CN105295216A - 抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents
抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料及其制备方法。由以下组分按重量份组成：超高分子量氢化苯乙烯弹性体100-150份、白油80-150份、聚苯醚10-50、聚丙烯20-50份，聚乙烯5-15份，聚烯烃共混增韧剂5-15，矿物质粉10-30份，硅酮粉3-8，稳定剂0.2-0.5份，先将上述的超高分子量氢化苯乙烯弹性体与白油充分混合，再将其与其余材料混合，置于双螺杆挤出机，经熔融挤出、造粒而成。本发明的有益效果是：克服了传统苯乙烯类热塑性弹性体材料长时间使用疲劳性差和高温使用耐温差的问题，使热塑性弹性体材料在自行车免充气胎应用成为可能，可使自行车轮胎耐疲劳性提高3-5倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物改性和加工领域，特别涉及一种抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
目前，自行车空心轮胎易于刺破爆胎，并且因漏气而需要经常充气，维护起来很麻烦，尤其对目前公共自行车来说，如何降低自行车的维护成本，提高自行车的使用效率显得尤为重要。因此，市场上出现了自行车免充气胎。目前自行车免充气胎主要分为两种，一种是免充气实心胎，一种是免充气中空胎。前者主要用橡胶硫化而成的一种轮胎，因为硫化橡胶加工局限性，结构设计相对来说比较单调，加工工艺长，产品颜色单一，大都为黑色，这种实心轮胎减震能力差，骑行舒适度差。免充气中空胎加入了中空结构，提高了减震效果，骑行舒适度相对较好。从轮胎的结构以及舒适度来考虑，这种轮胎材料只能选择热塑性弹性体进行加工。目前免充气胎市场用到的热塑性弹性体材料耐疲劳性较差，长时间骑行后易于产生疲劳裂纹；由于普通的弹性体材料耐温性差，夏季地表温度升高后，轮胎变形大，轮胎触地面积增大，骑行阻力增大，骑行舒适度明显降低。目前普通的热塑性弹性体材料难以满足自行车免充气轮胎市场的需求，使自行车免充气轮胎的推广受到限制。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料及其制备方法，克服了传统苯乙烯类热塑性弹性体材料长时间使用疲劳性差和高温使用耐温差的问题，使热塑性弹性体材料在自行车免充气胎应用成为可能。
本发明提到的一种抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，由以下组分按重量份组成：
超高分子量氢化苯乙烯弹性体 100-150份、白油 80-150份、聚苯醚10-50、聚丙烯 20-50份，聚乙烯5-15份，聚烯烃共混增韧剂 5-15，矿物质粉10-30份，硅酮粉3-8，稳定剂 0.2-0.5份，先将上述的超高分子量氢化苯乙烯弹性体与白油充分混合，再将其与其余材料混合，置于双螺杆挤出机，经熔融挤出、造粒而成。
上述的白油为在40℃下粘度为80-180 mm2 ▪s的石蜡油或环烷油，或石蜡油和环烷油的混合物。
上述的矿物质粉为碳酸钙、滑石粉、煅烧陶土、强威粉中的一种，或者几种的混合物。
上述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸酯或酯类抗氧剂。
上述的主抗氧剂包括但不限于1010，DSTP中的一种或以上的组合物，其中，1010的化学名称为四[β-｛3,5-二叔丁基4-羟基苯基｝丙酸]季戊四醇酯，DSTP的化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯。
上述的辅助抗氧剂包括但不限于168、618中的一种或以上的组合物，其中，168的化学名称为亚磷酸三[2,4-二叔丁基苯]酯，618的化学名称为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯。
本发明提到的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取原料；
（2）将超高分子量氢化苯乙烯弹性体和白油在慢速搅拌机内混合20-30分钟，然后与其他的原料助剂一起混合20-30分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；
（3）其中螺筒内温度为：一区170-180℃，二区200-210℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区250-260℃，六区250-260℃，七区250-260℃，八区250-260℃，九区250-260℃，十区240-250℃，十一区210-220℃，十二区200-210℃，机头180-190℃，双螺杆挤出机转速为400-800转/分。
本发明与现有技术相比，其有益效果具体如下：
（1）本发明所采用了超高分子量聚苯乙烯弹性体、聚苯醚、聚丙烯等树脂材料，不引入任何不环保因素，所做产品环境友好，同时产品弹性好，耐疲劳，耐温；
（2）本产品采用了超高分子量聚苯乙烯弹性体，同时利用了氢化聚苯乙烯和聚苯醚的热力学相容性，将二者共混，达到相筹完全相容，加强了硬嵌段与软嵌段的相分离程度，形成了聚苯乙烯/聚苯醚嵌段—氢化橡胶嵌段—聚苯乙烯/聚苯醚嵌段三嵌段共聚物，其中起到物理交联作用的硬嵌段由原来的聚苯乙烯嵌段变成了聚苯乙烯/聚苯醚嵌段，聚苯醚与聚苯乙烯的共混物相大大提高了聚苯乙烯的玻璃化转变温度，因此从本质上提高了嵌段共聚物的耐高温性，使新的共聚物在高温下的弹性提高，变形程度大幅度缩小，有效减小了触地面积，从而大大提高了自行车在夏天或者高温地区的使用舒适度，本发明为热塑性弹性体材料在自行车免充气轮胎市场的大面积推广奠定了基础；
（3）本发明采用了高密度聚乙烯或者超高分子量聚乙烯，或者高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯的混合物，通过本材料加入，大大提高了产品的耐磨，提高了自行车免充气轮胎的使用寿命；
（4）本发明采用了超高分子量聚苯乙烯聚烯烃共混增韧剂，可大大提高弹性体共混材料的耐疲劳程度，本材料的使用，可使轮胎耐疲劳性提高3-5倍。
具体实施方式
实施例1：本发明提到的抗疲劳、耐温实心胎用热塑性弹性体材料，按重量份称超高分子量氢化苯乙烯弹性体 100份、白油 80份、聚苯醚10、聚丙烯 20份，聚乙烯5份，聚烯烃共混增韧剂 5份，矿物质粉10份，硅酮粉3份，稳定剂0.2份。
所述的白油为在40℃下粘度为80-180 mm2 ▪s的石蜡油，所述的聚苯醚为中粘度产品，所述的聚丙烯熔融指数为0.5—2g/10min的均聚聚丙烯，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯，所述的聚烯烃共混增韧剂为现有市场可以买到的一款名为SDT-600的增韧产品，所述的矿物质粉为碳酸钙，所述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为1010，化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；辅助抗氧剂为168，化学名称为亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯）。
将超高分子量氢化苯乙烯弹性体和白油在慢速搅拌机内混合20-30分钟，然后与其他的原料助剂一起混合20-30分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒。其中螺筒内温度为：一区170-180℃，二区200-210℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区250-260℃，六区250-260℃，七区250-260℃，八区250-260℃，九区250-260℃，十区240-250℃，十一区210-220℃，十二区200-210℃，机头180-190℃，双螺杆挤出机转速为400-800转/分。
实施例2：本发明提到的抗疲劳、耐温自行车实心胎用热塑性弹性体材料，按重量份称取超高分子量氢化苯乙烯弹性体150份、白油150份、聚苯醚50、聚丙烯 50份，聚乙烯15份，聚烯烃共混增韧剂 15份，矿物质粉30份，硅酮粉8，稳定剂 0.5份。
所述的白油为在40℃下粘度为80-180 mm2 ▪s的环烷油，所述的聚苯醚为高粘度产品，所述的聚丙烯熔融指数为0.5—2g/10min的共聚聚丙烯，所述的聚乙烯为超高分子量聚乙烯，所述的聚烯烃共混增韧剂为现有市场可以买到的一款名为SDT-600的增韧产品，所述的矿物质粉为滑石粉，所述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为1010，化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；辅助抗氧剂为168，化学名称为亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯）。
将超高分子量氢化苯乙烯弹性体和白油在慢速搅拌机内混合20-30分钟，然后与其他的原料助剂一起混合20-30分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒。其中螺筒内温度为：一区170-180℃，二区200-210℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区250-260℃，六区250-260℃，七区250-260℃，八区250-260℃，九区250-260℃，十区240-250℃，十一区210-220℃，十二区200-210℃，机头180-190℃，双螺杆挤出机转速为400-800转/分。
实施例3：本发明提到的抗疲劳、耐温自行车实心胎用热塑性弹性体材料，按重量份称取按重量份称取超高分子量氢化苯乙烯弹性体 100份、白油 110份、聚苯醚10、聚丙烯 40份，聚乙烯10份，聚烯烃共混增韧剂 15，矿物质粉30份，硅酮粉7，稳定剂0.5份，
所述的白油为在40℃下粘度为80-180 mm2 ▪s的石蜡油和环烷油的1:1的混合物，所述的聚苯醚为中粘度和高粘度产品的比例为1:1的混合物，所述的聚丙烯熔融指数为0.5—2g/10min的均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的1:1的共混物，所述的聚乙烯为高密度聚乙烯与超高分子量聚乙烯的共混物，所述的聚烯烃共混增韧剂为济南三鼎高分子新材料有限公司生产的一款名为SDT-600的增韧产品，所述的矿物质粉为强威粉，所述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，包括但不限于1010，DSTP中的一种或以上的组合物，其中，1010的化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，DSTP的化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯；所述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为1010，化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；辅助抗氧剂为168，化学名称为亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯）。
将超高分子量氢化苯乙烯弹性体和白油在慢速搅拌机内混合20-30分钟，然后与其他的原料助剂一起混合20-30分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒。其中螺筒内温度为：一区170-180℃，二区200-210℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区250-260℃，六区250-260℃，七区250-260℃，八区250-260℃，九区250-260℃，十区240-250℃，十一区210-220℃，十二区200-210℃，机头180-190℃，双螺杆挤出机转速为400-800转/分。
从测试结果可以看出，本发明所做产品与目前市售免充气轮胎用产品相比，强度高，耐疲劳性大幅度提高，高温压缩变形大幅度减小，本产品可使免充气轮胎使用寿命提高，同时温度较高的环境下，使用舒适度可大大提高。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：由以下组分按重量份组成：
超高分子量氢化苯乙烯弹性体
100-150份、白油 80-150份、聚苯醚10-50、聚丙烯 20-50份，聚乙烯5-15份，聚烯烃共混增韧剂 5-15，矿物质粉10-30份，硅酮粉3-8，稳定剂 0.2-0.5份，先将上述的超高分子量氢化苯乙烯弹性体与白油充分混合，再将其与其余材料混合，置于双螺杆挤出机，经熔融挤出、造粒而成。
2.根据权利要求1所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：所述的白油为在40℃下粘度为80-180 mm2 ▪s的石蜡油或环烷油，或石蜡油和环烷油的混合物。
3.根据权利要求1所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：所述的矿物质粉为碳酸钙、滑石粉、煅烧陶土、强威粉中的一种，或者几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：所述的稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸酯或酯类抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：所述的主抗氧剂包括但不限于1010，DSTP中的一种或以上的组合物，其中，1010的化学名称为四[β-｛3,5-二叔丁基4-羟基苯基｝丙酸]季戊四醇酯，DSTP的化学名称为硫代二丙酸硬脂醇酯。
6.根据权利要求4所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料，其特征是：所述的辅助抗氧剂包括但不限于168、618中的一种或以上的组合物，其中，168的化学名称为亚磷酸三[2,4-二叔丁基苯]酯，618的化学名称为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的抗疲劳、耐温免充气胎用热塑性弹性体材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取原料；
（2）将超高分子量氢化苯乙烯弹性体和白油在慢速搅拌机内混合20-30分钟，然后与其他的原料助剂一起混合20-30分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；
（3）其中螺筒内温度为：一区170-180℃，二区200-210℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区250-260℃，六区250-260℃，七区250-260℃，八区250-260℃，九区250-260℃，十区240-250℃，十一区210-220℃，十二区200-210℃，机头180-190℃，双螺杆挤出机转速为400-800转/分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |