CN106967253A - 一种热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热塑性弹性体，包括如下组分：基体60~85重量份；发泡剂1~10重量份；橡胶油A 5~20重量份；润滑剂1~3重量份；交联剂A1~3重量份；光稳定剂1~2重量份。本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：本发明制得的弹性体密度低、弹性好、拉伸强度高、发泡均匀、加工便捷、挤出稳定。

Description

一种热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及弹性体技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
汽车轻量化有助于节能减排、提高发动机的效率、降低尾气排放、减少驱动环节中的“摩擦损失”，是低碳时代汽车技术的发展方向。发泡型热塑性弹性体有大量气体分散于材料中形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减振等特性。微孔发泡热塑性弹性体可以在维持材料必要机械性能的前提下，显著降低制品的重量，从而减少原料消耗和降低生产成本的目的，最终实现汽车的轻量化生产。
现有发泡型热塑性弹性体材料普遍由聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等材料为基材。但是聚氨酯产品在发泡过程中容易残留异氰酸酯，对人体有害，并且发泡材料无法回收利用。聚苯乙烯产品降解困难，易产生白色污染等问题，联合国环境组织已决定停止使用该类产品。聚乙烯泡沫塑料耐高温性能较差，不适合在高温领域内应用。
热塑性动态硫化弹性体（TPV）是一种新型的有机高分子合成材料（三元乙丙橡胶/聚丙烯型），可以替代传统橡胶，软性聚氯乙烯材料等。三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体是快速发展的一种环保新材料，兼具传统橡胶的高弹性和聚丙烯树脂的热塑加工性能，具有环保无毒安全、硬度范围广、优良的着色性等优点，耐候性、抗疲劳和耐温性较好。作为一种节能环保的橡胶新型原料，热塑性动态硫化弹性体材料的发展前景十分看好。
轻量化的热塑性动态硫化弹性体具有以下突出的特点：低密度、高弹性、高的拉伸强度、优良的耐化学性以及在较宽的温度范围内良好的耐久性。由于发泡剂已均匀分散到TPV材料内部，因此后续加工无需配料，简化工艺，提升效率，同时挤出稳定性大幅提高。现有的技术一般是将发泡基体和发泡剂搅拌混合，然后再经过双螺杆挤出机挤出发泡，这样就容易导致挤出性能不稳定，产品密度上下浮动较大，可控性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热塑性橡胶，密度低、弹性好、拉伸强度高、发泡均匀、加工便捷、挤出稳定。
为实现上述目的，本发明的技术方案是
一种热塑性弹性体，包括如下组分：
基体 60 ~ 85重量份；
发泡剂 1 ~ 10重量份；
橡胶油A 5 ~ 20重量份；
润滑剂 1 ~ 3重量份；
交联剂A 1 ~ 3重量份；
光稳定剂 1 ~ 2重量份；
基体由三元乙丙橡胶、聚丙烯、橡胶油B、交联剂B以及加工助剂组成。
优选地，三元乙丙橡胶在基体中所占的重量百分含量为40%~65%，聚丙烯在基体中所占的重量百分含量为20%~35%，橡胶油B在基体中所占的重量百分含量为10%~40%，交联剂B在基体中所占的重量百分含量为0.5%~2.0%，加工助剂在基体中所占的重量百分含量为0.3%~1%。
优选地，上述三元乙丙橡胶中，乙烯的含量为三元乙丙橡胶总重量的45% ~60%，丙烯的含量为三元乙丙橡胶总重量的35% ~50%，第三单体乙叉降冰片烯含量为三元乙丙橡胶总重量的3% ~13%；三元乙丙橡胶的门尼黏度（ML 1+4，125℃）在20到100之间。如三井化学的EPT 3092PM, 吉林化学的EPDM J-3080P,美国埃克森的EPDM 7001，EPDM5604，EPDM8800，韩国SK的EPDM S505，EPDM S5206F等
优选地，发泡剂为球状塑料颗粒，塑料颗粒是由聚烯烃壳体和它包裹的气体组成；塑料颗粒直径为10-50微米，塑料颗粒受热后聚烯烃壳体变软，壳体内气体膨胀至原来的30-80倍；上述气体为碳氢化合物气体；碳氢化合物气体包括二氧化碳和/或氮气。
优选地，橡胶油A或橡胶油B为白油、石蜡油或环烷油，40℃条件下的运动黏度在40mm2/s～400 mm2/s之间。
优选地，润滑剂是硬脂酸锌和高分子硅酮中的一种或两者的组合。硬脂酸锌对发泡剂有促进作用。
优选地，上述交联剂A或交联剂B为有机过氧化物，该有机过氧化物选自下列化合物中的一种：2，5-双（特丁基过氧化）-2,5-二甲基-3-己炔，2,5-双（特丁基过氧化）-2,5-二甲基己烷，过氧化二异丙苯，叔丁基过氧化异丙基碳酸脂，叔丁基异丙苯过氧化物，二-（叔丁基过氧异丙基）苯。
优选地，上述光稳定剂选自2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、双（2,266-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯以及聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5,-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6,-四甲基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2,2,6,6,-四甲基派啶基)-次氨基]}中的任意一种。
一种热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，基体的制备：在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，使得被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中；
第二步，按照重量份准备好基体、橡胶油A、润滑剂、交联剂A、光稳定剂，采用密炼机进行密炼，在熔融状态下使发泡剂进入内部发泡，密炼机温度为150℃～200℃，通过调节密炼温度控制热塑性弹性体的密度；
第三步，采用双螺杆挤出机进行挤出造粒。
优选地，双螺杆挤出机的参数为：长径比为38～58，转速为200转/分钟～500转/分钟，温度为140℃～200℃。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：本发明制得的弹性体密度低、弹性好、拉伸强度高、发泡均匀、加工便捷、挤出稳定。由于发泡剂已均匀分散到TPV材料内部，因此后续加工无需配料，简化工艺，提升效率，同时挤出稳定性大幅提高。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
制备方法：根据表1中的原料配方将基体，发泡剂，橡胶油A，交联剂，润滑剂，交联剂A和光稳定剂在密炼机中密炼15~30分钟，密炼机温度为150℃～200℃。再将物料送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的转速控制在为290转/分钟，挤出温度140℃到200℃，挤出造粒得到弹性体材料。检测材料的性能，结果见表2。
表1 实施例一~实施例七的热塑性弹性体的原料配方（单位：重量份数）
项目 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五 实施例六 实施例七
基体 80 80 80 80 80 80 80
发泡剂 3 3 3 4 5 3 3
橡胶油A 15 15 15 15 15 15 15
润滑剂 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
交联剂A 2 2 2 2 2 2 2
光稳定剂 2 2 2 2 2 2 2
表1的内容说明如下：
1、基体：由三元乙丙橡胶、聚丙烯、橡胶油B、交联剂B以及加工助剂组成，其中，三元乙丙橡胶在热塑性动态硫化弹性体中所占的重量百分含量为40%~65%，聚丙烯所占的重量百分含量为20%~35%，橡胶油B所占的重量百分含量为10%~40%，交联剂B所占的重量百分含量为0.5%~2.0%，加工助剂所占的重量百分含量为0.3%~1%。其中，实施例一、实施例二、实施例四~实施例七所用三元乙丙橡胶中的丙烯含量48%，实施例三所用三元乙丙橡胶中的丙烯含量35%。
2、橡胶油A：所述橡胶油为石蜡油，在40℃条件下的运动黏度在40到400mm2/s之间。
3、交联剂A：所述交联剂为2，5-双（特丁基过氧化）-2,5-二甲基-3-己炔。
4、润滑剂：所述润滑剂为硅酮。
5、光稳定剂：所述光稳定剂UV-327，
6、密炼机温度：实施例一~实施例五密炼机操作温度均为175℃，实施例六密炼机操作温度为185摄氏度，实施例七密炼机操作温度为195摄氏度。
表2 实施例一~实施例七的性能指标
性能 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五 实施例六 实施例七
硬度，邵A 75A 75A 75A 75A 75A 75A 75A
拉伸强度，MPa 6.5 6.6 6.4 6.2 6.0 6.2 5.5
伸长率，% 580 560 550 565 540 556 500
密度，g/cm3 0.72 0.65 0.69 0.62 0.58 0.60 0.56
挤出性能 良好 良好 良好 良好 良好 良好 表观差，泡孔破裂
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热塑性弹性体，其特征在于，包括如下组分：
基体 60 ~ 85重量份；
发泡剂 1 ~ 10重量份；
橡胶油A 5 ~ 20重量份；
润滑剂 1 ~ 3重量份；
交联剂A 1 ~ 3重量份；
光稳定剂 1 ~ 2重量份；
基体由三元乙丙橡胶、聚丙烯、橡胶油B、交联剂B以及加工助剂组成。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于，三元乙丙橡胶在基体中所占的重量百分含量为40%~65%，聚丙烯在基体中所占的重量百分含量为20%~35%，橡胶油B在基体中所占的重量百分含量为10%~40%，交联剂B在基体中所占的重量百分含量为0.5%~2.0%，加工助剂在基体中所占的重量百分含量为0.3%~1%。
3.根据权利要求2所述的热塑性弹性体，其特征在于，上述三元乙丙橡胶中，乙烯的含量为三元乙丙橡胶总重量的45% ~60%，丙烯的含量为三元乙丙橡胶总重量的35% ~50%，第三单体乙叉降冰片烯含量为三元乙丙橡胶总重量的3% ~13%；三元乙丙橡胶的门尼黏度（ML1+4，125℃）在20到100之间。
4.根据权利要求3所述的热塑性弹性体，其特征在于，发泡剂为球状塑料颗粒，塑料颗粒是由聚烯烃壳体和它包裹的气体组成；塑料颗粒直径为10-50微米，塑料颗粒受热后聚烯烃壳体变软，壳体内气体膨胀至原来的30-80倍；上述气体为碳氢化合物气体；碳氢化合物气体包括二氧化碳和/或氮气。
5.根据权利要求4所述的热塑性弹性体，其特征在于，橡胶油A或橡胶油B为白油、石蜡油或环烷油，40℃条件下的运动黏度在40mm2/s～400 mm2/s之间。
6.根据权利要求5所述的热塑性弹性体，其特征在于，润滑剂是硬脂酸锌和高分子硅酮中的一种或两者的组合。
7.根据权利要求6所述的热塑性弹性体，其特征在于，上述交联剂A或交联剂B为有机过氧化物，该有机过氧化物选自下列化合物中的一种：2，5-双（特丁基过氧化）-2,5-二甲基-3-己炔，2,5-双（特丁基过氧化）-2,5-二甲基己烷，过氧化二异丙苯，叔丁基过氧化异丙基碳酸脂，叔丁基异丙苯过氧化物，二-（叔丁基过氧异丙基）苯。
8.根据权利要求7所述的热塑性弹性体，其特征在于，上述光稳定剂选自2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、双（2,266-四甲基-4-哌啶基）葵二酸酯以及聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5,-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6,-四甲基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2,2,6,6,-四甲基派啶基)-次氨基]}中的任意一种。
9.权利要求1-8任一项所述的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，基体的制备：在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，使得被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中；
第二步，按照重量份准备好基体、橡胶油A、润滑剂、交联剂A、光稳定剂，采用密炼机进行密炼，在熔融状态下使发泡剂进入内部发泡，密炼机温度为150℃～200℃，通过调节密炼温度控制热塑性弹性体的密度；
第三步，采用双螺杆挤出机进行挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的参数为：长径比为38～58，转速为200转/分钟～500转/分钟，温度为140℃～200℃。
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