CN105295566B - 一种热塑性弹性体专用涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂层材料技术领域，公开了一种热塑性弹性体专用涂层材料及其制备方法，该涂层材料主要由合成橡胶、聚烯烃树脂和超高分子量聚乙烯组成。制备时：首先将合成橡胶、聚烯烃树脂、超高分子量聚乙烯和相关辅料在高速混合机中捏合，然后加入交联剂、助交联剂等功能助剂经双螺杆挤出机挤出造粒制得。本发明具有的有益效果：制备方法简单，制得的涂层材料具有优异的耐刮擦性能，并且能够与聚烯烃类橡胶制件具有良好的相容性，是一种极具应用前景的热塑性弹性体制件涂层材料，尤其在汽车密封条和门窗密封条等类似领域极具应用前景。

Description

一种热塑性弹性体专用涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂层材料技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体专用涂层材料及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体是物理性能介于橡胶和塑料之间的是一类复合型结构的高性能材料，，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。已构成一个新的“工业原料体系”，被人称为“第三代橡胶”。其具有可重复加工、使用、回收的特点，是替代热固性橡胶材料的理想材料，具有非常广阔的发展前景。

其中，以三元乙丙橡胶、苯乙烯类嵌段共聚物和聚烯烃树脂为基材的热塑性弹性表现出低密度、高弹性和优异的理化性能，最为受到人们的青睐，被广泛应用于汽车、装饰材料和电子电器等领域，例如在申请号为201010137503.5的中国专利中公开了一种聚烯烃热塑性弹性体的组合物及其制备方法，所述组合物的组分和配比为：聚乙烯树脂：40％～80％，丙烯-乙烯共聚物：10％～35％，乙烯-醋酸乙烯共聚物：10％～25％(重量百分比)，所述的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯颗粒，其数均分子量为100000～1000000；所述的丙烯-乙烯共聚物是采用茂金属催化剂和溶液聚合工艺生产出来的共聚物颗粒，乙烯的含量为重量百分比12～20％；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为重量百分比15～30％；本发明所制得的聚烯烃热塑性弹性体组合物既具有超高的流动性，可满足高速挤出的需要，而且又具有低温自粘接性，制备工艺简单，易操作，同时该材料符合环保的要求，能广泛用于汽车和家电领域的制造领域。

热塑性弹性体在汽车密封条中的应用在国内已经有公开，但是，热塑性弹性体较差的耐磨性能和摩擦性能在很大程度上限制其作为汽车车窗玻璃密封条以及房屋门窗密封条等类似领域中的应用。如将密封条整体均采用耐刮擦类材料进行制备，不仅价格昂贵，而且会严重影响材料的加工成型和降低部分理化性能，如能在成型后的密封条表面涂覆一层特殊材料，而使其具有良好的摩擦性能和使用耐久性，不失为一种具有重要意义的途径，因此寻找一种理想的涂层材料迫在眉睫。例如申请号为201110381259.1的中国发明专利公开了一种用于密封条的涂料及其制备方法，其中所述涂料包括成膜物质和溶剂，所述成膜物质包含聚氨酯树脂。在申请号为200710036921.3的中国专利中公开了一种汽车密封条用聚氨酯喷涂料的制备方法，包括：(1)预聚反应；(2)扩链反应；(3)降温；(4)加助剂并用有机溶剂稀释；(5)过滤；(6)包装得成品。与现有技术相比，该发明产品具有高耐磨性、耐老化性、耐水性及低表面滑动摩擦系数的优点，同时加入特定助剂体系，提高了产品的稳定性，

以上溶剂型涂料虽然施工方便，但其需要较长的干燥时间和工艺路线，并且有机溶剂的挥发会造成严重的环境污染。此外，要获得综合性能优异的密封条，仅仅拥有以上性能是不够，还必须确保涂层材料和基体材料具有良好的相容性和结合力。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种热塑性弹性体专用涂层材料及其制备方法，制得的涂层材料不仅具有优异的耐磨性能和摩擦性能，而且与热塑性弹性体类制品具有良好相容性和结合力，在汽车车窗密封条和房屋门窗密封条等领域具有很大的市场潜力。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种热塑性弹性体专用涂层材料，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：

优选地，所述合成橡胶为三元乙丙橡胶或苯乙烯嵌段共聚物。

优选地，所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为200～500万，熔融指数为0.5-8g/10min(190℃，21.6Kg)。

优选地，所述交联剂为烷基酚醛树脂或对双叔丁过氧异丙苯，所述助交联剂为氯化亚锡或三烯丙基异氰脲酸酯。

优选地，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为25～150，乙烯含量为50～75％；所述三元乙丙橡胶以乙叉降冰片烯或双环戊二烯为第三单体，且第三单体的含量为4～20％。

优选地，所述的苯乙烯嵌段共聚物优选数均分子量为50000-300000的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

优选地，所述聚烯烃树脂为熔融指数0～20g/10min的聚乙烯、聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物或者聚乙烯和聚丙烯的混合物。

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，其特征在于：是通过将合成橡胶、烯烃树脂和超高分子量聚乙烯在高速混合机中捏合，然后按比例加入各种助剂搅拌，最后经双螺杆挤出机造粒制得。

进一步，当合成橡胶为三元乙丙橡胶时，所述的一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：

a)、按照组分要求称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，然后依次加入50～200份聚烯烃树脂和5～40份超高分子量聚乙烯，然后加入0.1～1份抗氧剂，再加入0～30份无机填料，搅拌1～10分钟，最后加入0.1～2份润滑剂，捏合1～2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体1；

b)、在中间体1中加入0～5份交联剂和0～2份助交联剂，然后加入0.2～1份光稳定剂，再加入0.1～1份润滑剂，捏合1-2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入0-60份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料。

进一步，当合成橡胶为苯乙烯嵌段共聚物时，所述的一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份苯乙烯嵌段共聚物和0-150份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌1～10分钟，然后加入50～200份聚烯烃树脂和5～40份超高分子量聚乙烯，继续搅拌1～5分钟，再加入0.2～1份抗氧剂和0.2～3份润滑剂，搅拌混合1～2分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料。

本发明具有的有益效果：

本发明所提供的热塑性弹性体专用涂层材料，采用合成橡胶/聚烯烃树脂复合体系为基材，并添加耐磨性能优异的超高分子量聚乙烯，通过调节合成橡胶、聚烯烃树脂和超高分子量聚乙烯的比例，并选择合适的填料和控制体系交联度，最终制备出和密封条基材具有良好相容性的、同时具有优异耐磨性能和摩擦性能的涂层材料。并且所述复合体系为一种热塑性交联网络结构，施工工艺简单，加工周期短，和密封条基材具有良好的结合力，因此，在汽车密封条和门窗密封条等类似领域是一种极具应用前景的涂层材料。

附图说明

图1是本发明实施例2中所得弹性体专用涂层材料b2和对比例的普通弹性体的涂层形貌对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。

实施例1

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为25，其乙烯含量50％，丙烯含量30％，第三单体含量20％，且第三单体为乙叉降冰片烯。然后依次加入50份聚烯烃树脂和5份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚乙烯；超高分子量聚乙烯的数均分子量为200万。然后加入0.1份抗氧剂，再加入1份无机填料，搅拌1分钟，最后加入0.1份润滑剂，捏合1分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体a1；

b)、在中间体1中加入0.2份交联剂和0.5份助交联剂，其中交联剂为对双叔丁过氧异丙苯；助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。然后加入0.2份光稳定剂，再加入0.1份润滑剂，捏合1-2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入10份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料b1。

实施例2

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为100，其乙烯含量75％，丙烯含量21％，第三单体含量4％，且第三单体为双环戊二烯。然后依次加入100份聚烯烃树脂和40份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚丙烯；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为500万。然后加入0.5份抗氧剂，再加入30份无机填料，搅拌10分钟，最后加入2润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体a2；

b)、在中间体1中加入5份交联剂和2份助交联剂，其中交联剂为烷基酚醛树脂；助交联剂为氯化亚锡。然后加入1份光稳定剂，再加入1份润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入30份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料b2。

实施例3

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为40，其乙烯含量65％，丙烯含量23％，第三单体含量12％，且第三单体为双环戊二烯。然后依次加入100份聚烯烃树脂和30份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为乙烯和丙烯的共聚物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为350万。然后加入0.3份抗氧剂，再加入15份无机填料，搅拌3～8分钟，最后加入1份润滑剂，捏合1～2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体a3；

b)、在中间体1中加入2份交联剂和5份助交联剂，其中交联剂为对双叔丁过氧异丙苯；助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。然后加入0.6份光稳定剂，再加入0.5份润滑剂，捏合1-2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入30份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料b3。

实施例4

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和100份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌5分钟，然后加入200份聚烯烃树脂和20份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为乙烯和丙烯的共聚物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为250万。继续搅拌2分钟，再加入1份抗氧剂和3份润滑剂，搅拌混合1分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料4。

实施例5

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份苯乙烯嵌段共聚物和150份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌2分钟，然后加入80份聚烯烃树脂和25份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚乙烯和聚丙烯的混合物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为400万。继续搅拌1分钟，再加入0.8份抗氧剂和2.5份润滑剂，搅拌混合2分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料5。

实施例6

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和75份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌7分钟，然后加入180份聚烯烃树脂和40份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚乙烯和聚丙烯的混合物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为400万。继续搅拌5分钟，再加入0.4份抗氧剂和0.8份润滑剂，搅拌混合1分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料6。

实施例7

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和105份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌8分钟，然后加入160份聚烯烃树脂和35份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚乙烯和聚丙烯的混合物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为400万。继续搅拌5分钟，再加入0.3份抗氧剂和0.6份润滑剂，搅拌混合1分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料7。

实施例8

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为25，其乙烯含量55％，丙烯含量37％，第三单体含量8％，且第三单体为双环戊二烯。然后依次加入80份聚烯烃树脂和15份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为乙烯和丙烯的共聚物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为300万。然后加入0.4份抗氧剂，再加入10份无机填料，搅拌6分钟，最后加入0.6份润滑剂，捏合1.5分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体a8；

b)、在中间体1中加入0.7份交联剂和2.5份助交联剂，其中交联剂为对双叔丁过氧异丙苯；助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。然后加入0.5份光稳定剂，再加入0.5份润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入40份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料b8。

实施例9

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为150，其乙烯含量70％，丙烯含量13％，第三单体含量17％，且第三单体为双环戊二烯。然后依次加入170份聚烯烃树脂和35份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为乙烯和丙烯的共聚物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为450万。然后加入0.8份抗氧剂，再加入25份无机填料，搅拌8分钟，最后加入1.6份润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体a9；

b)、在中间体1中加入4份交联剂和1.6份助交联剂，其中交联剂为辛基酚醛树脂；助交联剂为氯化亚锡。然后加入0.8份光稳定剂，再加入0.9份润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入125份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料b9。

实施例10

一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法包括以下步骤：称取100份氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和130份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌9分钟，然后加入180份聚烯烃树脂和18份超高分子量聚乙烯，其中聚烯烃树脂为聚乙烯和聚丙烯的混合物；其中超高分子量聚乙烯的数均分子量为470万。继续搅拌10分钟，再加入0.7份抗氧剂和1.6份润滑剂，搅拌混合2分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料10。

对比例1

一种普通热塑性弹性体制备方法，具体过程如下：

a)、按照重量份数计，先称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为100，其乙烯含量75％，丙烯含量21％，第三单体含量4％，且第三单体为双环戊二烯。然后依次加入50份聚烯烃树脂，其中聚烯烃树脂为聚丙烯。然后加入0.5份抗氧剂，再加入30份无机填料，搅拌10分钟，最后加入2润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体；

b)、在中间体中加入5份交联剂和2份助交联剂，其中交联剂为烷基酚醛树脂；助交联剂为氯化亚锡。然后加入1份光稳定剂，再加入1份润滑剂，捏合2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入一定量白油，调节体系硬度至和实施例2弹性体专用涂层材料b2的硬度一致，最终制得一种普通热塑性弹性体1。

下表1为实施例2中所得弹性体专用涂层材料b2和对比例1中普通单形体1的物理性能对照，从中可以看出二者在硬度相同的情况下，弹性体专用涂层材料b2的拉伸强度和撕裂强度均比普通弹性体1有一定程度的提高，并且从二者的磨耗量上看，相比于普通单形体1(阿克隆磨耗量为3.77cm3/1.61Km)，弹性体专用涂层材料b2(阿克隆磨耗量为0.58cm3/1.61Km)的耐磨性能有了大幅度的提高。

表1对比测试结果

另外，参照图1可知，其中A为实施例2中所得弹性体专用涂层材料b2的涂层形貌，B为对比例1中普通弹性体1的涂层形貌。从图1中A和B对比可见A的表面具有均匀的凹凸表面，鉴于此涂层材料的主要用途为做密封条或车窗玻璃导槽的涂层料，凹凸的表面形貌可以有效的减少玻璃或其他需要传导的物体与导槽的接触面积，减小之间的吸附力，特别是在雨雪天气或者气候较为潮湿的情况下，从而使玻璃或其他需要传导的物体更加方便的在导槽内滑动，并减小或消除滑动时产生的噪音。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种热塑性弹性体专用涂层材料，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：

合成橡胶 100份

聚烯烃树脂 50～200份

超高分子量聚乙烯 5～40份

白油 0～150份

无机填料 0～30份

交联剂 0～5份

助交联剂 0～5份

光稳定剂 0.2～1份

润滑剂 0.2～3份

抗氧化剂 0.1～1份；

所述合成橡胶为三元乙丙橡胶；

所述聚烯烃树脂为熔融指数0～20g/10min的聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物或者聚乙烯和聚丙烯的混合物；

所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为200～500万，190℃，21.6Kg条件下的熔融指数为0.5-8g/10min；

所述交联剂为烷基酚醛树脂或对双叔丁过氧异丙苯；

对应的助交联剂为氯化亚锡和三烯丙基异氰脲酸酯；

所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为25～150，乙烯含量为50～75％；

所述三元乙丙橡胶以乙叉降冰片烯或双环戊二烯为第三单体，且第三单体的含量为4～20％。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性弹性体专用涂层材料，其特征在于，所述合成橡胶为苯乙烯嵌段共聚物，所述苯乙烯嵌段共聚物选用数均分子量为50000-300000的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

3.一种热塑性弹性体专用涂层材料制备方法，其特征在于：是通过将合成橡胶、聚烯烃树脂和超高分子量聚乙烯在高速混合机中捏合，然后按比例加入各种助剂搅拌，最后经双螺杆挤出机造粒制得；

当合成橡胶为三元乙丙橡胶时，包括以下步骤： a)、按照组分要求称取100份三元乙丙橡胶加入高速混合机中，然后依次加入50～200份聚烯烃树脂和5～40份超高分子量聚乙烯，然后加入0.1～1份抗氧剂，再加入0～30份无机填料，搅拌1～10分钟，最后加入0.1～2份润滑剂，捏合1～2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，得中间体1； b)、在中间体1中加入0～5份交联剂和0～5份助交联剂，然后加入0.2～ 1份光稳定剂，再加入0.1～1份润滑剂，捏合1-2分钟后，在双螺杆挤出机中加工造粒，在造粒过程中，通过液体喂料口加入0-60份白油，最终制得热塑性弹性体专用涂层材料；

当合成橡胶为苯乙烯类嵌段共聚物时，包括以下步骤：称取100份苯乙烯嵌段共聚物和0-150份白油，加入高速搅拌锅内，搅拌1～10分钟，然后加入50～200份聚烯烃树脂和5～40份超高分子量聚乙烯，继续搅拌1～5分钟，再加入0.2～1份抗氧剂和0.2～3份润滑剂，搅拌混合1～2分钟，将所得混合物经双螺杆挤出机造粒，制得热塑性弹性体专用涂层材料。