CN107793690A - 一种超轻sebs改性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种超轻SEBS改性材料及其制备方法。所述超轻SEBS改性材料的各组分按重量份计为:SEBS 100份,环烷油50~120份,聚丙烯22~50份,空心玻璃微珠4~8份,偶联剂0.05~0.1份,抗氧剂0.1~0.5份。本发明所述超轻SEBS改性材料具有轻质、高强度、高稳定性的特点,其力学性能(拉伸强度、硬度等)有较大提升;同时熔融指数也有所提升,使其利于加工。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种超轻SEBS改性材料及其制备方法。
背景技术
SEBS热塑性弹性体,全称苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene Block Co-polymer),是由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)(Styrene-Butadiene/Styrene Block Co-polymer)通过选择性加氢而制得。在常温下,SEBS的PS段硬塑性嵌段,与中间的乙烯/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,呈微观相分离状态。SEBS的PS段形成相区,分散于EB段形成的橡胶相中,并与EB段形成物理交联网络。随着PS含量的增多,PS相在EB相中的分布从长蠕虫状变成网状结构。当对SEBS进行加热,温度高于高分子链中聚苯乙烯的玻璃化转变温度时,聚苯乙烯熔融软化,因此,在剪切作用力下易于发生流动进而可以对其进行加工;当成型的制品冷却至室温时,由于温度低于聚苯乙烯的玻璃化转变温度,聚苯乙烯转为玻璃态而变硬且强度增大,再次聚集成为起交联点作用的分散相。SEBS不但具有热塑性弹性体的所有特点,而且具有热塑性硫化橡胶所不具有的特性就是成型过程中不需要硫化。SEBS一般情况下具有橡胶优良的应用性能,可以和热塑性塑料一样热塑加工成型,加工流动性好。边角余料可以循环利用,循环料不损害其弹性体的物性和加工性能,在常温下表现出橡胶的高弹性,高温下表现出塑料的流动性。SEBS除了具有优异的橡胶弹性,还具有较好的耐候性、热稳定性和优异的力学性能,这使得SEBS在体育用品、医疗器械、家用电器、汽车材料、制鞋业、建筑业等许多领域范围已受到广泛应用和大量的关注。
然而,一般情况下,纯的SEBS不单独作为热塑性弹性体材料来使用。与传统的硫化橡胶相比,SEBS存在密度过高、压缩永久形变等相对较差的缺点;同时SEBS作为高分子量的嵌段共聚物,高温熔融后的粘度较大,流动性较差,其很难在塑料成型加工设备上进行直接加工。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,目的在于提供一种超轻SEBS改性材料及其制备方法。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
一种超轻SEBS改性材料,各组分按重量份计为:SEBS 100份,环烷油50~120份,聚丙烯22~50份,空心玻璃微珠4~8份,偶联剂0.05~0.1份,抗氧剂0.1~0.5份。
上述方案中,所述SEBS为Taipol 6153,是一种线型三嵌段共聚物,苯乙烯含量为29wt%,25℃甲苯黏度为1000~1900(20wt%,cP)。
上述方案中,所述环烷油为KN4010,40℃运动粘度为154.50mm2/s,100℃运动粘度为10.28mm2/s,闪点为218℃,20℃密度为901.8kg/m3,倾点为-18℃。
上述方案中,所述空心玻璃微珠为iM16K,抗压强度(90%存留)为16000PSI/Mpa,真实密度为0.46(g/cc),直径为12~30um。
上述方案中,所述聚丙烯为嵌段共聚型注塑级聚丙烯,拉伸屈服强度22.0Mpa。
上述方案中,所述抗氧剂为烷基多酚类抗氧剂1010和/或亚磷酸酯类抗氧剂168,所述的抗氧剂1010为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯;所述的抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
上述方案中,所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。
上述方案中,所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,所述钛酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂201;所述硅烷偶联剂KH-550为γ―氨丙基三乙氧基硅烷;所述钛酸酯偶联剂201为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
上述超轻SEBS改性材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将SEBS材料与环烷油按比例预混合,放入高速混料机中混合,置于室温下放置一段时间后,得到充油SEBS热塑性弹性体;
(2)将空心玻璃微珠预干燥,将偶联剂用乙醇稀释为3wt%~5wt%的溶液;将稀释后的偶联剂溶液与干燥后的空心玻璃微珠均匀混合,经恒温干燥后,得到表面处理后的空心玻璃微珠;
(3)将充油SEBS热塑性弹性体、聚丙烯、抗氧剂按比例放入高速混料机中混合均匀,然后加入表面处理后的空心玻璃微珠继续混合,得到SEBS热塑性弹性体混合物;
(4)将混合好的SEBS热塑性弹性体混合物加入双螺杆挤出机熔融挤出,得到超轻SEBS改性材料。
上述方案中,步骤(1)中所述高速混料机的温度为50~80℃,转速为700~1000rpm。
上述方案中,步骤(2)中所述预干燥的温度为80℃~85℃,干燥时间为3h~5h;所述恒温干燥的温度为80℃~90℃,干燥时间为5h~10h。
上述方案中,步骤(3)中所述高速混料机的温度为50~80℃,转速为700~1000rpm,混合时间为10~15min。
上述方案中,步骤(4)所述熔融挤出的工艺为:1区180~200℃,2区190~200℃,3区190~220℃,4区190~220℃,机头温度200~210℃,熔体温度190~210℃,螺杆转速为150~200r/min。
本发明的有益效果如下:1)本发明采用空心玻璃微珠和聚丙烯对SEBS进行改性,空心玻璃微珠在基体中均匀分散,并且空心玻璃微珠具有良好的空心球结构,能有效实现轻量化;2)本发明采用硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的复配物对空心玻璃微珠进行预处理,有效改善了空心玻璃微珠在基体中的分散性,增强了空心玻璃微珠与聚合物的界面结合力,使空心玻璃微珠与聚合物界面结合紧密,能有效传递载荷,分散应力;3)本发明所述超轻SEBS改性材料具有轻质、高强度、高稳定性的特点,其力学性能(拉伸强度、硬度等)有较大提升;同时熔融指数也有所提升,使其利于加工。
附图说明
图1为本发明注塑样件尺寸,单位mm。
图2为实施例1与对比例1拉伸强度与重量试验对比结果。
图3为实施例1与对比例1熔融指数与邵氏硬度试验对比结果。
图4为实施例2与对比例1拉伸强度与重量试验对比结果。
图5为实施例2与对比例1熔融指数与邵氏硬度试验对比结果。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中,所述SEBS为Taipol 6153,苯乙烯含量29wt%,25℃甲苯黏度1000~1900(20wt%,cP)。
所述环烷油为KN4010,40℃运动粘度:154.50mm2/s,100℃运动粘度:10.28mm2/s,闪点:218℃,20℃密度:901.8kg/m3,倾点:-18℃。
所述的空心玻璃微珠为iM16K,抗压强度(90%存留):16000PSI/Mpa,真实密度:0.46(g/cc),直径为12~30um。
所述聚丙烯为嵌段共聚型注塑级聚丙烯,拉伸屈服强度22.0Mpa。
所述抗氧剂为烷基多酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯类抗氧剂168中的任意一种或者两种的混合物,所述抗氧剂1010为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯;所述抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550和钛酸酯偶联剂201;所述硅烷偶联剂KH-550为γ―氨丙基三乙氧基硅烷;所述钛酸酯偶联剂201为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
本发明中所采用的测试方法包括:(1)拉伸强度:参照GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定。(2)熔融指数:参照GB/T3682-2000热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定。(3)硬度:参照GB/T2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)测定。(4)重量:按照同一注塑模具制备样件,称量相同样件体积下的重量。
实施例1
一种超轻SEBS改性材料,各组分按重量份计为:SEBS 100份,环烷油100份,聚丙烯30份,空心玻璃微珠5份,硅烷偶联剂KH-550 0.05份,钛酸酯偶联剂201 0.05份,抗氧剂1010 0.1份。
上述超轻SEBS改性材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将SEBS材料与环烷油按比例预混合,放入高速混料机中在70℃下混合30~50min,混合均匀后室温放置48小时以上,得到充油SEBS热塑性弹性体;
(2)将空心玻璃微珠放入电热恒温鼓风干燥机中80℃干燥3h,将硅烷偶联剂KH-550和钛酸酯偶联剂201用体积浓度为90%的乙醇稀释为3wt%的溶液;将稀释后的偶联剂溶液与干燥后的空心玻璃微珠均匀混合,再放入电热恒温鼓风干燥机中80℃干燥5h,得到表面处理后的空心玻璃微珠;
(3)将充油SEBS热塑性弹性体、聚丙烯、抗氧剂按比例放入高速混料机中,在70℃下混合10min,然后加入处理后的空心玻璃微珠混合40min,高速混料机转速为800rpm,得到SEBS热塑性弹性体混合物;
(4)将混合好的SEBS热塑性弹性体混合物加入双螺杆挤出机熔融挤出,得到超轻SEBS改性材料。
双螺杆挤出机熔融挤出的过程为:a.检查挤出机安装放置是否正确,螺丝是否牢固,连接线插头安放是否符合要求;b.打开挤出机电源,打开温控开关,设置对应的温度,进行预热,向水槽中注水;c.待温度上升到指定温度后,将步骤1)混合好的物料加入双螺杆挤出机,打开喂料机和主机开关,并将其转速缓慢由零增加至指定转速,使物料熔融挤出,工艺控制如下:1区190℃,2区200℃,3区210℃,4区210℃,机头温度200℃,熔体温度200℃,螺杆转速为150r/min;d.在挤出过程中,应时刻注意出料情况是否正常,随时防止喂料机空转或堵塞;e.出料后材料经过水槽水冷至室温;f.关机时先关闭各区温度,然后关闭喂料机,再将主机关闭。
对实施例1制备所得超轻SEBS改性材料及对比例1所得材料进行测试,具体数据见附图。测试结果表明,实施例1制备所得超轻SEBS改性材料的重量降低了5.1%,拉伸强度提升了11.5%,硬度提升了8.9%,熔融指数提升了9.2%。
实施例2
一种超轻SEBS改性材料,各组分按重量份计为:SEBS 100份,环烷油100份,聚丙烯30份,空心玻璃微珠10份,硅烷偶联剂KH-550 0.05份,钛酸酯偶联剂201 0.05份,抗氧剂1010 0.1份。制备方法同实施例1,将本实施例制备所得超轻SEBS改性材料及对比例1进行测试,具体数据见图4、图5,测试结果表明:本实施例制备所得超轻SEBS改性材料的重量降低了10.7%,拉伸强度提升了5.6%,硬度提升了11.2%,熔融指数提升了4.8%。
对比例1
一种超轻SEBS改性材料,包括以下质量份数的原料:SEBS 100份,环烷油100份,聚丙烯30份,抗氧剂1010 0.1份。
制备方法,包括如下步骤:
1)原料预处理
a.将SEBS材料与环烷油按比例预混合,放入高速混料机中在70℃下混合30-50min,混合均匀后室温放置48小时以上,得到充油SEBS热塑性弹性体;
b.将充油SEBS、聚丙烯、抗氧剂按比例放入高速混料机中,在70℃下混合40min,高速混料机转速为800rpm,得到SEBS热塑性弹性体混合物;
2)挤出
a.检查挤出机安装放置是否正确,螺丝是否牢固,连接线插头安放是否符合要求;
b.打开挤出机电源,打开温控开关,设置对应的温度,进行预热,向水槽中注水;
c.待温度上升到指定温度后,将步骤1)混合好的物料加入双螺杆挤出机,打开喂料机和主机开关,并将其转速缓慢由零增加至指定转速,使物料熔融挤出,工艺控制如下:1区190℃,2区200℃,3区210℃,4区210℃,机头温度200℃,熔体温度200℃,螺杆转速为150r/min;
d.在挤出过程中,应时刻注意出料情况是否正常,随时防止喂料机空转或堵塞;
e.出料后材料经过水槽水冷至室温;
f.关机时先关闭各区温度,然后关闭喂料机,再将主机关闭。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例,而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超轻SEBS改性材料,其特征在于,各组分按重量份计为:SEBS 100份,环烷油50~120份,聚丙烯22~50份,空心玻璃微珠4~8份,偶联剂0.05~0.1份,抗氧剂0.1~0.5份。
2.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述空心玻璃微珠为iM16K,抗压强度为16000 PSI/Mpa,真实密度为0.46 g/cc,直径为12~30um。
3.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述聚丙烯为嵌段共聚型注塑级聚丙烯,拉伸屈服强度22.0Mpa。
4.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。
5.根据权利要求4所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,所述钛酸酯偶联剂为钛酸酯偶联剂201。
6.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述SEBS为Taipol 6153,苯乙烯含量为29wt%,25℃甲苯黏度为1000~1900 cP。
7.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述环烷油为KN4010,40℃运动粘度为154.50mm2/s,100℃运动粘度为10.28 mm2/s,闪点为218℃,20℃密度为901.8kg/m3,倾点为-18℃。
8.根据权利要求1所述超轻SEBS改性材料,其特征在于,所述抗氧剂为烷基多酚类抗氧剂1010和/或亚磷酸酯类抗氧剂168。
9.权利要求1~8任一所述超轻SEBS改性材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将SEBS材料与环烷油按比例预混合,放入高速混料机中混合,置于室温下放置一段时间后,得到充油SEBS热塑性弹性体;
(2)将空心玻璃微珠预干燥,将偶联剂用乙醇稀释为3wt%~5wt%的溶液;将稀释后的偶联剂溶液与干燥后的空心玻璃微珠均匀混合,经恒温干燥后,得到表面处理后的空心玻璃微珠;
(3)将充油SEBS热塑性弹性体、聚丙烯、抗氧剂按比例放入高速混料机中混合均匀,然后加入表面处理后的空心玻璃微珠继续混合,得到SEBS热塑性弹性体混合物;
(4)将混合好的SEBS热塑性弹性体混合物加入双螺杆挤出机熔融挤出,得到超轻SEBS改性材料。
10.根据权利要求9所述制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述预干燥的温度为80℃~85℃,干燥时间为3h~5h;所述恒温干燥的温度为80℃~90℃,干燥时间为5h~10h。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180313 |