CN105255202A - 耐磨、高回弹率的粘附pp用tpe脚轮材料及制备方法 - Google Patents

耐磨、高回弹率的粘附pp用tpe脚轮材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料及制备方法，该材料由以下重量比的原材料组成：苯乙烯类弹性体80～120，填充油20~160，聚烯烃弹性体0~100，聚丙烯5~80，动态硫化弹性体0~120，聚氨酯0~100，相容剂0~80，耐磨剂0~16，润滑剂0~8，抗氧剂1~6。本发明材料硬度在邵氏55A至85A之间，断裂伸长率大于450%，回弹率大于90%；经脚轮测试，可载重160Kg，5mm障碍，间隔1m，行走时间大于120min，不脱开，不变形；另外还具有耐候性好，无毒环保等优异性能。

Description

耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体材料领域；具体地说是一种粘附PP用TPE脚轮材料。
背景技术
热塑性弹性体材料是近年来发展起来的新型材料，与传统的橡胶弹性体相比较，热塑性弹性体材料不需要硫化，即拥有着优异的弹性，因此其可以采用塑料的简单加工方式，如注塑成型、挤出成型等，且可重复利用，属于无毒环保类材料。随着近几年合成材料的技术不断的发展，新型的热塑性弹性体材料基本具备了与传统橡胶弹性体相媲美的耐老化，耐油、耐低温，耐磨、高弹性等特性，又有着自身的加工快捷的特点，可采用多种塑料加工成型方式，而且制品有着舒适的手感，所以其制品可广泛的应用于运动器材，医疗器械，汽车内饰，工具和玩具等各个领域。
近代随着工业革命的兴起，越来越多的设备需要移动，脚轮也就在全世界应用越来越广泛，各行各业几乎离不开脚轮。到了现代随着科技的不断发展，设备也越来越多功能和高利用率，脚轮就成了不可缺少的部件。脚轮的发展也就更为专业化而成为了一个特殊的行业。一般的脚轮是聚丙烯、聚酰胺等注塑件，但是聚丙烯、聚酰胺弹性差，不具有抗震、减震的功能。弹性体如橡胶、聚氨酯、聚酯弹性体等虽然具有很好的抗震、减震功能，但是其刚性低，不能用于作为承载承重基材使用。因此一般的脚轮是以聚丙烯、聚酰胺为承载承重基材，在外包覆橡胶、聚氨酯等弹性体，以便达到抗震、减震的目的。橡胶、聚氨酯弹性体虽然耐磨性好，但是其与聚丙烯的相容性差，所以包覆困难工艺较复杂。本发明所研发的复合材料与聚丙烯的相容性好，二次注塑即可包覆成型，因此包覆容易工艺简单，而且本发明的材料具有良好的耐磨性、高强度和高回弹率，达到脚轮抗震、减震的同时延长脚轮的使用时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与聚丙烯热粘附性好的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料。
本发明的技术解决方案是：
一种耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：由以下质量份数的组分组成：
苯乙烯类弹性体100
填充油20～160
聚烯烃弹性体0～100
聚丙烯5～80
动态硫化弹性体0～120
聚氨酯0～100
相容剂0～80
耐磨剂0～16
润滑剂0～8
抗氧剂1～6。
所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，由以下质量份数的组分组成：
苯乙烯类弹性体100
填充油20～160
聚烯烃弹性体1～100
聚丙烯5～80
动态硫化弹性体1～120
聚氨酯1～100
相容剂1～80
耐磨剂1～16
润滑剂1～8
抗氧剂1～6。
苯乙烯类弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的共混物。
填充油为环保油，为闪点大于200℃，在40℃的条件下运动粘度大于20mm2/s的白油或环烷油，或是两者的共混物。
聚烯烃弹性体为乙烯和丙烯、乙烯和己烯或乙烯和辛烯的无规共聚或者嵌段共聚物，如美国陶氏的丙烯基或乙烯基弹性体，埃克森美孚公司的乙烯基或丙烯基弹性体等。
聚丙烯为在ISO1133-1:2001，230℃，2.16Kg标准的条件下，熔融指数在0.1g/10min～100g/10min的聚丙烯。
动态硫化弹性体为三元乙丙橡胶和聚丙烯的共混物，在挤出机中挤出时以过氧化物或者酚醛树脂等为引发交联剂，使得三元乙丙橡胶部分交联而形成分散相分布于聚丙烯的连续相之中所制备的一种弹性体。
聚氨酯为聚醚或者聚酯型弹性体，其在233/S的剪切速率下，其剪切粘度大于180Pa*S，在67/S的剪切速率下，其剪切粘度大于600Pa*S。
相容剂为含有酯基基团、氨基基团或者马来酸酐基团的接枝聚合物，优选苯乙烯类弹性体、聚烯烃弹性体和聚氨酯的接枝聚合物作为相容剂；
耐磨添加剂为具有降低表面摩擦系数的硅酮母粒、硅油；
润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种复配物；
抗氧剂包括受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂，受阻酚类抗氧剂为1076或1010；亚磷酸酯类为168或619F。
一种耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）混料：按质量份数称取可以充油的热塑性苯乙烯类弹性体和填充油，加入混合机中高速搅拌6至12分钟，制备出一种吸油均匀的苯乙烯类弹性体混合物；以制备的100份弹性体混合物为基础，依次将0～100份的聚烯烃弹性体、5～80份的聚丙烯、0～120份的动态硫化弹性体、0～100份聚氨酯、0～80份的相容剂、0～16份的耐磨剂、0～8份润滑剂和1～6份抗氧剂依次加入混合机中混合搅拌至均匀；
（2）挤出造粒：按配方组合好的混合料，经单螺杆或者双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融挤出温度为180℃~260℃。
混合机转速为180转/min以上；双螺杆挤出机的长径比应至少为42:1。
本发明具有如下突出特性：
1、本发明配方所制得的弹性体材料，硬度在55A至85A，具有较高的断裂伸长率和回弹率，断裂伸长率大于450%，回弹率大于90%，具备优异的抗震减震性能。
2、本发明配方所制得的弹性体材料经脚轮测试，可载重160Kg，5mm障碍，间隔1m，行走时间大于120min，不脱开，不变形，具备优异的耐磨性。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例对本发明进行具体描述，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施例及对比例组分配方
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
苯乙烯类弹性体 1 100 95 85 80 85
苯乙烯类弹性体 2 0 5 15 20 15
填充油 110 100 90 80 130
聚烯烃弹性体 20 15 10 5
聚丙烯 45 40 40 30 65
动态硫化弹性体1 5 40
动态硫化弹性体2 5 35
聚氨酯1 40 10
聚氨酯2 40 10
相容剂1 25 5
相容剂2 25 5
耐磨剂 9 6 3
润滑剂 3 2 2 1 3
抗氧剂1 1 1 1 1 2
抗氧剂2 1 1 1 1 2
注：实施例及对比例中使用的各组分介绍如下：
苯乙烯类弹性体1：SEBS，YH503，中石化集团巴陵石化，苯乙烯含量33%，硬度为75A;
苯乙烯类弹性体2:SEBS，Taipol-6150，台橡股份有限公司，苯乙烯含量29%，硬度为76A；
填充油：石蜡油，250N,韩国双龙，40°C，运动粘度45mm2/S；
聚烯烃弹性体：POE，DF740，日本三井，硬度为73A；
聚丙烯：PPH-T03，中石化集团镇海石化分公司，熔融指数为2-4g/10min；
动态硫化弹性体1：TPV，201-73，美国山都平，硬度为73A；
动态硫化弹性体2：TPV，201-80，美国山都平，硬度为80A；
聚氨酯1：TPU，A75G4817，美国亨斯迈，硬度为75A；
聚氨酯2：TPU，A85G4819，美国亨斯迈，硬度为85A；
相容剂1：SEBS，FG1901，美国科腾高性能聚合物公司；
相容剂2：SEBS，9901，李长荣橡胶有限公司；
耐磨剂：硅酮母粒，LYSI-401，成都思立可科技有限公司；
润滑剂：芥酸酰胺，碘值（gI/100g）72-78，海门众腾化工有限公司；
抗氧剂1：受阻酚类主抗氧剂1010，普通国产；
抗氧剂2：亚磷酸酯类辅助抗氧剂168，普通国产。
实施例及对比例的性能数据
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
硬度（邵氏A） 65 63 70 66 67
断裂伸长率(%) 566 583 552 568 476
拉伸强度(MPa) 7.7 6.9 10.5 9.3 6.3
永久压缩变形(%) 61.7 58.1 47.7 53.2 75.3
回弹率(%) 91.7 92.1 93.6 93.3 85.2
耐磨/行走时间(min) 179 188 165 157 38
注：关于性能测试的说明
硬度：使用邵氏硬度计进行测量；
断裂伸长率：测量标准为ASTMD412，拉伸测试速率为500mm/min；
拉伸强度：测量标准为ASTMD412，拉伸测试速率为500mm/min；
永久压缩变形：测试标准为ISO815，测试条件为70°C，22小时；
回弹率：测试方法，取厚为2mm，宽为5mm，长为100mm的样条，拉伸至200mm停留30S，最后恢复原样静置30S并且测量长度，回弹率为原长100mm与恢复后的长度之比值；
耐磨/行走时间：将制备的弹性体材料注塑粘附成型在以PP为基材的脚轮上，脚轮载重160Kg，5mm障碍，间隔1m，进行行走耐磨测试，以变形脱裂为测试终止时间点。
以上实施例及对比例的性能测试数据可以看出，所制备的弹性体材料与对比例相比较，永久压缩变形优异；回弹率较高，为抗震减震提供了保障；尤其是耐磨/行走时间得到了成倍提升。因此本发明具有优异的技术效果。

Claims (10)

1.一种耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：由以下质量份数的组分组成：
苯乙烯类弹性体100
填充油20～160
聚烯烃弹性体0～100
聚丙烯5～80
动态硫化弹性体0～120
聚氨酯0～100
相容剂0～80
耐磨剂0～16
润滑剂0～8
抗氧剂1～6。
2.根据权利要求1所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：
由以下质量份数的组分组成：
苯乙烯类弹性体100
填充油20～160
聚烯烃弹性体1～100
聚丙烯5～80
动态硫化弹性体1～120
聚氨酯1～100
相容剂1～80
耐磨剂1～16
润滑剂1～8
抗氧剂1～6。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：苯乙烯类弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的共混物。
4.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：填充油为环保油，为闪点大于200℃，在40℃的条件下运动粘度大于20mm2/s的白油或环烷油，或是两者的共混物。
5.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：聚烯烃弹性体为乙烯和丙烯、乙烯和己烯或乙烯和辛烯的无规共聚或者嵌段共聚物；聚丙烯为在ISO1133-1:2001，230℃，2.16Kg标准的条件下，熔融指数在0.1g/10min～100g/10min的聚丙烯。
6.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：动态硫化弹性体为三元乙丙橡胶和聚丙烯的共混物。
7.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：聚氨酯为聚醚或者聚酯型弹性体，其在233/S的剪切速率下，其剪切粘度大于180Pa*S，在67/S的剪切速率下，其剪切粘度大于600Pa*S。
8.根据权利要求1或2所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料，其特征是：相容剂为含有酯基基团、氨基基团或者马来酸酐基团的接枝聚合物；
耐磨添加剂为具有降低表面摩擦系数的硅酮母粒、硅油；
润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种复配物；
抗氧剂包括受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂，受阻酚类抗氧剂为1076或1010；亚磷酸酯类为168或619F。
9.一种耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）混料：按质量份数称取可以充油的热塑性苯乙烯类弹性体和填充油，加入混合机中高速搅拌6至12分钟，制备出一种吸油均匀的苯乙烯类弹性体混合物；以制备的100份弹性体混合物为基础，依次将0～100份的聚烯烃弹性体、5～80份的聚丙烯、0～120份的动态硫化弹性体、0～100份聚氨酯、0～80份的相容剂、0～16份的耐磨剂、0～8份润滑剂和1～6份抗氧剂依次加入混合机中混合搅拌至均匀；
（2）挤出造粒：按配方组合好的混合料，经单螺杆或者双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融挤出温度为180℃~260℃。
10.根据权利要求9所述的耐磨、高回弹率的粘附PP用TPE脚轮材料的制备方法，其特征是：混合机转速为180转/min以上；双螺杆挤出机的长径比应至少为42:1。
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