CN106398135A - 一种弹性体材料及其制备方法和复合管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹性体材料，所述弹性体材料包括弹性体母料、改性二氧化硅粉末、改性玻璃纤维、抗氧化剂、复合交联剂、润滑剂、固化剂、稳定剂、增塑剂、甘油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、阻燃剂和1,4‑丁二醇。所述弹性体材料通过特定的组分选择与相互之间的协同增效，以及通过特定的制备方法，从而可以得到性能优异的弹性体材料，可用来制备内层PE、外层为该弹性体材料的复合管，该复合管可用于多个领域，如食品业、机械工业等，具有良好的应用前景和工业化生产潜力。

Description

一种弹性体材料及其制备方法和复合管

技术领域

本发明涉及一种高分子材料及其制备方法和制品，更具体地涉及一种弹性体材料及其制备方法和复合管，属于高分子材料及其应用技术领域。

背景技术

弹性体(又称为弹性材料或高分子弹性材料)是一种用途非常广泛的高分子材料，由于其具有密封、减震等诸多性能，从而在机械、冶金、汽车工业、矿山、流体输送等多个领域中具有非常重要的作用，从而有着巨大的应用前景和潜力，也是诸多领域中必不少的使用材料。

目前，弹性体材料主要分为热塑性弹性体材料和热固性弹性体材料，而由于热塑性弹性体材料的易于加工和多样性，具有更为优异的使用范围和价值。因此，对于热塑性弹性体材料的开发和研究长期以来都是该领域的研究热点和重点。

正是由于弹性体材料的如此广泛用途和价值，诸多的科研工作者对其进行了大量的深入研究，取得了非常多的技术效果，例如：

CN105461877A公开了一种用于密封材料的热固化聚氨酯弹性体组合料的合成方法，其特征在于包括如下步骤：1、半预聚体的合成：由预先脱水的多元醇和二异氰酸酯反应合成端异氰酸酯基的半预聚体，备用；2、扩链剂的配制：是由预先脱水的多元醇，小分子扩链剂，催化剂和助剂混合均匀，备用；3、将端异氰酸酯基的半预聚体、扩链剂两组分按计量比混合均匀、浇注、模压热固化成型，后硫化。所述材料具有机械性能好，压缩永久变形小，回弹性好，耐磨性和加工性能好的优点。

CN105440256A公开了一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体及其制备方法，所述聚氨酯弹性体由聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇、抗氧剂、添加剂A、抗UV剂、抗静电剂的原料组成，通过预聚体合成和弹性体合成两个步骤最终得到一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，其硬度为50A，拉伸强度大于50KN/m，磨耗小于38mm³，回弹率大于50％，生产成本低，对环境友好的特点。

CN105131569A公开了一种压延级热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述热塑性聚氨酯弹性体按质量份计主要由以下组分制备得到：聚合多元醇、异氰酸酯混合物、二甘醇、纳米SiO₂改性的聚丙烯以及丙烯酸羟乙酯；其中，聚合多元醇为聚四氢呋喃二醇和己二酸1,4-丁二醇酯二元醇的混合物；异氰酸酯混合物为甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物。本发明通过聚四氢呋喃二醇和己二酸1,4-丁二醇酯二元醇的协同作用，以及甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的协同作用，并通过纳米SiO₂改性的聚丙烯和交联剂丙烯酸羟乙酯使制备得到的热塑性聚氨酯弹性体具有良好的加工性能和回弹性能，并且在加工过程中不易出现粘辊现象。

CN105131500A公开了一种高回弹TPE热塑性弹性体及其制备方法，该热塑性弹性体包括以下质量百分比的成分：39-49％的SEBS、5-10％的均聚PP、30-40％的白油、5-9％的二甲基硅油、4-8％的碳酸钙、0.2-0.4％润滑剂、0.2-0.4％的抗氧剂。除此之外还加入了弹性纤维，提高了体系的弹性恢复能力，改性整体的抗冲击、抗蠕变和形变恢复能力。该款材料具有优异的回弹性能，无毒环保，加工性能好，表面爽滑度好，可用于制作高要求的医疗级产品，且成本较低。

CN105085859A公开了一种软质聚氨酯弹性体组合料及其制备方法和应用，其包含异氰酸酯预聚物和固化剂组分，预聚物是由二异氰酸酯与聚酯多元醇反应得到，固化剂组分是由聚环氧丙烷醚多元醇、新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇、小分子醇类交联剂和催化剂制备而成。该组合料可以使制品的脱模时间缩短至10-15min。由其制备的软质聚氨酯弹性体的回弹性能、拉伸强度以及抗撕裂性能比传统的由三羟甲基丙烷进行固化的聚氨酯弹性体在相同硬度下高50％且具有高抗撕裂、高回弹以及良好的加工工艺性能。

CN105524261A公开了一种聚酯弹性体及其制备方法，其特征在于，该方法包括：在酯化反应和/或酯交换反应的条件下，使含有二元羧酸(酯)和二元醇的混合物反应；在缩聚反应条件下，在缩聚催化剂存在下，使酯化反应和/或酯交换反应后的产物进行缩聚反应；其中，所述二元羧酸(酯)含有草酸(酯)和间苯二甲酸(酯)，所述二元醇含有乙二醇。所述聚酯弹性体，其生物可降解性良好、且具有优良的拉伸性能及回弹性能。

CN103923291A公开了一种高性能聚氨酯弹性体及其制备方法，由预聚体组分(A组分)和扩链剂组分(B组分)两部分组成：以质量份计A组分包括：100份大分子二元醇、14-35PPDI；B组分包括：100份扩链剂、0.1-0.5份催化剂；AB重量比为100/6-15。所述扩链剂为小分子二元醇、三官能度醇胺、三官能度醇或其组合；所述小分子二元醇选自间苯二酚双(β-羟乙基)醚(HER)或间苯二酚双(β-羟乙基)醚(HER)与对氢醌-双(β-羟乙基)醚(HQEE)的组合物，其中HER/HQEE重量比为1/0-2。所得弹性体材料永久变形小，并具有优异回弹性能、良好的耐热性能和力学性能，预聚体使用操作温度低。

如上所述，虽然现有技术中公开了多种具有良好性能的弹性体材料，但对于新型的弹性体材料的研发仍存在着继续进行改进的需求，这也是目前该领域中的研究热点和重点之一，更是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。

发明内容

为了得到新型的弹性体材料及其制备方法和使用该弹性体材料的制品，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量的创造性劳动和经过深入实验探索后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明主要涉及如下多个方面。

第一个方面，本发明涉及一种弹性体材料，所述弹性体材料包括弹性体母料、改性二氧化硅粉末、改性玻璃纤维、抗氧化剂、复合交联剂、润滑剂、固化剂、稳定剂、增塑剂、甘油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、阻燃剂和1,4-丁二醇。

在本发明的所述弹性体材料中，除非另有规定，否则凡是涉及组成限定的“包括”，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”等及其类似含义。

在本发明的所述弹性体材料中，以质量份计，其具体组分含量如下：

在本发明的所述弹性体材料中，所述弹性体母料为聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶的混合物。其中，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶的质量为3:3-4:1，例如可为3:3:1、3:3.5:1、3:4:1。

其中，所述弹性体母料是按照如下方法制得的：分别称取聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶，并按照三者的质量比为3:3.5:1的比例，将这三种组分于100-120℃下在高速混合机中充分混合均匀，即得到弹性体母料。

在本发明的所述弹性体材料中，所述改性二氧化硅粉末的质量份为0.5-1份，例如可为0.5份、0.7份、0.9份或1份。

其中，所述改性二氧化硅粉末是按照包括如下步骤的制备方法制得的：

A1：将二氧化硅研磨，过200目筛，得到二氧化硅粉末；

A2：向所述二氧化硅粉末中喷射入雾化的白油，并充分搅拌均匀，得到雾化湿润二氧化硅粉末；

A3：将乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷(即丙酸乙酯基三乙氧基硅烷)加入到乙醇中，再加入所述雾化湿润二氧化硅粉末，搅拌30-40分钟，然后过滤，将所得固体粉末充分干燥完全，即得所述改性二氧化硅粉末。

其中，在步骤A2中，所述二氧化硅粉末与白油的质量比为1:0.2-0.3，例如可为1:0.2、1:0.25或1:0.3。

其中，在所述步骤A3中，乙醇的用量并没有特别的限定，只要其能够方便于后续反应和操作即可，本领域技术人员可进行合适的选择与确定，在此不再详细描述。

其中，在所述步骤A3中，所述乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷与雾化湿润二氧化硅粉末的质量比为4-5:1，例如可为4:1、4.5:1或5:1。

在本发明的所述弹性体材料中，所述改性玻璃纤维的质量份为0.1-0.2份，例如可为0.1份、0.15份或0.2份。

其中，所述改性玻璃纤维是按照包括如下步骤的制备方法制得的：

B1：将直径为10-20μm的玻璃纤维截切成0.1-0.2mm的长度，用无水乙醇漂洗20-30分钟，充分干燥，得到干燥玻璃纤维；

B2：将正硅酸异丙酯缓慢加入到无水乙醇中，然后充分搅拌，配制成正硅酸异丙酯的乙醇溶液；

B3：将所述干燥玻璃纤维加入到所述乙醇溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30)，超声分散50-70分钟；过滤，将得到的纤维在500℃下煅烧20-30分钟，结束后冷却至室温，即为所述改性玻璃纤维。

其中，在所述步骤B1中，无水乙醇的量并没有特别的限定，只要能够将玻璃纤维充分漂洗即可。而玻璃纤维则是非常公知的一种常规物质，可通过多种商业渠道购买得到，在此也不再进行详细描述。

其中，在所述步骤B2中，以克(g)计的正硅酸异丙酯与以毫升(ml)计的无水乙醇的比为1:7-8，即将1g正硅酸异丙酯加入到7-8ml的无水乙醇中。

其中，在所述步骤B3中，所述干燥玻璃纤维与乙醇溶液中的正硅酸异丙酯的质量比为1:2-3，例如可为1:2、1:2.5或1:3。

其中，在所述步骤B3中，所述干燥玻璃纤维与聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30)的质量比为1:1-2，例如可为1:1、1:1.5或1:2。

在本发明的所述弹性体材料中，所述抗氧化剂的质量份为2-3份，例如可为2份、2.5份或3份。

其中，所述抗氧化剂为四(β-(3,5-二叔丁基4-羟苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯丙酰肼中的任意一种，最优选为2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯。

在本发明的所述弹性体材料中，所述复合交联剂的质量份为1.5-2.5份，例如可为1.5份、2份或2.5份。

其中，所述复合交联剂为质量比1:4的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与二叔丁基过氧化异丙苯的混合物。

在本发明的所述弹性体材料中，所述润滑剂的质量份为2-3份，例如可为2份、2.5份或3份。

其中，所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、乙撑双硬脂酸酰胺、滑石粉或石蜡中的任意一种。

在本发明的所述弹性体材料中，所述固化剂的质量份为1.2-1.8份，例如可为1.2份、1.4份、1.6份或1.8份。

其中，所述固化剂为4,4’-二氨基二苯甲烷、N,N’-双(3-氨丙基)乙二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷或N-乙酰乙酰基吗啉中的任意一种，最优选为4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷。

在本发明的所述弹性体材料中，所述稳定剂的质量份为0.8-1.4份，例如可为0.8份、1份、1.2份或1.4份。

其中，所述稳定剂为亚磷酸三壬基苯酯、二(2,2,6,6-四甲基-3-氨基)间苯二甲酰胺、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二巯基乙酸异辛酯二甲基锡、N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺或N,N-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)间苯二甲酰胺中的任何一种，最优选为N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺。

在本发明的所述弹性体材料中，所述增塑剂的质量份为3-5份，例如可为3份、4份或5份。

其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯与乙酰柠檬酸三丁酯的等质量混合物。

在本发明的所述弹性体材料中，所述甘油的质量份为4-7份，例如可为4份、5份、6份或7份。

在本发明的所述弹性体材料中，所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的质量份为2-4份，例如可为2份、3份或4份。

在本发明的所述弹性体材料中，所述阻燃剂的质量份为0.5-0.9份，例如可为0.5份、0.7份或0.9份。

其中，所述阻燃剂为亚磷酸酯三(二丙二醇)酯或2,2-双[3,5-二溴-4-(2,3-二溴-2-甲基丙氧基)苯基]丙烷。

在本发明的所述弹性体材料中，所述1,4-丁二醇的质量份为4-8份，例如可为4份、6份或8份。

第二个方面，本发明还涉及上述弹性体材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1：分别称取各个组分；

S2：向所述弹性体母料中加入改性二氧化硅粉末、改性玻璃纤维、抗氧化剂、稳定剂、甘油、阻燃剂、润滑剂、为总用量80-90％的复合交联剂和为总用量60％的固化剂，然后在100-110℃的高速混合机中充分混合，混合均匀后得到母料；

S3：向所述母料中加入增塑剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余10-20％的复合交联剂和剩余40％的固化剂，并在130-140℃下的高速捏合机中捏合10-15分钟，最后双螺杆挤出机挤出造粒，从而得到所述弹性体材料。

在本发明的所述弹性体材料的制备方法中，所述步骤S2中，先加入为总用量80-90％的复合交联剂和为总用量60％的固化剂，而剩余的10-20％的复合交联剂和40％的固化剂，则在后续S3步骤中加入。通过如此的分步加入和处理，发明人发现可以取得最好的技术效果，这是令人意想不到的。

第三个方面，本发明还涉及一种PE/弹性体材料的复合管，该管内层为PE管(聚乙烯管)，外层为上述弹性体材料。

第四个方面，本发明还涉及上述复合管的制备方法，所述制备方法采用双层共挤法，从而可得到上述内层为PE，而外层为所述弹性体材料的复合管。

其中，双层共挤法是材料成型领域中的常规方法，可见于诸多的现有技术文献中，在此不再进行详细描述。

如上所述，本发明提供了一种弹性体材料、其制备方法和使用该弹性体材料的复合管，所述弹性体材料通过特定的组分选择与相互之间的协同增效，以及通过特定的制备方法，从而可以得到性能优异的弹性体材料，可用来制备内层PE、外层为该弹性体材料的复合管，该复合管可用于多个领域，如食品业(酒精、流体等的输送)、机械工业(润滑油、介质等的输送)等，具有良好的应用前景和工业化生产潜力。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

制备例1：弹性体母料的制备

分别称取聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶，并按照三者的质量比为3:3.5:1的比例，将这三种组分于110℃下在高速混合机中充分混合均匀，即得到弹性体母料。

制备例2：改性二氧化硅粉末的制备

A1：将二氧化硅研磨，过200目筛，得到二氧化硅粉末；

A2：向所述二氧化硅粉末中喷射入雾化的白油(所述二氧化硅粉末与白油的质量比为1:0.25)，并充分搅拌均匀，得到雾化湿润二氧化硅粉末；

A3：将乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷(即丙酸乙酯基三乙氧基硅烷)加入到适量乙醇中，再加入所述雾化湿润二氧化硅粉末(所述乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷与雾化湿润二氧化硅粉末的质量比为4.5:1)，然后搅拌30-40分钟，然后过滤，将所得固体粉末充分干燥完全，即得改性二氧化硅粉末，将其命名为GXG。

对比制备例2-1至2-2：二氧化硅粉末的制备

对比制备例2-1：除未进行步骤A2外，其它操作均不变(即将步骤A1的二氧化硅粉末直接进行步骤A3)，从而重复操作制备例2，得到对比制备例2-1，将最终得到的二氧化硅粉末命名为GXG1。

对比制备例2-2：除未进行步骤A3以及将步骤A2得到的雾化湿润二氧化硅粉末充分干燥外，其它操作均不变，从而重复操作制备例2，得到对比制备例2-2，将最终得到的二氧化硅粉末命名为GXG2。

制备例3：改性玻璃纤维的制备

B1：将直径为10-20μm的玻璃纤维截切成0.15mm的长度，用无水乙醇漂洗25分钟，充分干燥，得到干燥玻璃纤维；

B2：将正硅酸异丙酯缓慢加入到无水乙醇中(以克(g)计的正硅酸异丙酯与以毫升(ml)计的无水乙醇的比为1:7.5)，然后充分搅拌，配制成正硅酸异丙酯的乙醇溶液；

B3：将所述干燥玻璃纤维加入到所述乙醇溶液中(所述干燥玻璃纤维与乙醇溶液中的正硅酸异丙酯的质量比为1:2.5)，加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30)(所述干燥玻璃纤维与聚乙烯吡咯烷酮-k30的质量比为1:1.5)，超声分散60分钟；过滤，将得到的纤维在500℃下煅烧25分钟，结束后冷却至室温，即得改性玻璃纤维，将其命名为BL。

对比制备例3-1：玻璃纤维的制备

除省略掉步骤B2-B3外，其它操作均不变(即仅仅进行了步骤B1的处理，也即玻璃纤维未改性)，从而重复操作制备例3，得到对比制备例3-1，将得到干燥玻璃纤维命名为BL1。

在下面的实施例中，除非另有规定，否则步骤S2-S3中使用的各个组分均为步骤S1中对应的相应组分。

实施例1

S1：以质量份计，分别称取85份制备例1的弹性体母料、0.75份改性二氧化硅粉末GXG、0.15份改性玻璃纤维BL、2.5份抗氧化剂2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2份复合交联剂(为0.4质量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与1.6质量份二叔丁基过氧化异丙苯的混合物)、2.5份润滑剂单硬脂酸甘油酯、1.5份固化剂4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、1.1份稳定剂N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺、4份增塑剂(为2质量份邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯与2质量份乙酰柠檬酸三丁酯的混合物)、5.5份甘油、3份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.7份阻燃剂亚磷酸酯三(二丙二醇)酯和6份1,4-丁二醇；

S2：向所述弹性体母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纤维BL、抗氧化剂、稳定剂、甘油、阻燃剂、润滑剂、为总用量85％(即1.7质量份)的复合交联剂和为总用量60％(即0.9质量份)的固化剂，然后在105℃的高速混合机中充分混合，混合均匀后得到母料；

S3：向所述母料中加入增塑剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余15％(即0.3质量份)的复合交联剂和剩余40％(即0.6质量份)的固化剂，并在135℃下的高速捏合机中捏合12分钟，最后双螺杆挤出机挤出造粒，从而得到所述弹性体材料，将其命名为TX1。

实施例2

S1：以质量份计，分别称取80份制备例1的弹性体母料、1份改性二氧化硅粉末GXG、0.1份改性玻璃纤维BL、3份抗氧化剂2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、1.5份复合交联剂(为0.3质量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与1.2质量份二叔丁基过氧化异丙苯的混合物)、3份润滑剂单硬脂酸甘油酯、1.2份固化剂4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、1.4份稳定剂N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺、3份增塑剂(为1.5质量份邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯与1.5质量份乙酰柠檬酸三丁酯的混合物)、7份甘油、2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.9份阻燃剂亚磷酸酯三(二丙二醇)酯和4份1,4-丁二醇；

S2：向所述弹性体母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纤维BL、抗氧化剂、稳定剂、甘油、阻燃剂、润滑剂、为总用量80％(即1.2质量份)的复合交联剂和为总用量60％(即0.72质量份)的固化剂，然后在110℃的高速混合机中充分混合，混合均匀后得到母料；

S3：向所述母料中加入增塑剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余20％(即0.3质量份)的复合交联剂和剩余40％(即0.48质量份)的固化剂，并在130℃下的高速捏合机中捏合15分钟，最后双螺杆挤出机挤出造粒，从而得到所述弹性体材料，将其命名为TX2。

实施例3

S1：以质量份计，分别称取90份制备例1的弹性体母料、0.5份改性二氧化硅粉末GXG、0.2份改性玻璃纤维BL、2份抗氧化剂2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2.5份复合交联剂(为0.5质量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与2质量份二叔丁基过氧化异丙苯的混合物)、2份润滑剂单硬脂酸甘油酯、1.8份固化剂4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、0.8份稳定剂N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺、5份增塑剂(为2.5质量份邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯与2.5质量份乙酰柠檬酸三丁酯的混合物)、4份甘油、4份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.5份阻燃剂亚磷酸酯三(二丙二醇)酯和8份1,4-丁二醇；

S2：向所述弹性体母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纤维BL、抗氧化剂、稳定剂、甘油、阻燃剂、润滑剂、为总用量90％(即2.25质量份)的复合交联剂和为总用量60％(即1.08质量份)的固化剂，然后在100℃的高速混合机中充分混合，混合均匀后得到母料；

S3：向所述母料中加入增塑剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余10％(即0.25质量份)的复合交联剂和剩余40％(即0.72质量份)的固化剂，并在140℃下的高速捏合机中捏合10分钟，最后双螺杆挤出机挤出造粒，从而得到所述弹性体材料，将其命名为TX3。

对比例1-6

对比例1-3：除将实施例1-3中的改性二氧化硅粉末GXG分别替换为GXG1外，其它操作均相同，从而重复了实施例1-3，顺次得到对比例1-3，将得到的弹性体材料顺次命名为D1、D2和D3。

对比例4-6：除将实施例1-3中的改性二氧化硅粉末GXG分别替换为GXG2外，其它操作均相同，从而重复了实施例1-3，顺次得到对比例4-6，将得到的弹性体材料顺次命名为D4、D5和D6。

对比例7-9

除将实施例1-3中的改性玻璃纤维BL分别替换为BL1外，其它操作均相同，从而重复了实施例1-3，顺次得到对比例7-9，将得到的弹性体材料顺次命名为D7、D8和D9。

对比例10-13

除使用下表1中的抗氧化剂代替2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯外，其它操作均相同，从而重复实施了实施例1-3，得到对比例10-13。所使用的抗氧化剂、对应的实施例和所得材料命名见下表1。

表1

A：四(β-(3,5-二叔丁基4-羟苯基)丙酸)季戊四醇酯

B：2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚

C：3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯

D：3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯丙酰肼

对比例14-17

除使用下表2中的固化剂代替4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷外，其它操作均相同，从而重复实施了实施例1-3，得到对比例14-17。所使用的固化剂、对应的实施例和所得材料命名见下表2。

表2

对比例18-22

除使用下表3中的稳定剂代替N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺外，其它操作均相同，从而重复实施了实施例1-3，得到对比例18-22。所使用的稳定剂、对应的实施例和所得材料命名见下表3。

表3

E：亚磷酸三壬基苯酯

F：二(2,2,6,6-四甲基-3-氨基)间苯二甲酰胺

G：双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯

H：二巯基乙酸异辛酯二甲基锡

I：N,N-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)间苯二甲酰胺

对比例23-28

对比例23-25：除将增塑剂替换为质量份为原来两种组分总质量的单一组分邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯外，其它操作均相同，从而重复实施了实施例1-3，顺次得到对比例23-25，所得材料顺次命名外D23、D24和D25。

对比例26-28：除将增塑剂替换为质量份为原来两种组分总质量的单一组分乙酰柠檬酸三丁酯外，其它操作均相同，从而重复实施了实施例1-3，顺次得到对比例26-28，所得材料顺次命名外D26、D27和D28。

性能测试试验

分别将上述实施例及对比例所得到的弹性体材料注塑成型，得到测试用样品，并分别进行如下的多种测试：

1、按照GB/T 528-2009国家标准，测量个各个样品的断裂伸长率，结果见下表4。其中“0天”表示刚刚制得样品后立刻进行测试，而“90天”表示室温下放置90天后进行同样标准的测量所得的结果。

表4

由此可见：1、当二氧化硅未进行步骤A2或A3的处理时，均导致断裂伸长率有所减低；2、当玻璃纤维未进行改性时，断裂伸长率有所减低，但90天后降低并不显著；3、当改变抗氧化剂、固化剂和稳定剂时的种类时，都将导致断裂伸长率有显著的降低，即便是使用与4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷非常类似的固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷，或者使用与N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺非常类似的稳定剂N,N-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)间苯二甲酰胺，仍将导致断裂伸长率有显著的降低，这证明这些物质的选择和相互协同可以产生意想不到的优异技术效果。

2、按照GB/T 1681-2009国家标准，测量了各个样品的回弹率，结果见下表5。其中“0天”表示刚刚制得样品后立刻进行测试，而“90天”表示室温下放置90天后进行同样标准的测量所得的结果。

表5

由此可见：1、抗氧化剂、固化剂和稳定剂的种类改变，都可导致显著降低回弹率，尤其是固化剂和稳定剂的影响最为明显(见D14-D22)；2、当使用单一增塑剂时，也能显著影响长期使用后的回弹率(见D23-28在90天后的测量数据)。

3、按照ASTMD 395-2003标准测试各个样品在刚刚制得后(即“0天”)的压缩永久变形率(％)，结果见下表6中所示。

表6

由此可见：1、本发明的材料TX1-TX3具有良好的、最小的压缩永久变形率；2、对比例D1-D9的变化相对不大，证明二氧化硅和玻璃纤维的改性与否没有显著影响此时的压缩永久变形率；3、但稳定剂和单一组分增塑剂的使用，却显著地增大了变形率，与TX1-TX3相比，表现出了急剧的变劣。

4、耐高温和耐低温测试

I、在80℃下，将各个样品放置60小时，观察和触摸各个样品的外观形态(是否变色和是否发粘)，从而考察了各个样品的耐高温性能。

II、在-30℃下，将各个样品放置48小时后，测试各个样品的耐低温性能(是否有弹性和表面是否有裂纹)。

结果见下表7中所示。

表7

其中：“变色程度”的“×”表示有轻微变色，而“××”表示变色明显加深；“发粘情况”的“×”表示轻微发粘，而“××”表示发粘严重，有强烈的粘附力；“弹性”的“×”表示无弹性，或者弹性很小；“裂纹”的“×”表示有裂纹。

由此可见：1、当二氧化硅未进行喷入雾化白油改性时，导致产生了轻微变色且耐低温性能显著降低；而抗氧化剂和稳定剂种类的改变，却导致变色严重；2、抗氧化剂种类的改变和单一组分增塑剂的使用，均产生了一定程度的发粘现象；而当改变稳定剂种类时，产生了最严重的发粘，证明无法长期耐高温使用；3、稳定剂的种类改变也导致耐低温性能有显著变劣，而单一增塑剂的使用，导致无弹性，但表面无裂纹，证明影响要弱于稳定剂种类的的改变。

发明人还对本发明弹性体材料的制备方法中的具体步骤进行了考察，具体如下。

不同制备方法所得到的导电材料的性能测试

对比例29-31：除在步骤S2中一次性加入全部用量的复合交联剂和固化剂外(即步骤S3中不再加入复合交联剂和固化剂)，其它操作均不变，从而重复进行了实施例1-3，得到对比例29-31，将得到的弹性体材料顺次命名为D29、D30和D31。

对比例32-34：除在步骤S3中一次性加入全部用量的复合交联剂和固化剂外(即步骤S2中不再加入复合交联剂和固化剂)，其它操作均不变，从而重复进行了实施例1-3，得到对比例32-34，将得到的弹性体材料顺次命名为D32、D33和D34。

对比例35-37：除在步骤S2中一次性加入全部用量的复合交联剂(即步骤S3中不再加入复合交联剂)和在步骤S3中一次性加入全部固化剂(即步骤S2中不再加入固化剂)外，其它操作均不变，从而重复进行了实施例1-3，得到对比例35-37，将得到的弹性体材料顺次命名为D35、D36和D37。

对比例38-40：除在步骤S2中一次性加入全部用量的加入全部固化剂(即步骤S3中不再加入固化剂)和在步骤S3中一次性加入全部用量的复合交联剂(即步骤S2中不再加入复合交联剂)和外，其它操作均不变，从而重复进行了实施例1-3，得到对比例38-40，将得到的弹性体材料顺次命名为D38、D39和D40。

分别对D29-D40进行上述“性能测试试验”中的相同测试，结果分别见下表7-10所示，为了便于对比，仍将TX1-TX3的数据一并列出。

表7

由此可见：当没有分步加入复合交联剂和固化剂时，均导致断裂伸长率有显著降低，尤其是D29-D34降低最为显著。

表8

由此可见：当没有分步加入复合交联剂和固化剂时，均导致回弹率有显著降低，尤其是D35-D40降低最为显著。

表9

由此可见：当没有分步加入复合交联剂和固化剂时，均导致压缩永久变形率有显著降低，尤其是D35-D40变劣最为显著。

表10

由此可见：当没有分步加入复合交联剂和固化剂时，耐高温和耐低温性能均有显著降低。

综合上述表7-表10的数据可见，当未分步加入复合交联剂和固化剂时，各个指标均有显著变劣，这应该是由于当未分步加入时，导致固化和交联未能产生最好的协同和促进，从而导致各个性能有所降低。

如上所述，本发明提供了一种弹性体材料、其制备方法和使用该弹性体材料的复合管，所述弹性体材料通过特定的组分选择与相互之间的协同增效，以及通过特定的制备方法，从而可以得到性能优异的弹性体材料，可用来制备内层PE、外层为该弹性体材料的复合管，该复合管可用于多个领域，如食品业(酒精、流体等的输送)、机械工业(润滑油、介质等的输送)等，具有良好的应用前景和工业化生产潜力。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性体材料，所述弹性体材料包括弹性体母料、改性二氧化硅粉末、改性玻璃纤维、抗氧化剂、复合交联剂、润滑剂、固化剂、稳定剂、增塑剂、甘油、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、阻燃剂和1,4-丁二醇。

2.如权利要求1所述的弹性体材料，其特征在于：以质量份计，其具体组分含量如下：

3.如权利要求1或2所述的弹性体材料，其特征在于：所述弹性体母料为聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶的混合物。其中，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、异氟尔酮二异氰酸酯和氯丁橡胶的质量为3:3-4:1。

4.如权利要求1-3所述的弹性体材料，其特征在于：所述改性二氧化硅粉末是按照包括如下步骤的制备方法制得的：

A1：将二氧化硅研磨，过200目筛，得到二氧化硅粉末；

A2：向所述二氧化硅粉末中喷射入雾化的白油，并充分搅拌均匀，得到雾化湿润二氧化硅粉末；

A3：将乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷(即丙酸乙酯基三乙氧基硅烷)加入到乙醇中，再加入所述雾化湿润二氧化硅粉末，搅拌30-40分钟，然后过滤，将所得固体粉末充分干燥完全，即得所述改性二氧化硅粉末。

5.如权利要求1-4任一项所述的弹性体材料，其特征在于：所述改性玻璃纤维是按照包括如下步骤的制备方法制得的：

B1：将直径为10-20μm的玻璃纤维截切成0.1-0.2mm的长度，用无水乙醇漂洗20-30分钟，充分干燥，得到干燥玻璃纤维；

B2：将正硅酸异丙酯缓慢加入到无水乙醇中，然后充分搅拌，配制成正硅酸异丙酯的乙醇溶液；

B3：将所述干燥玻璃纤维加入到所述乙醇溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮-k30，超声分散50-70分钟；过滤，将得到的纤维在500℃下煅烧20-30分钟，结束后冷却至室温，即为所述改性玻璃纤维。

6.如权利要求1-5任一项所述的弹性体材料，其特征在于：所述抗氧化剂为四(β-(3,5-二叔丁基4-羟苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯丙酰肼中的任意一种，最优选为2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯。。

7.如权利要求1-6任一项所述的弹性体材料，其特征在于：所述固化剂为4,4’-二氨基二苯甲烷、N,N’-双(3-氨丙基)乙二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷或N-乙酰乙酰基吗啉中的任意一种，最优选为4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷。

8.如权利要求1-7任一项所述的弹性体材料，其特征在于：所述稳定剂为亚磷酸三壬基苯酯、二(2,2,6,6-四甲基-3-氨基)间苯二甲酰胺、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二巯基乙酸异辛酯二甲基锡、N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺或N,N-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)间苯二甲酰胺中的任何一种，最优选为N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺。

9.权利要求1-8任一项所述弹性体材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1：分别称取各个组分；

S2：向所述弹性体母料中加入改性二氧化硅粉末、改性玻璃纤维、抗氧化剂、稳定剂、甘油、阻燃剂、润滑剂、为总用量80-90％的复合交联剂和为总用量60％的固化剂，然后在100-110℃的高速混合机中充分混合，混合均匀后得到母料；

S3：向所述母料中加入增塑剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余10-20％的复合交联剂和剩余40％的固化剂，并在130-140℃下的高速捏合机中捏合10-15分钟，最后双螺杆挤出机挤出造粒，从而得到所述弹性体材料。

10.一种PE/弹性体材料的复合管，该管内层为PE管，外层为上述弹性体材料。