CN106589762A - 一种易焊接热塑性弹性体门封及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种易焊接热塑性弹性体门封，以重量份数计，包括如下组份：SEBS弹性体40～55份，增粘树脂5～15份，填料10～15份，加工油5～15份，聚丙烯10～15份，润滑剂1～2份，颜料0.1～1份，抗菌防霉剂0.1～0.5份，抗氧剂0.1～0.5份，紫外线吸收剂0.1～0.5份。本发明还提供了此门封的制备方法。本易焊接热塑性弹性体门封，焊接强度高，门封回弹性好，在冰箱等制冷电器使用的低温环境下仍保持较好的弹性，防止产生闪缝，能够更好的弥合门体和箱体的间隙，降低电器能耗，为制冷电器的进一步节能做出贡献。

Description

一种易焊接热塑性弹性体门封及其制备方法
技术领域
本发明属于门封材料技术领域，具体地说，涉及一种用于冰箱、冷柜、酒柜等制冷电器的易焊接热塑性弹性体(TPE)门封及其制备方法。
背景技术
2015年9月底，国家标准化管理委员会发布新版冰箱能效标准GB 12021.2-2015《家用电冰箱耗电量限定值及能效等级》(以下简称新标准)，用于替代GB 12021.2-2008，并于2016年10月1日正式实施。新标准规定能效1级产品耗电量约比原能效1级产品耗电量下降40％。然而，目前市场上能效为1级的冰箱占比已经超过85％，几乎100％产品的能效水平均达到或超过2级能效。而根据冰箱能效的新标准设定的要求，使得能效1级产品市场占比仅在5％左右。新版本标准的实施，对每一个冰箱企业来说都是一个重大的挑战，也对冰箱门封从材料到结构设计提出了新的要求。
目前，冰箱、冷柜、酒柜等制冷电器所用的门封条，一般由软质聚氯乙烯(PVC)生产，硬度60-75 Shore A。经过近二十年的使用，发现PVC门封条存在增塑剂迁移、耐寒性差、热稳定性差等问题。增塑剂迁移容易导致门封条失去弹性，密封性变差，冰箱、冷柜、酒柜等制冷电器能耗随之增加。并且PVC因为含有卤素，燃烧会产生二噁英等致癌物质，在欧美国家的使用受到限制。
所以，如此严苛的能效标准也对门封条提出了新的要求，门封条的材料需要重新研发，而随着新的热塑性弹性体(TPE)材料的出现，使门封条更新换代成为可能。TPE是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可热塑加工的特征的材料，具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，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，可以循环使用降低成本。TPE的主要原料是SEBS，SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的三嵌段共聚物。SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。SEBS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，脆化温度≤-60℃，最高使用温度达到149℃。
专利CN103980651A公开了一种用于制造冷藏装置用门封的组合物，其包括：1)30-60重量％的热塑性弹性体(TPE材料)；2)15-35重量％的矿物油；3)任选地0-40重量％的TPE增强组分，基于组合物的总重量计。其中，组合物还可包含热稳定剂、无机填料、润滑剂、抗UV剂以及其他常规添加剂，如颜料、加工助剂、抗菌防霉剂等。该专利所述TPE材料是SEBS，增塑剂是矿物油，增强组分是聚丙烯(PP)，这是一个比较通用的TPE加工配方，没有明确能够保证门封焊接拉力的方法，而经过验证发现普通TPE材料焊接性能较差，焊接拉力达不到标准要求。
专利CN102532778A公开了一种冰箱、冷柜用TPE弹性体门封条及其制备方法，TPE弹性体门封条即TPE弹性体门封胶套，TPE弹性体门封胶套采用下述按质量百分比计的各原料制成：SEBS(15-50％)；白矿油(20-50％)；聚丙烯(10-48％)；EVA(10-45％)；CaCO3(5-25％)；抗氧剂(0.1-0.6％)；润滑剂(0.1-0.6％)。本发明将EVA材料引入TPE门封条配方体系可以提高材料的耐候性、耐老化性、粘合性；该专利虽然在SEBS、白矿油、PP及碳酸钙的共混体系中加入EVA材料提高粘合性，但是也没明确如何提高门封的焊接性能。
专利CN103724781A同样公开了一种TPE冰箱门封粒料的专利，采用POE塑料40-50份、PP弹性体30-50份、SEBS15-20份、环烷油5-15份、抗氧剂0.2-0.6份、润滑剂0.2-0.6份、填料10-20份与颜料0-5份制备而成。该专利明确表述了一般TPE材料焊接拉力差，影响门封的运输和使用，并且为了提高焊接性能所用原料主要为POE塑料和PP弹性体。由于该专利所用SEBS弹性体较少，而是以大量POE塑料和PP弹性体为主，导致门封弹性较差，塑性较强，门封变型后不易恢复，并没有发挥出TPE门封的优点。
发明内容
根据上述不足之处，本发明的目的在于：提供一种易焊接热塑性弹性体门封及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种易焊接热塑性弹性体门封，以重量份数计，包括如下组份：SEBS弹性体40～55份，增粘树脂5～15份，填料10～15份，加工油5～15份，聚丙烯10～15份，润滑剂1～2份，颜料0.1～1份，抗菌防霉剂0.1～0.5份，抗氧剂0.1～0.5份，紫外线吸收剂0.1～0.5份。
优选的是：所述的SEBS弹性体是星型结构的，重均分子量范围为100000～300000万。
优选的是：所述增粘树脂为碳五加氢树脂、季戊四醇改性松香树脂、松香改性酚醛树脂、萜烯树脂、碳五树脂、碳九树脂、松香树脂和α-苯乙烯单体树脂中的至少一种。
优选的是：所述填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土和二氧化硅中的至少一种。
优选的是：所述的加工油为加氢环烷油和石蜡油中的至少一种。
优选的是：所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
优选的是：所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮母粒中的至少一种。
优选的是：所述的抗菌防霉剂为磷酸锆载银、磷酸二氢铵、n-辛基-异噻唑啉酮、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种或两种并用。
优选的是：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂4426、抗氧剂DLTP和抗氧剂DSTP中至少一种或两种并用。
优选的是：所述的紫外线吸收剂为UV-326、UV-329、UV-770和UV-531中的至少一种或两种并用。
本发明还提供一种易焊接热塑性弹性体门封的制备方法，包括以下步骤：
(1)将SEBS弹性体和加工油加入低速搅拌混料机，搅拌混合20～30min，让加工油被SEBS弹性体充分吸油，停放6小时以上备用；
(2)将充分吸油的SEBS弹性体和增粘树脂、填料、聚丙烯、润滑剂、颜料、抗菌防霉剂、抗氧剂和紫外线吸收剂按照比例称量并加入高速搅拌混料机，搅拌混合5～10min，混合均匀后转移至挤出机料斗；
(3)设置挤出加工温度范围为160～200℃，开启挤出机喂料装置和螺杆，保持喂料装置及螺杆的转速比为1.5︰1-2︰1，开始挤出造粒；
(4)采用单螺杆挤出机，将改性料挤出成型门封条，挤出加工温度范围为140-180℃；按照尺寸要求进行裁剪，得到易焊接热塑性弹性体门封。
本发明的有益效果在于：
(1)本易焊接热塑性弹性体门封，采用增粘树脂增加TPE门封的焊接强度，解决TPE门封不易焊接的问题，添加量越多越容易焊接。增粘树脂是无定形的材料，能够增加SEBS弹性体橡胶链段的玻璃化温度，并降低热熔黏度，增加TPE材料的润湿性和初粘性，从而增加TPE门封的焊接强度。但是增粘树脂添加量不宜过多，否则容易导致TPE门封表面发粘，影响使用。而且碳五加氢树脂没有不饱和键，耐老化性好，不会影响TPE的耐老化性能。
(2)本易焊接热塑性弹性体门封，采用星型SEBS弹性体提供弹性，星型SEBS弹性体回弹性好，流动性好；星型SEBS弹性体吸油效率高，TPE门封不易渗油，表面手感较好；弹性体用量多，耐弯折性好，弯折后表面不留折痕；并且配合少量高粘度加工油能够生产符合塑料类食品接触材料法规的门封。
(3)本易焊接热塑性弹性体门封，焊接强度高，门封回弹性好，在冰箱等制冷电器使用的低温环境下仍保持较好的弹性，防止产生闪缝，能够更好的弥合门体和箱体的间隙，降低电器能耗，为制冷电器的进一步节能做出贡献。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封，按重量份数计包括如下组分：SEBS弹性体(YH-507)40份，增粘树脂(碳五加氢树脂)15份，填料(碳酸钙)15份，加工油(40℃下运动粘度为100mm2·s-1的石蜡油)15份，聚丙烯15份，润滑剂(芥酸酰胺)1份，颜料1份，抗菌防霉剂(磷酸锆载银)0.5份，抗氧剂(抗氧剂1010)0.3份，紫外线吸收剂(UV-326)0.3份。
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封的制备方法，包括以下步骤：
将40份SEBS弹性体(YH-507)和15份石蜡油加入低速混料机，搅拌混合30min，让石蜡油被YH-507充分吸油，停放6小时以上备用。
将充分吸油的YH-507和氢化碳五树脂、聚丙烯、碳酸钙、芥酸酰胺、颜料、磷酸锆载银、抗氧剂1010和UV-326按照比例称量并加入高速搅拌机，搅拌混合5min，混合均匀后加入挤出机料斗。
挤出加工温度范围为160～200℃，开启挤出机喂料装置和螺杆，保持二者转速比1.5︰1，开始挤出造粒，切粒方式采用水环切粒。
采用单螺杆挤出机，将改性料挤出成型门封条，挤出加工温度范围为140～180℃。门封条按照所需尺寸经过45°定长裁切，然后焊接成冰箱等制冷电器所需门封框成品，测试门封焊接部位的焊接拉力性能。
如实施例1制得的门封挤出加工流动性好，焊接部位焊接拉力高，焊接速度快，门封硬度65A左右。
实施例2
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封，按重量份数计包括如下组分：SEBS弹性体(YH-507)55份，增粘树脂(季戊四醇改性松香树脂)10份，填料(滑石粉)15份，加工油(40℃下运动粘度为200mm2·s-1的石蜡油)5份，聚丙烯15份，润滑剂(硅酮母粒)1份，颜料1份，抗菌防霉剂(甲壳素)0.5份，抗氧剂(抗氧剂1098)0.1份，紫外线吸收剂(UV-329)0.1份。
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封，包括以下步骤：
将55份S EBS弹性体(YH-507)和5份石蜡油加入低速混料机，搅拌混合20min，让石蜡油被YH-507充分吸油，停放6小时以上备用。
将充分吸油的YH-507和季戊四醇改性松香树脂、聚丙烯、滑石粉、硅酮母粒，颜料，甲壳素，抗氧剂1098，UV-329按照比例称量加入高速搅拌机，搅拌混合5min，混合均匀后加入挤出机料斗。
挤出加工温度范围为160～200℃，开启挤出机喂料装置和螺杆，保持二者转速比2︰1，开始挤出造粒，切粒方式采用水环切粒。
采用单螺杆挤出机，将改性料挤出成型门封条，挤出加工温度范围为140～180℃。门封条按照所需尺寸经过45°定长裁切，然后焊接成冰箱等制冷电器所需门封框成品，测试门封焊接部位的焊接拉力性能。
如实施例2制得的门封是符合可食品接触法规的TPE材料，有极小的植物油溶出性，适合于欧盟塑料类食品接触材料法规EU10-2011，焊接拉力适中，硬度70A左右。
实施例3
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封，按重量份数计包括如下组分：SEBS弹性体(YH-507)50份，增粘树脂(季戊四醇改性松香树脂)15份，填料(滑石粉)15份，加工油(40℃下运动粘度为100mm2·s-1的石蜡油)10份，聚丙烯10份，润滑剂(硅酮母粒)2份，颜料1份，抗菌防霉剂(磷酸锆载银)0.5份，抗氧剂(抗氧剂1010和抗氧剂168)0.5份，紫外线吸收剂(UV-329和UV-770)0.5份。
本实施例的易焊接热塑性弹性体门封，包括以下步骤：
将50份SEBS弹性体(YH-507)和10份石蜡油加入低速混料机，搅拌混合20min，让石蜡油被YH-507充分吸油，停放6小时以上备用。
将充分吸油的YH-507和季戊四醇改性松香树脂、聚丙烯、滑石粉、硅酮母粒，颜料，磷酸锆载银，抗氧剂1010，抗氧剂168、UV-329、UV-770按照比例称量加入高速搅拌机，搅拌混合5min，混合均匀后加入挤出机料斗。
挤出加工温度范围为160～200℃，开启挤出机喂料装置和螺杆，保持二者转速比1.8︰1，开始挤出造粒，切粒方式采用水环切粒。
采用单螺杆挤出机，将改性料挤出成型门封条，挤出加工温度范围为140～180℃。门封条按照所需尺寸经过45°定长裁切，然后焊接成冰箱等制冷电器所需门封框成品，测试门封焊接部位的焊接拉力性能。
如实施例3制得的门封是户外专用料，耐高低温循环优良，耐日晒和紫外光老化，适用于放置于户外的自动售货制冷器具，焊接拉力较好，硬度60A左右，高低温硬度变化率较低。
参照标准QB/T 1294-2013，对2mm厚的门封片材进行测试，测试其物理机械性能，如拉伸强度、断裂伸长率、硬度、耐寒性、分子迁移率；生产门封焊接，测试焊接部位的焊接拉力；测试结果如表1所示。
表1 实施例1-3制得的易焊接热塑性弹性体门封的性能对比
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度(MPa) 12.5 14.2 12.9
断裂伸长率(％) 770 710 690
硬度(Shore A) 65 71 60
耐寒性(-25℃硬度) 74 82 68
分子迁移率(％) 0.27 0.05 0.12
焊接角拉力(N) 105 82 93

Claims (10)

1.一种易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：以重量份数计，包括如下组份：SEBS弹性体40～55份，增粘树脂5～15份，填料10～15份，加工油5～15份，聚丙烯10～15份，润滑剂1～2份，颜料0.1～1份，抗菌防霉剂0.1～0.5份，抗氧剂0.1～0.5份，紫外线吸收剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述的SEBS弹性体是星型结构的，重均分子量范围为100000～300000万。
3.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述增粘树脂为碳五加氢树脂、季戊四醇改性松香树脂、松香改性酚醛树脂、萜烯树脂、碳五树脂、碳九树脂、松香树脂和α-苯乙烯单体树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述的加工油为加氢环烷油和石蜡油中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮母粒中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述的抗菌防霉剂为磷酸锆载银、磷酸二氢铵、n-辛基-异噻唑啉酮、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种或两种并用。
8.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂4426、抗氧剂DLTP和抗氧剂DSTP中至少一种或两种并用。
9.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封，其特征在于：所述的紫外线吸收剂为UV-326、UV-329、UV-770和UV-531中的至少一种或两种并用。
10.根据权利要求1所述的易焊接热塑性弹性体门封的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将SEBS弹性体和加工油加入低速搅拌混料机，搅拌混合20～30min，让加工油被SEBS弹性体充分吸油，停放6小时以上备用；
(2)将充分吸油的SEBS弹性体和增粘树脂、填料、聚丙烯、润滑剂、颜料、抗菌防霉剂、抗氧剂和紫外线吸收剂按照比例称量并加入高速搅拌混料机，搅拌混合5～10min，混合均匀后转移至挤出机料斗；
(3)设置挤出加工温度范围为160～200℃，开启挤出机喂料装置和螺杆，保持喂料装置及螺杆的转速比为1.5︰1-2︰1，开始挤出造粒；
(4)采用单螺杆挤出机，将改性料挤出成型门封条，挤出加工温度范围为140-180℃；按照尺寸要求进行裁剪，得到易焊接热塑性弹性体门封。
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