CN105273413A - 一种低硬度高强度tpe材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提出的一种低硬度高强度TPE材料及其制备方法，所述TPE材料的原料按重量份包括：SEBS？30-60份；聚丙烯5-10份；线性低密度聚乙烯30-50份；聚烯烃弹性体2-10份；增塑剂50-100份；抗氧剂1-3份；光稳定剂1-3份；内润滑剂1-3份；加工助剂1-3份。所述TPE材料具有较低硬度的同时，具有强度高、弹性变形性好的优点。

Description

一种低硬度高强度TPE材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及TPE材料，特别是一种低硬度高强度TPE材料及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体TPE(ThermoplasticElastomer)是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工等特征的材料。其环保、无毒、安全，硬度范围广，着色性优良，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性优异，同时加工性能优越，无须硫化，既可以与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。
传统的TPE材料硬度范围从邵氏35A到邵氏55D，由于一般的低硬度材料相对力学性能也较弱，市面上硬度低于60A的材料一般拉伸强度不大于8MPA，这对于一些需要低硬度、高强度的材料还得选择传统硫化橡胶。然而，考虑到TPE材料作为弹性体，其本身固有的优良物理力学性能，且可回收重复利用的优点使其在加工、制造行业具有着不可替代的作用。因此，开发一种低硬度高强度的TPE材料是很有必要的。
发明内容
本发明提出了一种低硬度高强度TPE材料及其制备方法，所述TPE材料具有较低硬度的同时，具有强度高、弹性变形性好的优点。
本发明提出的一种低硬度高强度TPE材料，其原料按重量份包括：
在具体实施方式中，SEBS的重量份可以为31、33、35、37、42、46、48、52、56、57、59；聚丙烯的重量份可以为5.9、6.3、6.8、7.1、8.7、9.3、9.8；线性低密度聚乙烯的重量份可以为31、33、35、37、42、46、48、52、56、57、59；聚烯烃弹性体的重量份可以为2.8、3.6、4.5、5.9、7.1、8.6、9；增塑剂的重量份可以为53、55、65、67、75、78、85、82、95；抗氧剂的重量份可以为1.2、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.8；光稳定剂的重量份可以为1.2、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.8；内润滑剂的重量份可以为1.2、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.8；加工助剂的重量份可以为1.2、1.5、1.7、1.9、2.1、2.3、2.5、2.8。
优选地，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到SEBS-g-MAH；再将尼龙6、三乙胺加入苯酚中，加热使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应；冷却后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀，过滤得到沉淀物，所述沉淀物经干燥后得到所述改性SEBS。
优选地，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为1-3％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.3-0.5wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至140-160℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应9-12h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀1-2h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在85-90℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为5-8:1。
优选地，制备所述SEBS-g-MAH的接枝反应是通过将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的6-8wt％的MAH，在160-180℃下密炼10-15min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH。
优选地，所述聚丙烯的重均分子量为20000-900000、数均分子量为10000-500000、分子量分布宽度为2.5-4。
优选地，所述TPE材料中还包括5-10重量份的PP-g-MAH。
优选地，所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物；
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸类抗氧剂；
优选地，所述增塑剂为芳香烃油、石蜡烃油、环烷烃油中的一种或者多种；
优选地，所述内润滑剂为硅酮粉、硅酮母粒、硅油、乙烯基双硬脂酰胺、羟基脂肪酸类润滑剂中的一种或多种。
有限的所述加工助剂为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
本发明还提出了一种低硬度高强度TPE材料的制备方法，包括：将SEBS、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、增塑剂、抗氧剂、光稳定剂、内润滑剂和加工助剂加入捏合机中混合，得到预混料；将所述预混料送入双螺杆挤出机中进行塑炼，切粒后得到所述低硬度高强度TPE材料。
优选地，捏合机中捏合温度为100-130℃，捏合时间为10-15min；优选地，双螺杆挤出机的塑炼加工温度为200-250℃，螺杆转速300-350r/min。
本发明中，所述TPE材料限定加入的线性低密度聚乙烯有着较低的硬度和相对较高的强度，加入线性低密度聚乙烯可以为SEBS基材在制备低硬度、高强度的TPE材料中有着很好的应用；非极性的SEBS通过采用马来酸酐接枝后与尼龙6进行反应得到的改性SEBS，克服了SEBS作为非极性物质与强极性尼龙6共混相容性差的缺点的同时，由于尼龙6的高强度性能，赋予SEBS优良的机械性能，大大改善了SEBS的强度性能，因此通过高强度的改性SEBS代替一般的SEBS，可以在低硬度的TPE材料基础上获得高强度的TPE材料。本发明中同时还限定加入特定分子量的聚丙烯和聚烯烃弹性体，二者本身具有良好的耐溶剂性、耐热性以及加工流动性，可以大大改善TPE材料本身的加工性能；在加入特定含量的增塑剂基础上，抗氧剂和光稳定剂以及内润滑剂的加入也使得所述制备得到的TPE材料具有良好的加工性能和力学性能。
本发明中，按照上述配方与制备方法制成的低硬度高强度TPE材料，可满足现代加工、制造行业中对低硬度高强度TPE材料的需求，同时所述TPE材料使用寿命长，且生产效率高，成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种低硬度高强度TPE材料，其原料按重量份包括：
其中，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为1％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.5wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至140℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应12h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀1h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在90℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为5:1；所述SEBS-g-MAH的接枝反应包括：将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的8wt％的MAH，在160℃下密炼15min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH；
所述聚丙烯的重均分子量为20000、数均分子量为500000、分子量分布宽度为2.5；所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述增塑剂为芳香烃油；所述内润滑剂为硅酮粉；所述加工助剂为碳酸钙。
实施例2
一种低硬度高强度TPE材料，其原料按重量份包括：
其中，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为3％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.3wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至160℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应9h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀2h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在85℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为8:1；所述SEBS-g-MAH的接枝反应包括：将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的6wt％的MAH，在180℃下密炼10min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH；
所述聚丙烯的重均分子量为900000、数均分子量为10000、分子量分布宽度为4；所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物；所述抗氧剂为亚磷酸类抗氧剂；所述增塑剂为石蜡烃油；所述内润滑剂为硅酮母粒；所述加工助剂为滑石粉。
实施例3
一种低硬度高强度TPE材料，其原料按重量份包括：
其中，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为2％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.4wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至150℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应10h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀1.5h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在87℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为6:1；所述SEBS-g-MAH的接枝反应包括：将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的7wt％的MAH，在170℃下密炼12min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH；
所述聚丙烯的重均分子量为500000、数均分子量为300000、分子量分布宽度为3；所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述增塑剂为环烷烃油；所述内润滑剂为硅油；所述加工助剂为二氧化硅。
实施例4
一种低硬度高强度TPE材料，其原料按重量份包括：
其中，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为2.5％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.35wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至155℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应11h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀1.6h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在88℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为7:1；所述SEBS-g-MAH的接枝反应包括：将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的7wt％的MAH，在175℃下密炼13min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH；
所述聚丙烯的重均分子量为600000、数均分子量为400000、分子量分布宽度为3；所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶；所述抗氧剂为亚磷酸类抗氧剂；所述增塑剂为石蜡烃油、环烷烃油的混合物；所述内润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、羟基脂肪酸类润滑剂的混合物；所述加工助剂为滑石粉、二氧化硅的混合物。
上述实施例1-4所述低硬度高强度TPE材料的制备方法包括：将SEBS、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、增塑剂、抗氧剂、光稳定剂、内润滑剂和加工助剂加入捏合机中混合，得到预混料；将所述预混料送入双螺杆挤出机中进行塑炼，切粒后得到所述低硬度高强度TPE材料；捏合机中捏合温度为100-130℃，捏合时间为10-15min；双螺杆挤出机的塑炼加工温度为200-250℃，螺杆转速300-350r/min。
将上述实施例1-4所述低硬度高强度TPE材料进行性能测试，结果如下表所示：
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
压缩变形(25℃，％) 20.1 19.6 18.9 19.4
邵氏硬度(A) 45 50 55 53
缺口冲击强度(KJ/m2) 34.5 36.3 35.4 34.6
拉伸强度(MPa) 14.5 13.6 14.8 12.9
断裂伸长率(％) 600 650 630 680
本发明中，所述TPE材料限定加入的线性低密度聚乙烯有着较低的硬度和相对较高的强度，加入线性低密度聚乙烯可以为SEBS基材在制备低硬度、高强度的TPE材料中有着很好的应用；非极性的SEBS通过采用马来酸酐接枝后与尼龙6进行反应得到的改性SEBS，克服了SEBS作为非极性物质与强极性尼龙6共混相容性差的缺点的同时，由于尼龙6的高强度性能，赋予SEBS优良的机械性能，大大改善了SEBS的强度性能，因此通过高强度的改性SEBS代替一般的SEBS，可以在低硬度的TPE材料基础上获得高强度的TPE材料。本发明中同时还限定加入特定分子量的聚丙烯和聚烯烃弹性体，二者本身具有良好的耐溶剂性、耐热性以及加工流动性，可以大大改善TPE材料本身的加工性能；在加入特定含量的增塑剂基础上，抗氧剂和光稳定剂以及内润滑剂的加入也使得所述制备得到的TPE材料具有良好的加工性能和力学性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低硬度高强度TPE材料，其特征在于，其原料按重量份包括：
2.根据权利要求1所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述SEBS为改性SEBS，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到SEBS-g-MAH；再将尼龙6、三乙胺加入苯酚中，加热使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应；冷却后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀，过滤得到沉淀物，所述沉淀物经干燥后得到所述改性SEBS。
3.根据权利要求2所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，制备所述改性SEBS的方法包括：将马来酸酐加入SEBS中进行接枝反应，得到接枝率为1-3％的SEBS-g-MAH；再将尼龙6、以尼龙6为基准的0.3-0.5wt％的三乙胺加入苯酚中，加热至140-160℃使固体溶解完全，向里加入溶有所述SEBS-g-MAH的二甲苯溶液，保温反应9-12h；冷却至常温后将所得反应物料倒入二甲基甲酰胺中静置沉淀1-2h，过滤得到沉淀物，所述沉淀物在85-90℃下真空干燥至恒重，得到所述改性SEBS；其中SEBS与尼龙6的重量配比为5-8:1。
4.根据权利要求3所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述SEBS-g-MAH的接枝反应包括：将SEBS、自由基引发剂和添加剂预先混合后加入到密炼机中，当SEBS完全塑化后，分两次加入以SEBS为基准的6-8wt％的MAH，在160-180℃下密炼10-15min，洗涤、过滤得到所述SEBS-g-MAH。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述聚丙烯的重均分子量为20000-900000、数均分子量为10000-500000、分子量分布宽度为2.5-4。
6.根据权利要求1-5任一项所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述TPE材料中还包括5-10重量份的PP-g-MAH。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物；
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸类抗氧剂；
优选地，所述增塑剂为芳香烃油、石蜡烃油、环烷烃油中的一种或者多种；
优选地，所述内润滑剂为硅酮粉、硅酮母粒、硅油、乙烯基双硬脂酰胺、羟基脂肪酸类润滑剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的低硬度高强度TPE材料，其特征在于，所述加工助剂为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的低硬度高强度TPE材料的制备方法，其特征在于，包括：将SEBS、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、增塑剂、抗氧剂、光稳定剂、内润滑剂和加工助剂加入捏合机中混合，得到预混料；将所述预混料送入双螺杆挤出机中进行塑炼，切粒后得到所述低硬度高强度TPE材料。
10.根据权利要求9所述的低硬度高强度TPE材料的制备方法，其特征在于，捏合机中捏合温度为100-130℃，捏合时间为10-15min；优选地，双螺杆挤出机的塑炼加工温度为200-250℃，螺杆转速300-350r/min。
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