CN104962027A - 一种弹性体合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹性体合金材料及其制备方法，其包括以下步骤：1）按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯的共聚物、纳米级二氧化硅、分散剂、润滑剂、抗氧剂置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；2）将上述混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；3）在将所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。本发明的弹性体合金材料具有优异的抗磨耗性能，流动性好，适用于双层或多层共挤，具有优良的物理机械性能，卫生安全，不含任何有毒有害添加剂，符合相关卫生标准。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种弹性体合金材料及其制备方法。
背景技术
耐磨管道是管道行业中一个十分重要的细分市场，耐磨管道主要用于气力、泵送浆体等物料的输送管道。由于钢管的耐腐蚀性能和耐磨性能都较差，耐磨管道行业一直以来都在寻求新的化学管道以解决对耐磨性能的要求。国外主要采用钢管内衬橡胶或聚氨酯弹性体(TPU)的办法来生产耐磨管，其工艺流程较复杂，工艺要求较高，成本也较高，主要原因是交联橡胶或交联TPU与钢管表面的粘接强度必须依靠非常严格的材料选择和工艺要求来保证。这种钢衬橡胶/TPU的耐磨管道在国内的应用过程中，常因质量不稳定而发生胶层与钢管脱层进而造成管道堵塞的问题，这一问题严重阻碍了衬胶钢管在国内的推广应用。近年来国内研发了多种材质的耐磨管道，如：合金钢管、合金双金属复合管、内衬陶瓷复合管、铸石复合管等，而发展最为迅速的是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管道。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的平均分子量大于150万的热塑性工程塑料。该材料综合性能优越，具有自润滑性、抗冲击性、耐低温、耐腐蚀，耐磨性能优于聚四氟乙烯、尼龙、碳钢等材料，能适应水质液体、固体颗粒、粉体、浆体等的输送。但是，由于UHMWPE的分子量极高，本身几乎不具备流动性能，加工极为困难，用于管道生产的UHMWPE原料实际上都是经过改性处理后的超高改性材料，而在改性过程中加入的各种不同种类和不同用量的添加剂，使市售的UHMWPE管不论是性能还是价格都相距甚远。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易加工、弹性好，既具有优良的物理性能又具有很好的耐磨性能的弹性体合金材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种弹性体合金材料，其包括以下重量份的原料：
所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上。
所述二甲基硅油的分子量在15万以上。
所述润滑剂为硬酯酸钙。
所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成。
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯的共聚物、纳米级二氧化硅、分散剂、润滑剂、抗氧剂置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中造粒机加热温度为180-230℃。
本发明采用以上技术方案，所述乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)具有如下优点：1)高温弹性：OBC比起现有的烯烃弹性体，能在更高的温度保持良好的弹性；2)优越的加工性能：OBC相比传统的烯烃弹性体具有更高的结晶速度，能更快的成型加工；3)优异的弹性：OBC具有与SEBS相媲美的高应变下的回弹性能；4)杰出的压缩形变：在提高温度时，OBC的压缩形变较低，比起其它品种有很大的竞争优势；5)良好的耐磨性：OBC耐磨性改进，提供更佳的耐磨性。乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)与其它各种弹性体相比特点如下：与苯乙烯嵌段共聚物SEBS相比，OBC在相近弹性和柔软的配方中有更低的成本高温性能的改进，优异的耐候性，重量轻；与乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)相比，OBC更具弹性，更高的耐热，改进的压缩形变；与热塑性动态硫化胶(TPV)相比，OBC提供优异的压缩形变，改进加工性，低成本；OBC能够增强高温下弹性和压缩性能提高耐磨性更快循环时间改进弹性。所述乙烯-辛烯的共聚物(PE-RT)是一种采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种耐热聚乙烯，它采用乙烯和辛烯共聚的方法，通过控制侧链的数量和分布得到独特的网状分子结构，来提高PE管的耐热性。所述纳米二氧化硅(SiO2)，俗称白碳黑，具有强耐磨性，经表面活化处理，可以充分分散到体系当中，利用纳米二氧化硅透光、粒度小，可以使塑料变得更加致密，能提高其透明度、强度、韧性、防水性能和抗老化性能，利用纳米二氧化硅对普通塑料聚乙烯进行改性，使其主要技术指标(吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等)均接近或达到工程塑料尼龙6的性能指标。所述二甲基硅油，俗称硅酮，是一种高润滑材料，起到极佳润滑作用。
本发明的弹性体合金材料具有优异的抗磨耗性能，流动性好，适用于各种通用挤出机，与聚乙烯、聚丙烯等管道料的相容性好，挤出速度匹配，适用于双层或多层共挤，具有优良的物理机械性能，卫生安全，不含任何有毒有害添加剂，符合相关卫生标准。以本发明的弹性体合金材料为内层与高密度聚乙烯(HDPE)共挤出成型的复合管道既保持了HDPE管的易加工性和优良的物理机械性能，又具有很好的耐磨性能。这种管道的问世为耐磨管道行业提供了一种高性价比的新选择。
具体实施方式
为加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种弹性体合金材料，其包括以下重量份的原料：
所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上。
所述二甲基硅油的分子量在15万以上。
所述润滑剂为硬酯酸钙。
所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成。
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯的共聚物、纳米级二氧化硅、分散剂、润滑剂、抗氧剂置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中加热温度为180-230℃。
实施例1
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物66份、乙烯-辛烯的共聚物28份、纳米级二氧化硅3份、分散剂0.35份、润滑剂0.3份、抗氧剂0.35份置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上；所述润滑剂为硬酯酸钙；所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油2份混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；所述二甲基硅油的分子量在15万以上；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中造粒机加热温度为180-230℃。
实施例2
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物62份、乙烯-辛烯的共聚物30份、纳米级二氧化硅4份、分散剂0.5份、润滑剂0.4份、抗氧剂0.5份置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上；所述润滑剂为硬酯酸钙；所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油2.6份混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；所述二甲基硅油的分子量在15万以上；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中造粒机加热温度为180-230℃。
实施例3
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物70份、乙烯-辛烯的共聚物25份、纳米级二氧化硅2.4份、分散剂0.2份、润滑剂0.2份、抗氧剂0.2份置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上；所述润滑剂为硬酯酸钙；所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油2份混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；所述二甲基硅油的分子量在15万以上；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中造粒机加热温度为180-230℃。
实施例4
一种弹性体合金材料制备方法，其包括以下步骤：
1)按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物67份、乙烯-辛烯的共聚物27份、纳米级二氧化硅2份、分散剂0.4份、润滑剂0.2份、抗氧剂0.4份置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上；所述润滑剂为硬酯酸钙；所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成；
2)将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油3份混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；所述二甲基硅油的分子量在15万以上；
3)将上述步骤2)中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
所述步骤1)中搅拌转速为1000r/min。
所述步骤2)中造粒机加热温度为180-230℃。
对采用上述制备方法制备得到的合金材料进行性能测试，结果如下表：
从上表可以看出，本发明的弹性体合金材料具有优异的抗磨耗性能，流动性好，适用于各种通用挤出机，与聚乙烯、聚丙烯等管道料的相容性好，挤出速度匹配，适用于双层或多层共挤，具有优良的物理机械性能，卫生安全，不含任何有毒有害添加剂，符合相关卫生标准。以本发明的弹性体合金材料为内层与高密度聚乙烯(HDPE)共挤出成型的复合管道既保持了HDPE管的易加工性和优良的物理机械性能，又具有很好的耐磨性能。这种管道的问世为耐磨管道行业提供了一种高性价比的新选择。
Claims (9)
1. 一种弹性体合金材料，其特征在于：其包括以下重量份的原料：
乙烯-辛烯嵌段共聚物 62-70份；
乙烯-辛烯的共聚物 25-30份；
纳米级二氧化硅 2-4份；
二甲基硅油 2-3份；
分散剂 0.2-0.5份；
润滑剂 0.2-0.4份；
抗氧剂 0.2-0.5份。
2. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料，其特征在于：所述乙烯-辛烯嵌段共聚物的分子量在20万以上。
3. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料，其特征在于：所述二甲基硅油的分子量在15万以上。
4. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料，其特征在于：所述润滑剂为硬酯酸钙。
5. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料，其特征在于：所述分散剂为脂肪酸酰胺类化合物。
6. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168按重量份比2：1混合而成。
7. 根据权利要求1所述的一种弹性体合金材料制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）按所述配方中各原料的重量份数称取乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯的共聚物、纳米级二氧化硅、分散剂、润滑剂、抗氧剂置于搅拌机中，在常温下搅拌5-8min混合均匀；
2）将上述步骤1)混合后的原料转移至双螺杆造粒机中加热至熔融状态，再向其中加入配方中所述重量份的二甲基硅油混合均匀，挤出造粒，得到所述的弹性体合金材料母粒；
3）将上述步骤2）中所得的弹性体合金材料母粒置于挤出机中，通过挤出机挤出成型得到所述的弹性体合金材料。
8. 根据权利要求7所述的一种一种弹性体合金材料制备方法，其特征在于：所述步骤1）中搅拌转速为1000r/min。
9. 根据权利要求7所述的一种一种弹性体合金材料制备方法，其特征在于：所述步骤2）中造粒机加热温度为180-230℃。
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