CN107418127A - 一种低气味高阻燃热塑性弹性体tpe材料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味高阻燃热塑性弹性体tpe材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料以及制备方法，该热塑性弹性体TPE材料包含以下重量份数的原料：SEBS 15‑35份，环烷油10‑25份，聚丙烯树脂10‑25份，无卤阻燃剂10‑30份，阻燃协效剂10‑20份，除味剂0.5‑5份，抗氧剂0.2‑1份，润滑剂0.3‑2份；该制备方法中，将SEBS和环烷油投入混合机中低速搅拌10‑20分钟，充分混合后静置36‑48h，使SEBS充分溶胀；将其余原料置于高速混合机中，充分搅拌、混匀，将充分溶胀的SEBS、混匀后的其余原料一起混合5‑10分钟，再加入双螺杆机中，经熔融挤出、冷却、造粒，最后干燥得到最后产品；该TPE材料，气味低，高阻燃。

Description

一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地，涉及一种低气味高阻燃的热塑性弹性体TPE材料及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型，具有加工方便，可回收利用等独特优点的高分子材料，有“第三代橡胶”之称，它的发展一直倍受关注。
用TPE制成的各种汽车内饰配件，即满足了汽车的轻量化要求又满足高档车内饰件软触感的标准。但TPE由于原料的原因会释放出气味，而且阻燃难度大，燃烧时出现熔滴、烟雾大等现象。因此目前市场上更需要一款低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料。
公开号为CN102070834A的中国专利中公开了一种高性能无气味无颜色变化热塑性弹性体TPE及其制备方法，该高性能无气味无颜色变化热塑性弹性体TPE材料中，所述TPE材料按重量百分比，由以下组分组成：聚丙烯1-30%，苯乙烯类弹性体10-20%，橡胶加工油20-50%，乙烯-辛烯共聚物0-40%，无机填充剂0-40%，抗氧剂0.3-1%，润滑剂0.5-5%，相容剂0-10%。本发明制备的热塑性弹性体TPE具有良好的加工性能和耐老化性能，且无气味，在高温条件下也无颜色变化。
公开号为CN104530628A的中国专利中公开了一种可用于汽车内饰的TPE材料及制备方法，该可用于汽车内饰的TPE材料中，所述TPE材料是由以下组分按重量份组成：SEBS120-160，白油120-160，聚丙烯30-60，填料30-60，稳定剂0.2-0.4,。其中，所述的填料是碳酸钙，滑石粉，硫酸钡中的一种或几种。该TPE材料气味低、耐高温低温、雾化值低，耐磨、抗拉伸性能优异，尤其适合汽车内饰材料使用，用途广泛，生产工艺简单。
以上这些公开文献虽然解决了TPE材料散发难闻气味的现象，但是并没有涉及TPE材料难以阻燃，燃烧时烟雾大等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种气味低、高阻燃的低气味高阻燃热塑性弹性体TPE；本发明的另一目的是提供该低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料的制备方法。
为了实现上述第一发明目的，本发明采用如下第一技术方案：一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，该热塑性弹性体TPE材料包含以下重量份数的原料：
弹性体树脂SEBS 15-35份；
环烷油 10-25份；
聚丙烯树脂 10-25份；
无卤阻燃剂 10-30份；
阻燃协效剂 10-20份；
除味剂 0.5-5份；
抗氧剂 0.2-1份；
润滑剂 0.3-2份。
上述第一技术方案中，优选的，所述的弹性体树脂SEBS为氢化聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯，其比重为0.91g/cm3，苯乙烯含量小于32%。
上述第一技术方案中，优选的，所述的环烷油闪点大于200℃，运动粘度（40℃）大于42mm2/s。
上述第一技术方案中，优选的，所述的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或两种以上任意配比的混合物。。
上述第一技术方案中，优选的，所述的无卤阻燃剂为磷氮阻燃剂；其中，以所述的磷氮阻燃剂的总重量计，所述的磷氮阻燃剂中磷的质量分数为17-20%、氮的质量分数为20-22%。
上述第一技术方案中，优选的，所述的阻燃协效剂选自二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、聚磷酸铵、超支化聚磷腈中的一种或两种以上任意配比的混合物。。
上述第一技术方案中，优选的，所述的除味剂是有机蒙脱土和金属氧化物的混合物，所述的机蒙脱土和金属氧化物的混合比例为1:0.2至1：5；其中，所述的金属氧化物选自氧化银、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上任意配比的混合物。该方案中，利用金属氧化物的化学吸附和有机蒙脱土的物理吸附降低TPE材料的气味，金属氧化物在双螺杆中和抗氧剂发挥协同作用，大幅度降低由TPE热降解产生的烷基自由基浓。蒙脱土具有很大的表面积，比表面积可达750m2/g，因此蒙脱土对有气味的小分子物质具有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，并且有机蒙脱土在TPE燃烧时可以配合阻燃剂发挥协效阻燃的作用，提高阻燃效率。
上述第一技术方案中，优选的，所述抗氧剂是主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168按2:1的比例混合后的混合物。
上述第一技术方案中，优选的，所述的润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺、有机硅润滑油中的一种或两种以上任意配比的混合物。。
为了实现上述第二发明目的，本发明采用如下第二技术方案：一种制备上述第一技术方案中低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料的方法，所述的制备方法包括如下步骤：
（1）按照上述第一技术方案中的原料配方，将弹性体树脂SEBS和环烷油投入混合机中低速搅拌10-20min，充分混合后静置36-48h，使弹性体树脂SEBS充分溶胀；将无卤阻燃剂、阻燃协效剂以及除味剂置于高速混合机中，在高速转速条件下，充分搅拌、混匀；
（2）将上述步骤（1）中充分溶胀的弹性体树脂SEBS、混匀后的无卤阻燃剂和除味剂以及其他的原料一起混合5-10min，然后加入一双螺杆机中，经熔融挤出、冷却、造粒，最后干燥得到最后产品；其中，所述的双螺杆挤出机包括机筒、设置在机筒的一对螺杆以及挤出机机头，所述的机筒内沿着物料的移动方向设置有十个加热温区，各个所述加热温区的温度设置为：一区175-180℃，二区185-190℃，三区190-195℃，四区190-195℃，五区185-190℃，六区185-190℃，七区185-190℃，八区180-185℃，九区175-180℃，十区180-185℃，所述的挤出机机头设定温度为185-190℃，所述的螺杆转动速度为200-300转/分钟。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本发明提供的低气味高阻燃TPE的配方合理，具有低气味，低烟，阻燃性能好，无卤，极易注塑加工成型等优点，该制品可以广泛应用于汽车内饰，电子电器等领域。
附图说明
附图1为制备低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料过程中使用的双螺杆挤压机的示意图；
其中：100、双螺杆挤出机；30、料仓；10、中空机筒；20、螺杆；1、喂料口；2、挤出机机头。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案，但这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1-8
低气味高阻燃TPE材料的制备方法，按照下述原料配方，将弹性体树脂SEBS（氢化聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯）和环烷油投入混合机中低速搅拌15min，充分混合后静置48h，使弹性体树脂SEBS充分溶胀；将无卤阻燃剂、阻燃协效剂以及除味剂置于高速混合机中，在高速转速条件下，充分搅拌、混匀；将充分溶胀的弹性体树脂SEBS、混匀后的无卤阻燃剂和除味剂以及其他的原料一起混合10min，然后加入双螺杆机中，经熔融挤出、冷却、造粒，最后干燥得到最后产品。
表1：实施例1-8中各原料重量百分数配比
其中，实施例1-8中的弹性体树脂SEBS为台橡公司的SEBS 6154，其比重为0.91g/cm3，苯乙烯含量小于32%。
其中，实施例1-8中的环烷油为苏州禾森特种油品有限公司的KN4010环烷油，该环烷油闪点大于200℃，运动粘度（40℃）大于42mm2/s。
其中，实施例1-8中的聚丙烯树脂为上海赛科石油化工有限公司的K7926树脂。在其他实施例中，聚丙烯树脂可以选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或两种以上任意配比的混合物。
其中，实施例1-8中的无卤阻燃剂为磷氮阻燃剂，磷质量分数为17-20%，氮质量分数为20-22%。
其中，实施例1-3中阻燃协效剂为苯基次磷酸铝和聚磷酸铵并用，配比为1:1。实施例4-6中阻燃协效剂为苯基次磷酸铝和聚磷酸铵并用，配比为2:1。实施例7-8中阻燃协效剂为超支化聚磷腈,其中超支化聚磷腈由苏州安鸿泰新材料有限公司提供。在其他实施例中，阻燃协效剂可以选自二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、聚磷酸铵、超支化聚磷腈中的一种或两种以上任意配比的混合物。
其中，实施例2-8中除味剂为有机蒙脱土和金属氧化物按1:1混合后的混合物，金属氧化物可以选自氧化银、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上任意配比的混合物，本实施例2-8中该金属氧化物为氧化银。
其中，实施例1-8中的抗氧剂为Irganox1010（即主抗氧剂）和Irganox168（即辅助抗氧剂）并用，二者配比为2:1。
其中，实施例1-8中的润滑剂为硬脂酸锌类EBS。在其他实施例中，润滑剂可以选用硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺、有机硅润滑油中的一种或两种以上任意配比的混合物。
所述物料生产时所采用的双螺杆挤出机100如图1所示，它包括一料仓30、水平设置的中空机筒10以及位于机筒10内的一对螺杆20，机筒10从沿着物料移动方向分别设置十个温区①-⑩，第⑩温区的前端为挤压机机头2，中空机筒10的侧壁上设置有与料仓30相连通的喂料口1。双螺杆挤出机100开启后，对中空机筒10上的十个温区进行加热设定，温度设定依次如下：①区175-180℃，②区185-190℃，③区190-195℃，④区190-195℃，⑤区185-190℃，⑥区185-190℃，⑦区185-190℃，⑧区180-185℃，⑨区175-180℃，⑩区180-185℃，挤出机机头2的温度设定为185-190℃，待各温区以及挤出机机头的温度达到预设温度后，准备向料仓30投入物料，双螺杆机转速设置为200-300r/min。
表2：实施例1-8所得TPE的性能测试结果
物理性能 测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
断裂生长率 GB/T1040 % 450 488 458 439 435 420 460 440
拉伸强度 GB/T1040 Mpa 9.0 9.6 9.2 8.9 8.8 8.2 9.3 8.9
硬度 GB/T2411 A 88 86 88 89 89 90 88 89
氧指数 GB/T2406 % 31 27 29 31 31 32 31 32
阻燃性能 GB/UL94 1.6mm V0 NR V1 V0 V0 V0 V0 V0
气味等级 PV/3900 级 4 3.5 3.5 3 2.5 2.5 2.5 2
通过表2，对比实施例1和实施例2-8，加入除味剂后气味明显降低，并且加入的除味剂越多效果越明显，但是随着除味剂和阻燃剂含量的增大，力学性能相应降低。对比实施例3-4和实施例7-8，使用超支化聚磷腈作为阻燃协效剂时，在相同阻燃剂和除味剂添加量情况下，表现出的阻燃性能和除味效果更佳优异。本发明的低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料具有低气味，无卤，阻燃剂添加量低，阻燃性能高，极易注塑加工成型等优点，由于无卤，有效杜绝在加热过程中会释放有害气体，不会威胁到人类身体的健康和环境的现象，可广泛应用于汽车内饰，电子电器等领域。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于，该热塑性弹性体TPE材料包含以下重量份数的原料：
弹性体树脂SEBS 15-35份；
环烷油 10-25份；
聚丙烯树脂 10-25份；
无卤阻燃剂 10-30份；
阻燃协效剂 10-20份；
除味剂 0.5-5份；
抗氧剂 0.2-1份；
润滑剂 0.3-2份。
2.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的弹性体树脂SEBS为氢化聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯，其比重为0.91g/cm3，苯乙烯含量小于32%。
3.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的环烷油闪点大于200℃，运动粘度（40℃）大于42mm2/s。
4.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或两种以上任意配比的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的无卤阻燃剂为磷氮阻燃剂；其中，以所述的磷氮阻燃剂的总重量计，所述的磷氮阻燃剂中磷的质量分数为17-20%、氮的质量分数为20-22%。
6.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的阻燃协效剂选自二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、聚磷酸铵、超支化聚磷腈中的一种或两种以上任意配比的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的除味剂是有机蒙脱土和金属氧化物的混合物，所述的机蒙脱土和金属氧化物的混合比例为1:0.2至1：5；其中，所述的金属氧化物选自氧化银、氧化镁、氧化锌中的一种或两种以上任意配比的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述抗氧剂是主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168按2:1的比例混合后的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺、有机硅润滑油中的一种或两种以上任意配比的混合物。
10.一种制备如权利要求1至9任一项所述的低气味高阻燃热塑性弹性体TPE材料的方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：
按照所述的原料配方，将弹性体树脂SEBS和环烷油投入混合机中低速搅拌10-20min，充分混合后静置36-48h，使弹性体树脂SEBS充分溶胀；将无卤阻燃剂、阻燃协效剂以及除味剂置于高速混合机中，在高速转速条件下，充分搅拌、混匀；
将上述步骤（1）中充分溶胀的弹性体树脂SEBS、混匀后的无卤阻燃剂和除味剂以及其他的原料一起混合5-10min，然后加入一双螺杆机中，经熔融挤出、冷却、造粒，最后干燥得到最后产品；其中，所述的双螺杆挤出机包括机筒、设置在机筒的一对螺杆以及挤出机机头，所述的机筒内沿着物料的移动方向设置有十个加热温区，各个所述加热温区的温度设置为：一区175-180℃，二区185-190℃，三区190-195℃，四区190-195℃，五区185-190℃，六区185-190℃，七区185-190℃，八区180-185℃，九区175-180℃，十区180-185℃，所述的挤出机机头设定温度为185-190℃，所述的螺杆转动速度为200-300转/分钟。
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