CN105175977B - 一种低析出透明tpe弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低析出透明TPE弹性体，所述TPE弹性体按质量分数由以下原料组成：SEBS 40～78.5%；聚丙烯基弹性体20～58.5%；α‑甲基苯乙烯聚合物1～5%；二乙酰环氧植物油酸甘油酯0.5～2%；其中，所述二乙酰环氧植物油酸甘油酯的化学结构式为：

Description

一种低析出透明TPE弹性体及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性弹性体及其制备方法，具体涉及一种低析出透明TPE弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)是一种兼具橡胶弹性和热塑性塑料加工性能的弹性体。与传统的热固性橡胶相比，热塑性弹性体具有成型加工简单、材料可重复使用、性价比高、对环境污染小等优点，现已广泛应用于医疗、汽车、家电和电动工具等领域。

DOP增塑PVC软质弹性体在医疗行业特别是一次性输液器领域应用广泛。然而，由于DOP存在析出的可能，当其进入人体后可能对生殖系统产生潜在毒害。欧美国家对PVC输液器材的应用提出了很多的限制，并逐步采用苯乙烯类弹性体(SEBS)进行取代。

用于医疗行业的SEBS类弹性体一般采用聚丙烯(PP)、SEBS及增塑剂（主要是环烷油或石蜡油）；一般情况下，往往需要添加30%以上的增塑剂，而当增塑剂的含量超过与SEBS、PP的极限相容量时，增塑剂容易从材料中迁移，并扩散到药液中，也会对人体产生潜在的危害；因此，研究和开发低析出的医疗级热塑性弹性体对于解决医疗行业用热塑性弹性体，提高材料的使用安全性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低析出透明TPE弹性体，本发明采用低分子量的α-甲基苯乙烯共聚物作为流动改性剂、二乙酰环氧植物油酸甘油酯作为脱模剂和爽滑剂，本发明的配方制备得到的低析出透明TPE弹性体具有透明度高、流动性好和健康安全等优点，在医疗卫生领域具有广泛的应用前景。

本发明的另一目的在于提供上述TPE弹性体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述TPE弹性体在医疗卫生行业中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低析出透明TPE弹性体，所述TPE弹性体按质量分数由以下原料组成：

SEBS 40～78.5%；

聚丙烯基弹性体 20～58.5%；

α-甲基苯乙烯聚合物 1～5%；

二乙酰环氧植物油酸甘油酯 0.5～2%；

其中，所述二乙酰环氧植物油酸甘油酯的化学结构式为：

。

本发明使用聚丙烯基弹性体来替换现有技术中常用的聚丙烯，在配方中起到调节材料硬度和降低成本的作用，并且不需要加入增塑剂，在源头上避免使用增塑剂，从而解决了增塑剂析出的技术问题；本发明使用α-甲基苯乙烯聚合物作为流动改性剂，其与SEBS和聚丙烯弹性体都具有良好的相容性，能显著改善材料的加工流动性并且降低成本；本发明还选用二乙酰环氧植物油酸甘油酯，其同时含有乙酰基和环氧基，与配方中的聚丙烯基弹性体和SEBS等组分具有一定的相容性，又不完全相容，本发明正是利用二乙酰环氧植物油酸甘油酯与配方中其它原料不完全相容的特性使得在TPE弹性体的成模过程中，二乙酰环氧植物油酸甘油酯能够迁移到TPE弹性体表面，利用其脱模和爽滑的作用将TPE弹性体和模具分离，从而起到脱模和爽滑的作用。

优选地，所述聚丙烯基弹性体为丙烯和α-烯烃的共聚物，所述α-烯烃的含量为3～8%，发明人发现当聚丙烯基弹性体的α-烯烃含量在此范围之内时，具有较佳的硬度和透明度。

优选地，所述α-烯烃为丁烯、戊烯或辛烯中的一种或几种。

优选地，所述聚丙烯基弹性体的邵A硬度为60～90，此硬度范围之内的聚丙烯基弹性体制备得到的TPE弹性体能够满足医用级弹性体的硬度要求。

优选地，所述α-甲基苯乙烯聚合物为α-甲基苯乙烯的低聚物，所述α-甲基苯乙烯的低聚物由6～8个重复单元组成，α-甲基苯乙烯的分子量太高，其作为流动改性剂的效果则会大幅下降，同时过高的分子量也会影响产品的透明度。

优选地，所述SEBS为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物，其数均分子量为5000～20000，所述苯乙烯嵌段的含量为30～45%；在本发明中，当苯乙烯嵌段的含量过高时，其折射率与聚丙烯基弹性体的折射率相差过大，产品的透明度会显著下降。

本发明还提供了上述低析出透明TPE弹性体的制备方法，所述TPE弹性体采用密炼工艺或双螺杆挤出工艺制备。

优选地，所述密炼工艺的具体步骤如下：

S1：按配方配料，然后采用混合机将各组分预先混合均匀；

S2：采用密炼机密炼进行熔融混炼，密炼温度为160～200℃、时间为3～10min；

S3：采用挤出机造粒，挤出温度为160～230℃，主机转速为50～400rpm。

优选地，所述双螺杆挤出工艺的具体步骤如下：

S1：按配方配料，然后采用混合机将各组分预先混合均匀；

S2：采用双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒，温度为160～230℃，主机转速为10～400rpm。

本发明还提供了上述TPE弹性体在医疗卫生行业中的应用，优选地，所述应用为低析出透明TPE弹性体在输液器材料中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明采用聚丙烯基弹性体取代现有技术中常用的聚丙烯来调节TPE弹性体的硬度，无需添加环烷油和石蜡油，避免了有毒有害物质的析出；

（2）本发明采用α-甲基苯乙烯聚合物作为流动改性剂，其与配方中的SEBS和聚丙烯基弹性体具有优异的相容性，流动改性效果好，并且不影响材料的透明度；

（3）本发明采用二乙酰环氧植物油酸甘油酯作为脱模剂和爽滑剂，其来源于植物油脂，无毒性或潜在危害，可被人体吸收分解，在较少添加量的条件下即具有较好的爽滑和脱模效果、同时具有绿色环保、健康安全等优点，可广泛应用于医疗卫生行业中，尤其是可广泛应用于输液器材料中。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述，这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。以下各实施例中，所述聚丙烯基弹性体的商品牌号为VISTAMAXX6201F，购自EON公司；α-甲基苯乙烯聚合物为MS-80树脂，其购自上海马门溶剂油厂；其它原料及试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。

实施例1

准确称取58.5份SEBS 6151、40份聚丙烯基弹性体、1份α-甲基苯乙烯聚合物、0.5份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用双螺杆挤出机融混炼、挤出造粒；双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

实施例2

准确称取40份SEBS 6151、58.5份聚丙烯基弹性体、1份α-甲基苯乙烯聚合物、0.5份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用双螺杆挤出机融混炼、挤出造粒；双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

实施例3

准确称取78.5份SEBS 6151、20份聚丙烯基弹性体、1份α-甲基苯乙烯聚合物、0.5份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用双螺杆挤出机融混炼、挤出造粒；双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

实施例4

准确称取73份SEBS 6154、20份聚丙烯基弹性体、5份α-甲基苯乙烯聚合物、2份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用密炼机在温度180～200℃、转速30rpm的条件下进行熔融混炼，然后采用双螺杆挤出造粒，双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

实施例5

准确称取70份SEBS 6154、25份聚丙烯基弹性体、4份α-甲基苯乙烯聚合物、1份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用密炼机在温度180～200℃、转速30rpm的条件下进行熔融混炼，然后采用单螺杆挤出造粒，单螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速100rpm。

对照例1

本对照例的原料与制备方法同实施例1，区别在于本对照例中选用硬脂酸锌替代实施例1中的二乙酰环氧植物油酸甘油酯。

对照例2

本对照例的原料与制备方法同实施例1，区别在于本对照例中选用乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)替代实施例1中的二乙酰环氧植物油酸甘油酯。

对照例3

准确称取50份SEBS 6151、20份聚丙烯、23份石蜡油、5份α-甲基苯乙烯聚合物、2份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用双螺杆挤出机融混炼、挤出造粒；双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

对照例4

准确称取50份SEBS 6154、20份聚丙烯、23份环烷油、5份α-甲基苯乙烯聚合物、2份二乙酰环氧植物油酸甘油酯。然后将上述组分预先混合均匀，采用双螺杆挤出机融混炼、挤出造粒；双螺杆挤出机加热区从下料口至机头的温度依次设定为：160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃，转速500rpm。

将实施例1～5及对照例1～4制备得到的TPE弹性体进行性能测试，测试方法如下，测试结果见表1。

熔融指数按照GB 3682-2000进行测试，温度190℃、载荷5Kg。

硬度采用邵A硬度计按ISO 868测试，延迟时间15s。

拉伸强度和断裂伸长率按ISO 37测试，拉伸速率为500mm/min。

透明度按照GB/T 2410-2008进行。

失重率，即耐析出性能测试：注塑厚度为2mm的标准方板，置入80℃的恒温水槽中，浸泡168h、336h和504h后取出，用滤纸吸干、真空干燥至恒重后测试浸泡前后的质量差△M占初始质量M0的百分比。

表1：

根据表1中的实施例和比较例的力学性能和失重率的比较分析可知，本发明制备得到的TPE弹性体的析出量比对照例大幅下降，具有较优的透明度并且力学性能基本相当；相比之下，对照例1和对照例2分别采用硬脂酸锌和乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)替代本发明中的二乙酰环氧植物油酸甘油酯来制备TPE弹性体，此时制备得到的弹性体的透明度达不到标准；而当选用现有技术常规的制备TPE弹性体的方法时，又往往会出现环烷油和石蜡油的析出，失重率较高，并且析出的环烷油或石蜡油容易从材料中迁移，对人体产生潜在的危害。

Claims (9)

1.一种低析出透明TPE弹性体，其特征在于，所述TPE弹性体按质量分数由以下原料组成：

其中，所述二乙酰环氧植物油酸甘油酯的化学结构式为：

所述聚丙烯基弹性体为丙烯和α-烯烃的共聚物，所述α-烯烃的含量为3～8％。

2.根据权利要求1所述低析出透明TPE弹性体，其特征在于，所述α-烯烃为丁烯、戊烯或辛烯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述低析出透明TPE弹性体，其特征在于，所述聚丙烯基弹性体的邵A硬度为60～90。

4.根据权利要求1所述低析出透明TPE弹性体，其特征在于，所述α-甲基苯乙烯聚合物为α-甲基苯乙烯的低聚物，所述α-甲基苯乙烯的低聚物由6～8个重复单元组成。

5.权利要求1～4任意权利要求所述低析出透明TPE弹性体的制备方法，其特征在于，所述TPE弹性体采用密炼工艺或双螺杆挤出工艺制备。

6.根据权利要求5所述低析出透明TPE弹性体的制备方法，其特征在于，所述密炼工艺的具体步骤如下：

S1：按配方配料，然后采用混合机将各组分预先混合均匀；

S2：采用密炼机密炼进行熔融混炼，密炼温度为160～200℃、时间为3～10min；

S3：采用挤出机造粒，挤出温度为160～230℃，主机转速为50～400rpm。

7.根据权利要求5所述低析出透明TPE弹性体的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出工艺的具体步骤如下：

S1：按配方配料，然后采用混合机将各组分预先混合均匀；

S2：采用双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒，温度为160～230℃，主机转速为10～400rpm。

8.权利要求1～4任意权利要求所述低析出透明TPE弹性体在医疗卫生行业中的应用。

9.根据权利要求8所述低析出透明TPE弹性体在医疗卫生行业中的应用，其特征在于，所述应用为低析出透明TPE弹性体在输液器材料中的应用。