改性过程中不加顺丁橡胶粉末，其它条件不变。

对比例2

与实施例1不同的是，对比例2中，硫化橡胶粉末改为相同质量份数的聚丙烯，其它条件不变。

对比例3

与实施例1不同的是，对比例3中，改性过程不加聚苯醚，其它条件不变。

性能测试

硬度采用邵氏硬度仪测试，按照美国材料实验协会标准ASTMD-2240检测。拉伸强度采用拉力试验机测试，按照美国材料实验协会标准ASTMD-412检测。压缩永久变形采用压缩永久变形测试仪测试，按照美国材料实验协会标准ASTMD-395检测。热变形温度采用维卡软化点测试仪测试。测试结果见表1所示：

表1

性能	邵氏硬度（shore A）	拉伸强度（MPa）	压缩永久变形(%)	热变形温度（℃）
					实施例1	87	9.7	8.3	98
实施例2	83	10.5	4.1	95
					实施例3	85	10.1	6.6	104
实施例4	88	9.5	9.5	106
					实施例5	82	10.7	3.3	104
实施例6	84	9.6	8.2	99
					对比例1	65	5.2	10.7	96
对比例2	88	9.6	22.4	97
					对比例3	86	9.5	9.1	71

从表1中可以看出，对比实施例1-6和对比例1，实施例1-6的拉伸强度有明显的提高。对比实施例1-6和对比例2，实施例1-6在达到同样拉伸强度的情况下，仍然具有很低的压缩永久变形，而对比例2的压缩永久变形则较大。对比实施例1-6和对比例3，实施例1-6的热变形温度较对比例3有大幅度提高。从以上数据说明，本发明制备的苯乙烯类热塑性弹性具有良好的力学性能、弹性和耐热性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物 30~60%

硫化橡胶粉末 20~30%

耐热树脂 1~10%

矿物油 10~30%

矿物填充剂 1~20%

抗氧剂 0.1~1%

润滑剂 0.1~1.5%。

2.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的苯乙烯嵌段共聚物为氢化饱和热塑性苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的硫化橡胶粉末为顺丁橡胶粉末、丁苯橡胶粉末和三元乙丙橡胶粉末中的一种或任意组合。

4.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的耐热树脂为聚苯醚、聚芳砜、聚醚砜和聚酰亚胺中的一种或任意组合。

5.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的矿物油为饱和直链烷烃油和环烷烃油中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的矿物填充剂为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、云母粉和高岭土中的一种或任意组合。

7.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂1098中的一种或任意组合。

8.根据权利要求1所述的高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、聚硅酮和芥酸酰胺中的一种或任意组合。

9.根据权利要求1所述的一种高强度耐热苯乙烯类热塑性弹性体的制备方法，其特征是制备的工艺步骤如下：

（1）按重量配比称取原料配方中的材料；