CN106543750A - 一种化学发泡的tpe材料及其制备方法 - Google Patents

一种化学发泡的tpe材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种化学发泡的TPE材料及其制备方法。一种化学发泡的TPE材料，其特征在于由包含氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、石蜡油、聚丙烯（PP）、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂制备而成，各原料所占重量份数为：氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）100份，石蜡油120‑140份，耐刮擦助剂1‑2份，抗氧化剂0.4‑0.6份，化学发泡剂2‑4份。采用化学发泡的TPE材料，可以降低注塑样件表面的缩痕，使得注塑样件表面硬度降低，获得更好的触感，触感柔和，注塑收缩改善明显。

Description

一种化学发泡的TPE材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种化学发泡的TPE材料(热塑性弹性体材料)及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体TPE(Thermoplastic Elastomer)是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工特征的材料。TPE具有环保无毒安全，硬度范围广，有着优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化等诸多优点，因此，作为一种新型的多功能环保材料，TPE具有非常广阔的应用市场，如家用电器、体育用品、汽车材料、医疗器械、建筑业和制鞋业等。目前，TPE材料一般是以热塑性弹性体氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、热塑性塑料聚丙烯以及一些合适的填料为原料制备而得到的。SEBS中弹性体嵌段已经完全氢化，使其具有优异的耐候性能，对臭氧、紫外线、电弧有良好的耐受性，也使其具有耐低温性能，在-60℃条件下仍保持良好的柔韧性等特点。虽然SEBS具有优良的橡胶弹性、优异的耐候性、耐低温性、环保性能等，但以SEBS作为弹性体材料单独使用存在一些问题，如SEBS与传统的硫化橡胶相比，存在着刚性过大、压缩变形大、密度高等缺点；其使用温度上限及耐溶剂性、耐油性等方面通常都不及传统硫化橡胶等。采用在弹性体中添加其他组分对弹性体进行改性，是开发具有综合性能的新型高分子弹性体材料的最佳途径之一。
热塑性弹性体通过化学发泡方式注塑成型，可以提高制品表面的柔感，可以提升弯曲、减震、舒适性等性能。基于其优良的特性，热塑性弹性体在化学发泡成型上的应用有着广泛的关注和很好的发展前景。
PP价格低廉，使用PP改性SEBS可以降低SEBS的熔融黏度，使SEBS易于加工。改性碳酸盐作为化学发泡剂，可以有效改善发泡制品的表面质量和力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学发泡的TPE材料及其制备方法，将该TPE材料注塑成型，所得到的注塑样件的表面硬度低。
为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案，一种化学发泡的TPE材料，其特征在于由包含氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、石蜡油、聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂制备而成，各原料所占重量份数为：
按上述技术方案，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)是热塑性弹性体SBS的加氢产物。被氢化的SBS由于具有较高含量的1，2结构，在氢化后组成为聚苯乙烯(S)—聚乙烯(E)—聚丁烯—(B)—聚苯乙烯(S)，故简称为SEBS。由于SEBS中丁二烯段的碳—碳双键被氢化饱和，因而其具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。作为本发明的一种优选实施方式，所述氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)为YH-503线性结构软质低粘度SEBS粉(白色粉末)，其中S组分和B组分质量比为30/70,材料拉伸强度26.5MPa，断裂伸长率480％，硬度75A。
按上述技术方案，所述石蜡油为高粘度的克拉玛依KP6030，为水白色清亮透明液体，其饱和烃含量大于90％，处于高度饱和状态，分子结构稳定，作为本发明的一种优选实施方式，所述石蜡油作为软化剂，黏度32.82mm2/s(100℃)，密度887.6kg/m3，闪点292℃，能起到改善其加工流动性，达到高流动性的目的。
按上述技术方案，所述PP为聚丙烯树脂，聚丙烯树脂加入SEBS中，PP与EB链段可以完全相容，使得分子链更加的柔软，从而增加产品的弹性，使其具有柔软的手感和力学性能。作为本发明的一种优选实施方式，所述PP为流动性较好的均聚型注塑级PP材料，溶体熔融指数37g/10min，密度0.98g/cm3，硬度70R，缺口冲击强度22J/m2，拉伸强度32MPa。
按上述技术方案，所述耐刮擦助剂(或称耐刮擦剂)为硅酮，主要成分为超高分子量硅氧烷聚合物的白色粉末。硅酮具有优异的化学稳定性和耐热性能，用作热塑性材料的加工助剂和表面改性剂，可以提高加工的流动性和光泽度，降低摩擦系数。作为本发明的一种优选实施方式，所述耐刮擦剂为赢创德固赛的硅酮类耐刮擦剂AS100。
按上述技术方案，所述抗氧化剂为复合抗氧化剂，是主抗氧化剂1010与辅助抗氧化剂168按照1:2的质量比例调配而成。主抗氧化剂1010为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。辅助抗氧化剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。经调配而成的复合抗氧化剂B215性质稳定，外观为白色结晶粉末，对聚烯烃有突出的加工稳定性，可有效地抑制聚合物的热降解和氧化降解，对制品有长效保护作用。作为本发明的一种优选实施方式，所述抗氧化剂选用德国巴斯夫公司的B215抗氧化剂。
按上述技术方案，所述化学发泡剂为DC发泡剂，主要成分为改性碳酸盐。改性碳酸盐为白色易流动固体粉末，分解气体为氮气，二氧化碳，熔体中的泡孔均匀稳定。作为本发明的一种优选实施方式，所述化学发泡剂选用DC-2000改性碳酸盐发泡剂(如2000改性碳酸钙)。
上述一种化学发泡的TPE材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按各原料所占重量份数为：
选取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、石蜡油、聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂，备用；
2)先将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS，粉状)和石蜡油在高速混合机内以500r/min混合5min，然后放置20min；
3)将聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂和抗氧化剂加入步骤2)静置的混合机中，以1000r/min混合5min；得到预混料；
4)将步骤3)所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-210℃，机头温度为200℃，得到母粒(不发泡的TPE材料)；
5)将步骤4)所得的母粒和化学发泡剂加入混合机中混合，以1000r/min混合10min，得到化学发泡的TPE材料。
上述一种化学发泡的TPE材料的应用：将化学发泡的TPE材料加入注塑机中，注塑成型，得到注塑样件(厚度3-4mm)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过对TPE材料配方的研究，提出了一种新型TPE材料。新材料不同于目前的TPE材料，其黏度低，流动性好。
2.本发明采用化学发泡的TPE材料，可以降低注塑样件表面的缩痕，使得注塑样件(或称发泡注塑样件)表面硬度降低，获得更好的触感，触感柔和，注塑收缩改善明显。
本发明适用于汽车内饰仪表板的外包覆层的材料制备。
附图说明
图1为本发明注塑样件的主视图及其尺寸，单位mm。
图2为本发明注塑样件的俯视图及其尺寸，单位mm。
图3为本发明化学发泡的TPE材料与不发泡TPE材料样件邵氏硬度的试验比较结果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
下述实施例中：所述氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)为YH-503线性结构软质低粘度SEBS粉(白色粉末)，其中S组分和B组分质量比为30/70,材料拉伸强度26.5MPa，断裂伸长率480％，硬度75A。
所述石蜡油为高粘度的克拉玛依KP6030，所述石蜡油作为软化剂，黏度32.82mm2/s(100℃)，密度887.6kg/m3，闪点292℃。
所述PP为流动性较好的均聚型注塑级PP材料，溶体熔融指数37g/10min，密度0.98g/cm3，硬度70R，缺口冲击强度22J/m2，拉伸强度32MPa。
所述耐刮擦助剂(或称耐刮擦剂)为硅酮，主要成分为超高分子量硅氧烷聚合物的白色粉末；如：赢创德固赛的硅酮类耐刮擦剂AS100。
所述抗氧化剂为复合抗氧化剂，是主抗氧化剂1010与辅助抗氧化剂168按照1:2的质量比例调配而成。主抗氧化剂1010为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。辅助抗氧化剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。如：选用德国巴斯夫公司的B215抗氧化剂。
所述化学发泡剂为DC发泡剂，主要成分为改性碳酸盐(如改性碳酸钙)的白色易流动粉末。如：选用DC-2000改性碳酸盐发泡剂(如2000改性碳酸钙)。
实施例1：
一种化学发泡的TPE材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按各原料所占重量份数为：
选取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、石蜡油、聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂，备用；
2)先将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS，粉状)和石蜡油在高速混合机内以500r/min混合5min，然后放置20min；
3)将聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂和抗氧化剂加入步骤2)静置的混合机中，以1000r/min混合5min；得到预混料；
4)将步骤3)所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-210℃，机头温度为200℃，得到母粒(不发泡的TPE材料)；
5)将步骤4)所得的母粒和化学发泡剂加入混合机中混合，以1000r/min混合10min，得到化学发泡的TPE材料。
应用：将化学发泡的TPE材料加入注塑机中，注塑成型，得到注塑样件(发泡注塑样)，厚度3-4mm(如图1、图2所示)。
将本发明获得的发泡注塑样件与不发泡TPE材料注塑样件放置于硬度计上测试两者表面硬度，检验表面触感。
硬度计测试证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显降低样件的表面硬度(如图3所示)，检验表面触感证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显改善样件的缩痕，提高样件的表面触感。
实施例2：
一种化学发泡的TPE材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按各原料所占重量份数为：
选取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、石蜡油、聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂，备用；
2)先将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS，粉状)和石蜡油在高速混合机内以500r/min混合5min，然后放置20min；
3)将聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂和抗氧化剂加入步骤2)静置的混合机中，以1000r/min混合5min；得到预混料；
4)将步骤3)所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-210℃，机头温度为200℃，得到不发泡的TPE材料(母粒)；
5)将步骤4)所得的母粒和化学发泡剂加入混合机中混合，以1000r/min混合10min，得到化学发泡的TPE材料。
应用：将化学发泡的TPE材料加入注塑机中，注塑成型，得到注塑样件(发泡注塑样)，厚度3-4mm。
将本发明获得的发泡注塑样件与不发泡TPE材料注塑样件放置于硬度计上测试两者表面硬度，检验表面触感。
硬度计测试证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显降低样件的表面硬度(如图3所示)，检验表面触感证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显改善样件的缩痕，提高样件的表面触感。
实施例3：
一种化学发泡的TPE材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按各原料所占重量份数为：
选取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、石蜡油、聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂，备用；
2)先将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS，粉状)和石蜡油在高速混合机内以500r/min混合5min，然后放置20min；
3)将聚丙烯(PP)、耐刮擦助剂和抗氧化剂加入步骤2)静置的混合机中，以1000r/min混合5min；得到预混料；
4)将步骤3)所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-210℃，机头温度为200℃，得到不发泡的TPE材料(母粒)；
5)将步骤4)所得的母粒和化学发泡剂加入混合机中混合，以1000r/min混合10min，得到化学发泡的TPE材料。
应用：将化学发泡的TPE材料加入注塑机中，注塑成型，得到注塑样件，厚度为3-4mm。
将本发明获得的注塑样件(发泡注塑样件)与不发泡TPE材料注塑样件放置于硬度计上测试两者表面硬度，检验表面触感。
硬度计测试证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显降低样件的表面硬度(如图3所示)，检验表面触感证明，本发明获得的发泡注塑样件能明显改善样件的缩痕，提高样件的表面触感。

Claims (10)

1.一种化学发泡的TPE材料，其特征在于由包含氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、石蜡油、聚丙烯（PP）、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂制备而成，各原料所占重量份数为：
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 100份，
石蜡油 120-140份，
聚丙烯 50-70份，
耐刮擦助剂 1-2份，
抗氧化剂 0.4-0.6份，
化学发泡剂 2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为YH-503线性结构，其中S组分和B组分质量比为30/70。
3.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述石蜡油为克拉玛依KP6030，黏度32.82mm2/s（100℃），密度887.6kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述聚丙烯为流动性较好的均聚型注塑级PP材料，溶体熔融指数37g/10min，密度0.98g/cm3；
所述耐刮擦助剂为硅酮。
5.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述抗氧化剂为复合抗氧化剂，是主抗氧化剂1010与辅助抗氧化剂168按照1:2的质量比例调配而成；主抗氧化剂1010为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯；辅助抗氧化剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
6.根据权利要求1或5所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述抗氧化剂选用德国巴斯夫公司的B215抗氧化剂。
7.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料，其特征在于：所述化学发泡剂为DC发泡剂。
8.如权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）按各原料所占重量份数为：
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 100份，
石蜡油 120-140份，
聚丙烯 50-70份，
耐刮擦助剂 1-2份，
抗氧化剂 0.4-0.6份，
化学发泡剂 2-4份；
选取氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 、石蜡油、聚丙烯 、耐刮擦助剂、抗氧化剂和化学发泡剂，备用；
2）先将氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 和石蜡油在高速混合机内，混合；
3）将聚丙烯 、耐刮擦助剂和抗氧化剂加入步骤2）静置的混合机中，混合；得到预混料；
4）将步骤3）所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到母粒 ；
5）将步骤4）所得的母粒和化学发泡剂加入混合机中混合，得到化学发泡的TPE材料。
9.根据权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中以500r/min混合5min，然后放置20min；步骤3）中以1000r/min混合5min；步骤4）中挤出温度为180-210℃，机头温度为200℃；步骤5）中以1000r/min混合10min。
10.如权利要求1所述的一种化学发泡的TPE材料的应用：将化学发泡的TPE材料加入注塑机中，注塑成型，得到注塑样件。
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