CN104788876A - 一种纤维增强热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种纤维增强热塑性弹性体及其制备方法，原料的重量百分组成为：SEBS 25~40%、增强纤维10~20%、偶联剂1~5%、聚烯烃树脂15~25%、填充油15~30%、填料1~15%、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力学强度高、弹性和耐摩擦性好、价格低，适用于电线电缆、运动器材、汽车密封条等领域。

Description

一种纤维增强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，尤其涉及一种纤维增强热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体（TPE）是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料。具有环保无污染、适用范围广、弹性好、触感柔软等优点，耐候性、抗疲劳性和耐热性较好，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以与工程塑料包覆二次注塑成型，也可以单独成型，广泛的使用于电子电器、家居、玩具等领域。

TPE弹性性能优异，但拉伸强度很差，因此需要对其进行增强改性。目前，TPE主要是靠加入聚丙烯作为增强材料，从而提高热塑性弹性体的拉伸强度。

然而聚丙烯的对于拉伸强度的提高有限，且加入聚丙烯增强后的热塑性弹性体弹性下降较大，因此TPE目前的应用也主要限定于一些对强度和弹性要求不高的领域。对于一些需要高弹性，同时需要很高强度的应用领域，采用传统的聚丙烯增强达不到使用要求，一定程度上限制了热塑性弹性体的应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种纤维增强热塑性弹性体,其力学强度高、弹性和耐摩擦性好、成本低。

同时，本发明还提供了一种纤维增强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：

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SEBS                      25~40%

增强纤维                10~20%

偶联剂                    1~5%

聚烯烃树脂             15~25%

填充油                    15~30%

填料                        1~15%

抗氧剂                    0.2~1%

润滑剂                    0.3~1.2%。

优选的，所述的增强纤维为短纤玻璃纤维、碳纤维、硼纤维中的至少一种。

优选的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

优选的，所述的聚烯烃树脂为无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的至少一种。

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，所述的填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、云母粉、高岭土中的至少一种。

优选的，所述的抗氧剂为主抗氧剂1010、主抗氧剂1076、主抗氧剂1098中的任意一种和辅助抗氧剂168按1:1-1:4的比例混合。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的至少一种。

上述的纤维增强热塑性弹性体，其制备的工艺步骤如下：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、增强纤维、偶联剂加入高混机，搅拌10~60min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌20~50min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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160~180℃，二区温度为180~200℃，三区温度为200~220℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，喂料速度为10~150转/分钟，螺杆转速为50~300转/分钟。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明制备的热塑性弹性体，加入了增强纤维，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和耐摩擦性。加入了偶联剂，增加了填料、增强纤维和SEBS之间的相容性，使材料在具备较高力学强度的同时，相容性也得到大幅度提升。本发明制得的热塑性弹性体力学强度高、弹性和耐摩擦性好、价格低，适用于电线电缆、运动器材、汽车密封条等领域。

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。

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：

SEBS                       25~40%

增强纤维                 10~20%

偶联剂                    1~5%

聚烯烃树脂              15~25%

填充油                     15~30%

填料                        1~15%

抗氧剂                     0.2~1%

润滑剂                     0.3~1.2%。

制备的工艺步骤如下:

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、增强纤维、偶联剂加入高混机，搅拌10~60min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌20~50min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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160~180℃，二区温度为180~200℃，三区温度为200~220℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，喂料速度为10~150转/分钟，螺杆转速为50~300转/分钟。

本发明制备的纤维增强热塑性弹性体，具有力学强度高、弹性和耐摩擦性好、成本低的优点。

实施例1

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 40%、短纤玻璃纤维10%、硅烷偶联剂1%、无规共聚聚丙烯15%、饱和直链烷烃油30%、碳酸钙3.5%、主抗氧剂1010 0.1%、辅助抗氧剂168 0.1%、硬脂酸锌0.3%。

实施例1的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、短纤玻璃纤维和硅烷偶联剂加入高混机，搅拌10min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌20min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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160℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为180℃，机头温度为160℃，喂料速度为10转/分钟，螺杆转速为50转/分钟。

实施例2

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 25%、碳纤维20%、铝酸酯偶联剂5%、均聚聚丙烯25%、环烷烃油15%、滑石粉7.8%、主抗氧剂1076 0.2%、辅助抗氧剂168 0.8%、硬脂酸钙1.2%。

实施例2的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、碳纤维和铝酸酯偶联剂加入高混机，搅拌60min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌50min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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180℃，二区温度为200℃，三区温度为220℃，四区温度为240℃，五区温度为220℃，机头温度为180℃，喂料速度为150转/分钟，螺杆转速为300转/分钟。

实施例3

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 25%、硼纤维15%、钛酸酯偶联剂3%、高密度聚乙烯18.6%、饱和直链烷烃油22%、硫酸钡15%、主抗氧剂1098 0.2%、辅助抗氧剂168 0.4%、芥酸酰胺0.8%。

实施例3的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、硼纤维和钛酸酯偶联剂加入高混机，搅拌35min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌35min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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℃，二区温度为190℃，三区温度为210℃，四区温度为230℃，五区温度为200℃，机头温度为17℃，喂料速度为80转/分钟，螺杆转速为175转/分钟。

实施例4

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 37%、碳纤维12%、铝酸酯偶联剂2%、低密度聚乙烯20%、环烷烃油27%、云母粉1%、主抗氧剂1076 0.2%、辅助抗氧剂168 0.2%、硬脂酸钙0.6%。

实施例4的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、碳纤维和铝酸酯偶联剂剂加入高混机，搅拌15min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌25min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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160~180℃，二区温度为185℃，三区温度为205℃，四区温度为225℃，五区温度为185℃，机头温度为165℃，喂料速度为25转/分钟，螺杆转速为80转/分钟。

实施例5

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 28%、硼纤维12%、钛酸酯偶联剂5%、均聚聚丙烯20%、饱和直链烷烃油25%、高岭土9%、主抗氧剂1098 0.3%、辅助抗氧剂168 0.3%、芥酸酰胺0.4%。

实施例5的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、硼纤维和钛酸酯偶联剂加入高混机，搅拌50min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌40min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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175℃，二区温度为195℃，三区温度为215℃，四区温度为235℃，五区温度为215℃，机头温度为175℃，喂料速度为130转/分钟，螺杆转速为250转/分钟。

实施例6

一种纤维增强热塑性弹性体，基本配方和重量比组成为：SEBS 34%、短纤玻璃纤维16%、硅烷偶联剂2%、高密度聚乙烯18%、饱环烷烃油15%、滑石粉13%、主抗氧剂1010 0.2%、辅助抗氧剂168 0.8%、硬脂酸锌1%。

实施例6的制备工艺：

（1）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、短纤玻璃纤维和硅烷偶联剂加入高混机，搅拌30min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌40min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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℃，二区温度为190℃，三区温度为210℃，四区温度为230℃，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200转/分钟。

对比例1

与实施例1不同的是，对比例1中，改性过程不加短纤玻璃纤维和硅烷偶联剂，其它条件不变。

性能测试

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。测试结果见表1所示：

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，压缩永久变形降低，耐摩擦性能提高。从以上数据说明，本发明制备的热塑性弹性体具有良好的力学强度、弹性和耐摩擦性。

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)

1.一种纤维增强热塑性弹性体，其特征在于，基本配方和重量比组成为：

SEBS                     25~40%

增强纤维                10~20%

偶联剂                    1~5%

聚烯烃树脂             15~25%

填充油                    15~30%

填料                       1~15%

抗氧剂                    0.2~1%

润滑剂                    0.3~1.2%。

2.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述的增强纤维为短纤玻璃纤维、碳纤维、硼纤维中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述的聚烯烃树脂为无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的至少一种。

5. 根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，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所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述的填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、云母粉、高岭土中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述的抗氧剂为主抗氧剂1010、主抗氧剂1076、主抗氧剂1098中的任意一种和辅助抗氧剂168按1:1-1:4的比例混合。

8.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性弹性体，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的纤维增强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）按重量配比称取好配方中的原料，将SEBS、增强纤维、偶联剂加入高混机，搅拌10~60min，混合均匀；

（2）将余下的其它原料与步骤（1）中混合好的原料一起加入高混机中，搅拌20~50min，混合均匀；

（3）将步骤（2）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160~180℃，二区温度为180~200℃，三区温度为200~220℃，四区温度为220~240℃，五区温度为180~220℃，机头温度为160~180℃，喂料速度为10~150转/分钟，螺杆转速为50~300转/分钟。