CN106867179A - 一种玩具公仔用tpe材料及其制备工艺 - Google Patents

一种玩具公仔用tpe材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玩具公仔用TPE材料及其制备工艺，其技术方案要点是：一种玩具公仔用TPE材料，所述TPE材料由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：SEBS 35~45份、白油35~40份、聚丙烯8~15份、相容剂2~5份、抗氧剂0.2~0.4份、抗UV剂0.2~0.4份、CaCO3 8~10份、增透助剂0.3~0.5份，达到了提升TPE材料的透光率以及其他力学性能的效果，从而使该材料制得的玩具公仔在制作、上色等过程中更加便利，且成品外观佳，用户体验好。

Description

一种玩具公仔用TPE材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及TPE弹性体，特别涉及一种玩具公仔用TPE材料及其制备工艺。
背景技术
随着玩具行业的发展，消费者对玩具的环保及安全性能越来越重视，要求也越来越高。特别是对于3岁以下婴幼儿来说，安全性能为重要。因此，在制造儿童玩具时，对材料的选用也是越来越苛刻。目前市场上在玩具、婴童用品、汽车配件、家居用品、医疗产品、工具、电器配件等领域大规模使用硫化橡胶、PVC、硅胶等基础原料，这些原料普遍存在人工、能源消耗过大及不可回收再利用，国外发达国家已经全面限制此类原料的使用，热塑性弹性体作为新的取代品为近10年来生产发展的重要领域。
如授权公告号为CN103724789B的专利公开的一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法，由以下重量份的组分组成：SEBS，15～20份；白油，12～15份；聚丙烯，8～10份；POE，40～55份；矿物填料，10～15份；及抗氧剂0.2～0.3份，具有优良的抗变形能力。但除了优良的抗性变能力之外，在玩具的制作以及使用中，为了延长玩具的使用年限以及上色后的鲜艳度，对制作玩具使用的TPE原料的透光率以及其他力学性能都具有较高要求。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种耐撕扯、透光率高的玩具公仔用TPE材料。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种玩具公仔用TPE材料，所述TPE材料由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：SEBS 35～45份、白油35～40份、聚丙烯8～15份、相容剂2～5份、抗氧剂0.2～0.4份、抗UV剂0.2～0.4份、CaCO38～10份、增透助剂0.3～0.5份。
通过采用上述技术方案，SEBS是聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，在常温下，SEBS包含有两侧的聚苯乙烯(PS)硬塑性嵌段和中间的乙烯/丁烯(EB)弹性体嵌段，这两种嵌段在热力学上彼此是不相容的，从而产生两相结构，在微观相呈现分离状态，SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性，其耐热性相较于SBS有显著提高，电绝缘性和掺混性也有所改进，具有较好的耐磨性和柔韧性，可以将其作为TPE材料的基体；白油与SEBS的中EB段的相容性较好，但不溶解软化SEBS中的PS相，充油后的SEBS制品能够继续保持稳定的物理交联网络，可以在增加SEBS的流动性，改善其加工性能，调节其硬度的同时，不破坏SEBS的力学性能；聚丙烯与SEBS共混，可以提升聚丙烯的增容效果，使得共混物的拉伸强度、断裂伸长率随着聚丙烯含量的增加而增大，在提升共混物冲击强度的同时，也没有降低共混物的刚性，使共混物具有优良的耐卤代烃、耐油的性能；相容剂能大大提高复合材料的相容性和填料的分散性，提高产品性能；抗氧剂可以减少材料的黄化和老化的速度，通过抗UV剂的进一步作用，提升TPE材料的抗老化性和抗分解性，提高该材料的使用年限，提升玩具公仔的寿命；CaCO3的目数大，性质稳定，在不会与其他原料发生反应，利用碳酸钙作为填料，可以降低其他原料的使用量，降低成本，还可以减少材料挤出时的收缩；增透助剂的添加可以进一步降低TPE材料的黄化程度，使得到的材料的具有较好的光泽感和透光率，从而使该材料制得的玩具公仔在制作、上色等过程中更加便利，且成品外观佳。
作为优选，所述的白油为直链烷烃油，所述直链烷烃油的闪点高于200℃。
通过采用上述技术方案，直链烷烃油与SEPS的相容性与环烷油相比较好于环烷油，同时不会破坏SEPS中的苯环嵌段结构，因此基于相似相容的原理，随着充油量的增加，填充油使聚丁二烯链段分子间的作用力减弱，EP段的活动空间增大，SEPS的扯断伸长率增大，熔体流动指数(MI)提高，其拉伸强度、300％定伸应力、邵尔A型硬度和永久变形的下降程度会小于环烷油，闪点高的直链烷烃油，具有比闪点低的直链烷烃油更好的相容性，在充油过程中，不会过多影响SEPS的力学性能。
作为优选，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，其融指小于10g/10min。
通过采用上述技术方案，聚丙烯中的乙烯单体无规、随机地分布到丙烯的长链中，降低了聚合物的结晶度的熔点、改善了聚丙烯的冲击、耐静水压、耐热氧、耐老化的性能，对聚丙烯的力学性能和加工性能都有影响，提升了聚丙烯的强度和低温韧性，融指小于10g/min能够使体系加工性能和质量提升。
作为优选，所述相容剂为SEBS-g-MAH和PP-g-MAH按质量比1∶1复配而成。
通过采用上述技术方案，SEBS-g-MAH和PP-g-MAH的添加提升CaCO3与体系的相容性，提高体系的整体交联度，使该产品具有较好的相容性，同时，还具有一定的增韧效果。
作为优选，所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP组成，其组分的质量比为抗氧剂1010∶抗氧剂168∶抗氧剂DLTP＝1∶1∶2。
通过采用上述技术方案，抗氧剂1010是一种多元受阻酚型抗氧剂，与大多数聚合物具有很好的相容性，有良好的防止光和热引起TPE材料变色的作用，可以减少材料受热老化的情况；在抗氧剂1010添加抗氧剂168有很好的协同效应，可有效地防止组分在基础注塑中发生热降解，在抗氧剂1010和抗氧剂168的基础上添加抗氧剂DLTP，还能使该材料具有一定的抗紫外老化能力，延缓材料的老化速度，使通过该材料制得玩具公仔的使用时间更加长。
作为优选，所述抗UV剂为羟基二苯甲酮类紫外吸收剂和亚磷酸酯类光稳定剂复配而成。
通过采用上述技术方案，通过羟基二苯甲酮类紫外吸收剂对紫外光的吸收以及亚磷酸酯类光稳定剂的协同作用，进一步提升该材料的耐紫外光老化性，同时，该种抗UV剂的添加，还能够增强材料的耐磨性。
作为优选，所述CaCO3的目数为1250目。
通过采用上述技术方案，碳酸钙的目数大，性质稳定，在不会与其他原料发生反应，利用碳酸钙作为填料，可以降低其他原料的使用量，降低成本，还可以减少材料挤出时的收缩；当碳酸钙的粒径目数较大的时候，由于碳酸钙分散性变差，导致TPE材料的定伸强度变小，且其永久压缩变形率也会变大，当其粒径目数较小的时候，则会由于颗粒过大导致TPE材料的拉伸强度变差，且其断裂伸长率也同样会变大，当碳酸钙的粒径1250目时，其定伸强度较大，而对分散性、拉伸强度已经断裂伸长率的影响较小
作为优选，所述增透助剂为钛白粉和钴蓝按照质量比为50∶1复配而成。
通过采用上述技术方案，钛白粉可以与白油协同作用的添加能够材料提升的透光率，从而起到一定的增白效果，同时在体系中添加少许钴蓝，通过钴蓝中和加工过程中出现老化黄化的部分，使材料显现的黄度无法被肉眼可见。
本发明的第二个目的是提供一种玩具公仔用TPE材料的制备方法，提高TPE材料的成材率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种玩具公仔用TPE材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将SEBS和白油在高速搅拌机内设置转速600～800r/min混合2～3min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入聚丙烯、相容剂、抗氧剂、抗UV剂、CaCO3、增透助剂，设置转速1000～1500r/min混合2～3min；
(3)将步骤(2)混合完成的物料加入长径比48∶1双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，所述双螺杆挤出机的机体转速设置为300～350r/min。
通过采用上述技术方案，与聚合物其他成型方法相比，挤出成型工艺有生产连续化、生产效率高、应用范围广、成本低廉的特点，通过高速搅拌机使SEPS充分充油，加入助剂后进一步高速混合，使助剂与充油后的SEPS充分混合，使物料混合均匀，经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到TPE材料，双螺杆挤出机能够促进材料混合，提高混合材料的分散和塑化效果，确保排出物料中的大量水分和低分子挥发物，能够实现稳定挤出，提高螺杆的转速，可以提高塑胶的剪切力，改善混合的均匀性，但是如果转速过快，会导致螺杆与物料接触面的剪切温度过高，导致物料在造粒过程中发生老化甚至部分物料发生分解，可以在温度并未达到物料老化分解温度的时候，最大限度的提升物料的分散性。
作为优选，所述双螺杆挤出机的螺筒内温度为：所述双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区180-190℃，四区180-190℃，五区180-190℃，六区180-190℃，七区180-190℃，八区180-190℃，机头180-190℃。
通过采用上述技术方案，一区温度低一些，可以防止物料在加料口熔融，不会导致物料在加料口堵塞，在熔融段就要逐步升温至所需温度，因为剪切摩擦热等机械能产热，其熔融段的加工温度无需升太高，否则容易发生物料老化，破坏物料的特性，出口的口模温度设定高点利于成型。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该TPE材料通过白油充油SEBS，并通过聚丙烯增韧，使该TPE材料具有较佳的抗撕扯性；
2、该TPE材料通过相容剂的增容，进一步提升CaCO3和聚丙烯在体系中的分散性，进而提升增韧效果，进一步提升TPE材料的抗撕扯性；
3、该TPE材料通过抗氧剂的添加降低了材料在加工过程中的黄化和老化度，通过抗UV剂的添加，进一步减少材料在使用过程中发生氧化老化，延长材料的使用年限；
4、该TPE材料通过增透助剂的添加，使材料的外观呈现较好的透光率，并且易于上色，提升色彩饱和度，使通过该材料制得的玩具更富有美感。
具体实施方式
白油选用26#、32#的其中一种或者两种以上的混合物，购于浙江正信石油科技有限公司；白油26#闪点200℃(开口)，白油32#闪点220℃(开口)。
将SEBS-g-MAH和PP-g-MAH按质量比1∶1混合制得相容剂；
在230℃恒温状态2.16kg载重测试条件下测得该批次聚丙烯的融指为8g/10min；将抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP按质量比为抗氧剂1010∶抗氧剂168∶抗氧剂DLTP＝1∶1∶2配得抗氧剂。
将羟基二苯甲酮类紫外吸收剂和亚磷酸酯类光稳定剂按质量比为2∶1混合制得抗UV剂；
将钛白粉和钴蓝按照质量比为50∶1混合制得增透助剂。
实施例一
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 35份和白油26#35份在高速搅拌机内设置转速600r/min混合3min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯8份、相容剂2份、抗氧剂0.2份、抗UV剂0.2份、CaCO38份、增透助剂0.3份，设置转速1000r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区180℃，七区180℃，八区180℃，机头180℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为300r/min，停留时间3.0min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
实施例二
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 45份和白油32#40份在高速搅拌机内设置转速800r/min混合2min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯15份、相容剂5份、抗氧剂0.4份、抗UV剂0.4份、CaCO310份、增透助剂0.5份，设置转速1500r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区180℃，七区180℃，八区180℃，机头190℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为320r/min，停留时间2.6min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
实施例三
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 38份和白油26#40份在高速搅拌机内设置转速750r/min混合2.5min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯10份、相容剂3份、抗氧剂0.4份、抗UV剂0.2份、CaCO310份、增透助剂0.5份，设置转速1400r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170℃，二区190℃，三区190℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，机头190℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为300r/min，停留时间2.5min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
实施例四
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 42份和白油32#40份在高速搅拌机内设置转速800r/min混合2.5min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯15份、相容剂5份、抗氧剂0.3份、抗UV剂0.2份、CaCO310份、增透助剂0.5份，设置转速1250r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170℃，二区180℃，三区180℃，四区180℃，五区180℃，六区185℃，七区185℃，八区185℃，机头185℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为350r/min，停留时间2.8min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
实施例五
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 40份和白油26#15份、白油32#25份在高速搅拌机内设置转速675r/min混合2.7min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯8份、相容剂2份、抗氧剂0.2份、抗UV剂0.2份、CaCO38份、增透助剂0.5份，设置转速1500r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180℃，二区180℃，三区180℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区190℃，八区190℃，机头190℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为350r/min，停留时间3min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
实施例六
(1)选取以下组分及其质量份数SEBS 40份和白油26#20份、白油32#15份在高速搅拌机内设置转速700r/min混合2.5min；
(2)往步骤(1)中混合完成的物料中加入以下组分及其质量份数：聚丙烯9份、相容剂3份、抗氧剂0.3份、抗UV剂0.3份、CaCO39份、增透助剂0.4份，设置转速1200r/min混合3min；
(3)设置长径比48∶1双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180℃，二区185℃，三区185℃，四区185℃，五区185℃，六区185℃，七区185℃，八区185℃，机头190℃；
(4)将步骤(2)混合完成的物料加入双螺杆挤出机中，设机体转速为300r/min，停留时间2min，经熔融挤出，造粒，得到一种玩具公仔用TPE材料。
按上述实施例制成6组TPE材料，在常温(25℃)下进行性能测试，测试项目及测试标准如下：
透光率(％)：按GB/T 2410-2008标准进行测试；
断裂伸长率(％)：按ISO37-2011标准进行测试；
撕裂强度(KN/m)：按ISO6383-1-2004标准进行测试；
回弹率(％)：按ISO 4662-2009标准进行测试。
常温(25℃)下测试结果如下：
测试结果：综上，选实施例二作为最优实施例。
比较例一
比较例一为实施例二不添加相容剂制得的TPE材料。
比较例二
比较例二为实施例二不添加抗氧剂制得的TPE材料。
比较例三
比较例三为实施例二不添加抗UV剂制得的TPE材料。
比较例四
比较例四为实施例二不添加增透助剂制得的TPE材料。
比较例五
比较例五为实施例二中的增透助剂为单一组分钛白粉制得的TPE材料。
比较例六
比较例六为市售的TPE材料。
按上述比较例制成六组TPE材料，进行性能测试并于实施例八进行比较，测试项目及方法同上：
常温(25℃)下测试结果如下：
经上述实验可知，该TPE材料相较于市售TPE材料，其透光率具有显著的提升，且断裂伸长率和撕裂强度以及回弹率也有明显的提升，证明其具有较好的耐撕扯能力，使得到的材料的具有较好的光泽感和透光率，从而使该材料制得的玩具公仔在上色后具有较好的色彩饱和度，更容易受到孩子们的喜爱。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述TPE材料由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：SEBS 35~45份、白油35~40份、聚丙烯8~15份、相容剂2~5份、抗氧剂0.2~0.4份、抗UV剂0.2~0.4份、CaCO3 8~10份、增透助剂0.3~0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述的白油为直链烷烃油，所述直链烷烃油的闪点高于200℃。
3.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯，其融指小于10g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述相容剂为SEBS-g-MAH和PP-g-MAH按质量比1：1复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP组成，其组分的质量比为抗氧剂1010：抗氧剂168：抗氧剂DLTP=1：1：2。
6.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述抗UV剂为羟基二苯甲酮类紫外吸收剂和亚磷酸酯类光稳定剂复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述CaCO3的目数为1250目。
8.根据权利要求1所述的一种玩具公仔用TPE材料，其特征在于，所述增透助剂为钛白粉和钴蓝按照质量比为50：1复配而成。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种玩具公仔用TPE材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将SEBS和白油在高速搅拌机内设置转速600~800r/min混合2~3min；
（2）往步骤（1）中混合完成的物料中加入聚丙烯、相容剂、抗氧剂、抗UV剂、CaCO3、增透助剂，设置转速1000~1500r/min混合2~3min；
（3）将步骤（2）混合完成的物料加入长径比48：1双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，所述双螺杆挤出机的机体转速设置为300~350r/min。
10.根据权利要求9所述的一种玩具公仔用TPE材料的制备工艺，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区170-180℃，二区180-190℃，三区180-190℃，四区180-190℃，五区180-190℃，六区180-190℃，七区180-190℃，八区180-190℃，机头180-190℃。
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