CN104530627A - 一种高熔体强度热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高熔体强度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30~50%、聚苯乙烯20~30%、多官能团支化剂1~10%、单官能团环氧化合物1~10%、填充油10~25%、纳米填料5~15%、抗氧剂0.2~1%、润滑剂0.3~1.2%。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，将混合后的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒。本发明制备的热塑性弹性体，熔体强度高、弹性好、挤出成型性能优异、成本低，可适用于电线电缆、卫浴软管和耳机线材等领域。

Description

一种高熔体强度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，尤其涉及一种高熔体强度热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体由于兼有橡胶的高弹性和塑料的加工可塑性，成为了最受欢迎的材料之一。它不仅具有优异的耐老化性能，较好的力学性能，对臭氧、紫外线、电弧具有良好的耐受性，还具有良好的耐油、耐化学品腐蚀性以及优异的耐低温性，其产品被广泛应用于电子产品、卫浴等领域。

聚苯乙烯是热塑性弹性体加工成型的基材之一，具有诸多的优点，其力学性能好、密度低、表面爽滑、手感柔软、加工工艺简单、耐寒和耐热性能优异。

但是，常规的聚苯乙烯由于分子链为线型结构，支化度低，软化点与熔点接近，当温度高于熔点后，其熔体强度和熔体黏度急剧下降。而热塑性弹性体的挤出成型对熔体强度要求又特别高，聚苯乙烯的熔体强度很难达到要求，从而增加了挤出成型的难度，极大地限制了热塑性弹性体的应用范围。因此，需要通过提高聚合物的熔体强度来改善其加工性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种高熔体强度热塑性弹性体,其熔体强度高、弹性好、挤出成型性能优异、成本低。

同时，本发明还提供了一种高熔体强度热塑性弹性体的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物            30~50%

聚苯乙烯                    20~30%

多官能团支化剂              1~10%

单官能团环氧化合物          1~10%

填充油                      10~25%

纳米填料                    5~15%

抗氧剂                      0.2~1%

润滑剂                      0.3~1.2%。

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）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的至少一种。

优选的，所述的多官能团支化剂为二羧酸甘油酯、三软脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的至少一种。

优选的，所述的单官能团环氧化合物为环氧癸烷、环氧己烷、环氧十六烷中的至少一种。

优选的，所述的填充油为饱和直链烷烃油、环烷烃油中的至少一种。

优选的，所述的纳米填料为纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米硫酸钡中的至少一种。

优选的，所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四[β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、EBS、聚硅酮、芥酸酰胺中的至少一种。

上述的高熔体强度热塑性弹性体，其制备的工艺步骤如下：

a：按重量配比称取好配方中的原料，将苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯和填充油加入高混机，搅拌20~60min，混合均匀；

b：将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌10~40min，混合均匀；

c：将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为170~200℃，二区温度为190~210℃，三区温度为210~230℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，停留时间为1~3min，压力为10~16MPa。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明采用共混改性的方式，通过将多官能团支化剂和单官能团环氧化合物加入原料中一起挤出加工，提高了聚苯乙烯分子链的支化度，从而提高了聚苯乙烯的熔体强度。在保证熔体稳定性的基础上，改善了热塑性弹性体的挤出成型性能，工艺简单，成本低。本发明制得的热塑性弹性体，熔体强度高、弹性好，可适用于电线电缆、卫浴软管和耳机线材等领域。

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。

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物            30~50%

聚苯乙烯                    20~30%

多官能团支化剂              1~10%

单官能团环氧化合物          1~10%

填充油                      10~25%

纳米填料                    5~15%

抗氧剂                      0.2~1%

润滑剂                      0.3~1.2%。

制备的工艺步骤如下:

a：按重量配比称取好配方中的原料，将苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯和填充油加入高混机，搅拌20~60min，混合均匀；

b：将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌10~40min，混合均匀；

c：将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为170~200℃，二区温度为190~210℃，三区温度为210~230℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，停留时间为1~3min，压力为10~16MPa。

本发明制备的热塑性弹性体，具有熔体强度高、弹性好、挤出成型性能优异、成本低的优点。

实施例1

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SEBS30%、聚苯乙烯30%、二羧酸甘油酯1%、环氧癸烷1%、饱和直链烷烃油25%、纳米碳酸钙12.5%、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚0.2%、硬脂酸锌0.3%。

实施例1的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、聚苯乙烯和饱和直链烷烃油加入高混机，搅拌20min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌10min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为180℃，机头温度为160℃，停留时间为1min，压力为10MPa。

实施例2

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SIS50%、聚苯乙烯20%、三软脂酸甘油酯10%、环氧己烷2.8%、环烷烃油10%、纳米滑石粉5%、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚1%、EBS1.2%。

实施例2的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SIS、聚苯乙烯和环烷烃油加入高混机，搅拌60min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌40min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，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230℃，五区温度为220℃，机头温度为180℃，停留时间为3min，压力为16MPa。

实施例3

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SEBS40%、聚苯乙烯25%、三硬脂酸甘油酯5%、环氧十六烷3.7%、饱和直链烷烃油10%、纳米硫酸钡15%、四[β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6%、聚硅酮0.7%。

实施例3的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、聚苯乙烯和饱和直链烷烃油加入高混机，搅拌40min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌25min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，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℃，停留时间为2min，压力为13MPa。

实施例4

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SIS37%、聚苯乙烯28%、三软脂酸甘油酯2%、环氧己烷3%、环烷烃油18%、纳米滑石粉10%、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚0.8%、芥酸酰胺1.2%。

实施例4的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SIS、聚苯乙烯和环烷烃油加入高混机，搅拌25min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌13min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为175℃，二区温度为195℃，三区温度为215℃，四区温度为220℃，五区温度为185℃，机头温度为165℃，停留时间为1min，压力为11MPa。

实施例5

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SIS48%、聚苯乙烯22%、三硬脂酸甘油酯8%、环氧十六烷2%、饱和直链烷烃油12%、纳米硫酸钡7%、四[β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4%、芥酸酰胺0.6%。

实施例5的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SIS、聚苯乙烯和饱和直链烷烃油加入高混机，搅拌50min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌35min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒。设定双螺杆挤出机的一区温度为190℃，二区温度为210℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为210℃，机头温度为170℃，停留时间为2min，压力为15MPa。

实施例6

一种高熔体强度热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SEBS36%、聚苯乙烯24%、二羧酸甘油酯5%、环氧癸烷5%、环烷烃油14%、纳米碳酸钙5%、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚0.6%、硬脂酸锌0.4%。

实施例6的制备工艺：按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、聚苯乙烯和环烷烃油加入高混机，搅拌35min，混合均匀。接着将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌28min，混合均匀。最后将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，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220℃，四区温度为240℃，五区温度为220℃，机头温度为180℃，停留时间为3min，压力为16MPa。

对比例1

与实施例1不同的是，对比例1中，改性过程不加二羧酸甘油酯和环氧癸烷，其它条件不变。

性能测试

熔体强度：熔体强度可采用熔体黏度表征，采用ARES-2KFRTN-FCOHR流变仪测定。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。测试结果见表1所示：

表1

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的熔体强度有明显的提高，压缩永久变形降低。从以上数据说明，本发明制备的热塑性弹性体具有良好的弹性和熔体强度。

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 (9)

1.一种高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于，基本配方和重量比组成为：

苯乙烯嵌段共聚物            30~50%

聚苯乙烯                    20~30%

多官能团支化剂              1~10%

单官能团环氧化合物          1~10%

填充油                      10~25%

纳米填料                    5~15%

抗氧剂                      0.2~1%

润滑剂                      0.3~1.2%。

2.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，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）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述的多官能团支化剂为二羧酸甘油酯、三软脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述的单官能团环氧化合物为环氧癸烷、环氧己烷、环氧十六烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述的填充油为饱和直链烷烃油、环烷烃油中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述的纳米填料为纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米硫酸钡中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四[β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、EBS、聚硅酮、芥酸酰胺中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的高熔体强度热塑性弹性体的制备方法，其特征是制备的工艺步骤如下：

a：按重量配比称取好配方中的原料，将苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯和填充油加入高混机，搅拌20~60min，混合均匀；

b：将余下的其它原料与步骤a中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌10~40min，混合均匀；

c：将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：设定双螺杆挤出机的一区温度为170~200℃，二区温度为190~210℃，三区温度为210~230℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，停留时间为1~3min，压力为10~16MPa。