CN107936447A - 一种防尘低散发低气味热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防尘低散发低气味热塑性弹性体，该防尘低散发低气味热塑性弹性体，包括以下重量百分比的原料组分：基体树脂5～70％；热塑性弹性体5～90％；填充油0～50％；矿物填充剂0～40％；低散发低气味防尘功能母粒1～20％；稳定剂0.1～2％。该防尘低散发低气味热塑性弹性体经双螺杆挤出造粒，双级真空，热风循环的方式制备得到；该热塑性弹性体材料同时具备防尘、低散发低气味的特性；可以单独成形，也可以与聚丙烯材料进行二次成型，具有良好的耐低温性、耐高温压缩性以及优异的力学性能。

Description

一种防尘低散发低气味热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体涉及一种防尘低散发低气味热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
由于性能优异、易加工、价格合适，热塑性弹性体材料正迅速替代热固性弹性体应用于建筑、日用品、厨房用品、汽车等越来越多的领域。
现有技术中，市场常规销售的热塑性弹性体材料存在受热气味难闻、甚至常温就散发出令人不适的气味。其中含有一些添加剂和增塑剂，可能渗出或气化，影响使用者的健康。
公开号为CN 104530628 A的中国专利文献中公开了一种可用于汽车内饰的TPE材料及其制备方法，该材料包括100～200重量份的SEBS、100～200重量份的白油、20～80重量份的聚丙烯、30～100重量份的填料，0.2～0.4重量份的稳定剂。该方法为：在50～80摄氏度的条件下，先将SEBS和白油在搅拌机内慢速混合20～30min后，再与其它的原料、助剂一起混合20～30min，然后加入双螺杆挤出机中；同时在真空区前第三区处用熔融计量泵加入液体共沸剂；然后进行大真空排气，使液体共沸剂彻底排尽。该方法通过引入共沸剂参与到C2-C60分子抽提过程，但这种液体共沸剂的加入与后续的大真空管排气处理对设备要求高，生产效率受损较大，难以彻底排尽。
再如公开号为CN 107151412 A的中国专利文献中公开了一种适用汽车内饰的低气味热塑性弹性体及其制备方法，包括原料组分：25-30份的SEBS、10-20份的矿物油、15-30份的碳酸钙、25-35份的聚丙烯、0.5-1份的抗氧剂，0.5份的色母，0.5-1份的分子筛、0.5-1份的活性炭；该聚丙烯为茂金属无规聚丙烯，活性炭为椰壳类活性炭；其制备方法是预先将聚丙烯、碳酸钙、分子筛和活性炭做成母粒，再与SEBS、抗氧剂等共混挤出造粒。但活性炭除味是物理吸附的过程，存在后续解吸的可能。
此外，由于大气污染在我国大范围的长期存在，空气中的粉尘等有害物质经常会吸附在建筑、建筑、日用品、厨房用品、汽车内外部制件表面，带来不良观感及潜在安全隐患。
如公开号为CN 106751080 A的中国专利文献中公开了一种抗静电热塑性弹性体合金材料，其制备方法包括，将热塑性弹性体、苯乙烯共聚物、相容剂、抗静电剂、加工润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、填料加入高混机预混10min，经双螺杆挤出机塑化、挤出切粒得到。
但目前，并没有同时具备防尘、低散发低气味的热塑性弹性体的配方研究。
发明内容
本发明提供了一种防尘低散发低气味热塑性弹性体，该材料同时具备防尘、低散发低气味的特性；该热塑性弹性体材料可以单独成形，也可以与聚丙烯材料进行二次成型，具有良好的耐低温性、耐高温压缩性以及优异的力学性能。
具体技术方案如下：
一种防尘低散发低气味热塑性弹性体，按重量百分比计，原料组成包括：
所述的低散发低气味防尘功能母粒，包括以下重量百分比的原料组分：
所述的低散发低气味防尘功能母粒配方中：
作为优选，树脂选自无规聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种；具体选用北欧化工，韩国SK，巴塞尔生产的市售商品。
作为优选，所述的热塑性弹性体Ⅱ选自苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物弹性体、热塑性硫化橡胶中的至少一种；苯乙烯类弹性体可选用苯乙烯(S)-乙烯(E)/丁烯(B)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEPS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEEPS)；SEBS可具体选用科腾(KRATON)生产的SEBS 6151、SEBS 1633、SEBSMD6944，台橡股份SEBS6151、SEBS6159，岳阳石化生产的SEBS 602、SEBS 503等市售产品中的一种或多种；SEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的2005，2007；SEEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的4055、4077、4099；三元乙丙橡胶可具体选用三井化学生产的EPDM 3062EM、EPDM 3072EM、EPDM 3090E等市售产品中的一种或多种；乙烯-辛烯共聚物弹性体可具体选用美国陶氏生产的生产的POP 1450、POP 475等市售产品中的一种或多种；热塑性硫化橡胶可具体选用山都平(Santoprene)的TPV101-84、TPV 101-80、TPV201-64、TPV201-35、TPV201-55、TPV8211-55等市售产品中的一种或多种。
作为优选，所述的抗静电剂为迁移型抗静电剂与无机抗静电剂复配体系，迁移型抗静电剂与无机抗静电剂的质量比为1：0.1～5；
所述的迁移型抗静电剂选自禾大的ATMER129、ATMER163、朗盛的Mersolat H95、科莱恩的Hostastat FA14中的至少一种；无机抗静电剂选自超导炭黑、碳纳米管、石墨中的至少一种；
再进一步优选，所述的无机抗静电剂选自碳纳米管、石墨中的至少一种与超导炭黑的混合物；
所述的迁移型抗静电剂与无机抗静电剂的质量比为1：1.5～3。
作为优选，所述的除味剂选自Phoenix的Cel-span 705、华恩遮味剂、嘉和除味剂中的至少一种。
作为优选，所述的稳定剂B选自二苯甲酮官能团化合物光稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、受阻胺类稳定剂中的至少一种。可具体选用汽巴精化公司产品的UV-53l、1010、168、1076、1024等牌号市售产品中的至少一种。
再优选，所述的低散发低气味防尘功能母粒，总重量以100％计，包括以下重量百分比的原料组分：
所述的热塑性弹性体选自POP、TPV或SEEPS；
所述的抗静电剂为迁移型抗静电剂与无机抗静电剂复配体系，迁移型抗静电剂与无机抗静电剂的质量比为1：1.9～3；
所述的无机抗静电剂选自超导炭黑、碳纳米管和石墨的三元混合物，超导炭黑、碳纳米管和石墨的质量比为1:0.5～1.5:0.5～1.5。
所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体配方中：
作为优选，所述的基体树脂选自高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯中的至少一种。高密度聚乙烯可具体选用抚顺乙烯生产的HDPE 2911，齐鲁石化生产的HDPE DGDA6098，伊朗石化生产的HDPE52518等牌号的市售产品中的一种或多种；中密度聚乙烯可具体选用阿托菲纳的3802B，韩国SKDX3800，低密度聚乙烯可具体选择燕山石化生产的LDPE 1I2A-1、LDPE1I60A，LG化学生产的LDPE MB9500等牌号的市售产品中的一种或多种；线性低密度聚乙烯可具体选用吉林石化生产的LLDPE DFDA-7042；聚丙烯可具体选择三星道达尔生产的PP BJ550，台塑宁波生产的PP 3015、PP 1120，上海石化生产的PP M1200HS，韩国SK生产的PP R380Y、PP R370Y，巴塞尔的EA5076，EA5075，EA5076S等牌号的市售产品中的一种或多种。
所述的基体树脂可以根据实际需要具体选择，聚乙烯树脂的低温柔顺性好，聚丙烯树脂的耐高温性好。
作为优选，所述的热塑性弹性体Ⅰ选自苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物弹性体、热塑性硫化橡胶中的至少一种；苯乙烯类弹性体可选用苯乙烯(S)-乙烯(E)/丁烯(B)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEPS)，苯乙烯(S)-乙烯(E)/乙烯(E)/丙烯(P)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物(SEEPS)；SEBS可具体选用科腾(KRATON)生产的SEBS 6151、SEBS 1633、SEBSMD6944，台橡股份SEBS6151、SEBS6159，岳阳石化生产的SEBS 602、SEBS 503等市售产品中的一种或多种；SEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的2005，2007；SEEPS可具体选用可乐丽(Kuraray)的4055,4077,4099；三元乙丙橡胶可具体选用三井化学生产的EPDM 3062EM、EPDM 3072EM、EPDM 3090E等市售产品中的一种或多种；乙烯-辛烯共聚物弹性体可具体选用埃克森美孚生产的POP 1450、POP 1881；美国陶氏生产的POE9807、POE9817等市售产品中的一种或多种；热塑性硫化橡胶可具体选用山都平(Santoprene)的TPV 101-84、TPV 101-80、TPV201-64、TPV201-35、TPV201-55、TPV8211-55等市售产品中的一种或多种。
所述的热塑性弹性体Ⅰ与热塑性弹性体Ⅱ品种的选择是相互独立地，可以相同也可以不同。
作为优选，所述填充油的闪点大于200℃，选自饱和直链烷烃油或/或环烷烃油；优选的填充油热稳定性好。具体可选用美国太阳石(SUNPAR)生产的2280，德国汉典生产的Pionier 2071P，日本出光(Idemitsu)生产的PW-90，克拉玛依生产的KN4020，河北科苑的KP6025、KP6030等市售产品中的一种或多种。所述的填充油可选择性加入，具体根据所采用的热塑性弹性体Ⅰ的品种进行选择。如选择苯乙烯类弹性体需要充油，如选择乙烯-辛烯共聚物弹性体，可以不用添加填充油。
作为优选，所述的矿物填充剂选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石、纳米蒙脱土中的至少一种，以粉末或母粒形式加入所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体配方中。如以母粒形式加入，即直接采用的矿物填充剂原料为滑石粉母粒、碳酸钙母粒、高岭土母粒、云母粉母粒、硅灰石母粒、纳米蒙托土母粒中的至少一种。可选用国内生产厂家如：桂林天城、江苏立达、厦门鑫宛、辽宁海城、浙江丰宏等多家公司的产品。所述的矿物填充剂可选择性加入，具体根据客户指标要求进行选择。
作为优选，所述的稳定剂A选自二苯甲酮官能团化合物光稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂的至少一种。例如，可具体选用汽巴精化公司产品的UV-53l、1010、168、1076、1024等牌号市售产品中的至少一种。
本发明通过优选热塑性弹性体、基体树脂品种、助剂种类，并对其进行合理配比，经充分挥脱得到防尘低散发低气味热塑性弹性体，其在高低温条件下尺寸稳定，具有较好的耐低温性和耐高温性，能够与聚丙烯产品进行二次成型，防尘低散发低气味，具有广阔的市场前景与应用价值。
进一步优选，所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，按重量百分比计，原料组成包括：
为进一步提高该防尘低散发低气味热塑性弹性体的气味等级，在防尘低散发低气味热塑性弹性体配方中再加入一定量除味剂，所述的除味剂选自Phoenix的Cel-span 705、华恩遮味剂、嘉和除味剂中的至少一种。该除味剂的种类选择与低散发低气味防尘功能母粒配方中除味剂的种类选择是相互独立的，两者可以相同也可以不同。
本发明还公开了所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
将热塑性弹性体与选择性加入的填充油混合，后加入基体树脂，再选择性加入矿物填充剂，搅拌过程中加入低散发低气味防尘功能母粒与选择性加入的除味剂，最后加入稳定剂，混合均匀后经挤出造粒，再经热鼓风烘箱中换气循环后得到所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体。
配方中若加入填充油，制备过程中需先对热塑性弹性体进行充油，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后，再加入基体树脂。
作为优选，采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为200～900转/分钟，各段螺杆温度独立选自140～220℃；
所述的挤出造粒过程中采用双真空抽吸，真空压力保持在0.08～0.10MPA。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明中的基体树脂可以选择低温柔顺性好的聚乙烯树脂、耐高温好的聚丙烯树脂中的一种或多种，具体可以根据制备的橡胶密封产品的使用环境进行调整，加入SEBS、EPDM、POP、POE、TPV等热塑性弹性体作为改性剂，通过加入矿物填充剂进一步进行尺寸稳定，并加入低散发低气味防尘功能母粒、稳定剂，通过对掺混配方的改进得到了具有不同防尘效果要求的低散发低气味热塑性弹性体材料。
本发明具备操作简单，可控性好、生产成本低，易于工业化生产的特点。而且，整个材料改性生产过程中特别采用了母粒化的矿物及防尘助剂，无粉尘危害，对环境友好。同时，该材料制备产品的边角料还可重复使用。因此，总体上具有较好的经济效益和环保效益。本发明所制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体与同类产品相比，价格低廉，能够与聚丙烯基体进行二次成型，制得的产品能广泛地应用在汽车、建筑、家电等领域，如制备汽车储物箱垫片，座椅护板，汽车后视镜底座软胶，车窗密封条等相关产品，具有广阔的市场前景与较高的应用价值。
具体实施方式
实施例1
采用以下重量的原料：
按重量百分比计，本实施例中自制的低散发低气味防尘功能母粒配方如下：
所述低散发低气味防尘功能母粒的制备工艺为：将热塑性弹性体与树脂混合，在搅拌过程中加入抗静电剂、除味剂，再加入稳定剂，混合均匀后送入双阶螺杆造粒机组中挤出造粒，该双阶螺杆造粒机组由单螺杆挤出机和双螺杆挤出机组成，单螺杆挤出机转速为100转/分钟，各段螺杆温度为160℃～200℃；双螺杆主机转速为600转/分钟，各段螺杆温度为160℃～200℃；在造粒过程中采用双真空抽吸，真空压力保持在0.08MPA，造粒后的产品粒子在热鼓风烘箱中进行4小时的换气循环，最终制得低散发低气味防尘功能母粒。
所述防尘低散发低气味热塑性弹性体的具体制备工艺如下：
将填充油(SUNPAR 2280)加入到热塑性弹性体(SEBS 503)中充分混合均匀，待填充油被热塑性弹性体完全吸干后，加入基体树脂树脂(EA5076)及矿物填充剂(碳酸钙母粒)，在搅拌过程中加入除味剂(Cel-span 705)处理，然后加入低散发低气味防尘功能母粒与复配稳定剂，混合均匀后的物料由喂料器送入双螺杆挤出机中剪切、混炼，双螺杆挤出机各螺杆温度设定在200℃，喂料频率20赫兹，主机转速600转/分钟。经双真空抽提、机头挤出、拉条、风冷、切粒、热鼓风循环4小时干燥后包装，制得防尘低散发低气味热塑性弹性体(粒子)。
对本实施例制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体按如下方法进行性能测试，测试方法和结果详见表1。
表1
性能 单位 测试方法 测试值
邵氏硬度 Shore A GB/T 531 85
拉伸断裂强度 Mpa GB/T 528 18.5
拉伸断裂伸长率 ％ GB/T 528 654.5
撕裂强度 KN/m GB/T 52 52
气味等级 级 PV3900 3.0
TVOC 微克/克 PV3341 15.4
可冷凝组分 mg PV3015 0.9
表面电阻率 /Ω GB/T 1410-2006 2.5×1011
将本实施例制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体粒子在200℃下注塑后得到防尘储物箱垫片材料，该密封件弹性回复好，制件平整，长期高温老化性能损失小。
实施例2～5
除自制的低散发低气味防尘功能母粒配方不同外，其它原料种类不变，制备工艺均与实施例1相同，具体的低散发低气味防尘功能母粒配方如下表2中所示：
表2
对比例1～2
除自制的低散发低气味防尘功能母粒配方不同外，其它原料、原料用量及制备工艺均与实施例1相同，具体的低散发低气味防尘功能母粒配方如下表3中所示：
表3
对实施例2～5和对比例1～2分别制备的热塑性弹性体按如下方法进行性能测试，测试方法与表1中采用的相同，测试结果详见表4。
表4
实施例6
除了采用以下重量的原料，双螺杆挤出机各螺杆温度设定在240℃之外，防尘低散发低气味热塑性弹性体制备的其他操作同实施例1，制得防尘低散发低气味热塑性弹性体。
实施例7
除了采用以下重量的原料之外，防尘低散发低气味热塑性弹性体的制备其他操作同实施例1，制得防尘低散发低气味热塑性弹性体。
对实施例6～7分别制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体分别按如下方法进行性能测试，测试方法和结果详见表5。
表5
性能 单位 测试方法 实施例6 实施例7
邵氏硬度 Shore A GB/T 531 62 85
拉伸断裂强度 Mpa GB/T 528 10.5 13.4
拉伸断裂伸长率 ％ GB/T 528 864.5 442.6
气味等级 级 PV3900 2.5 3.0
TVOC 微克/克 PV3341 3.0 4.5
可冷凝组分 mg PV3015 0.2 0.4
表面电阻率 /Ω GB/T 1410-2006 3.2×1012 1.8×107
将实施例6制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体粒子在200℃下注塑后得到刀柄，砧板部件等厨房用品；
实施例7制备的防尘低散发低气味热塑性弹性体粒子在200℃下注塑后得到车用防尘密封圈。

Claims (10)

1.一种防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：
2.根据权利要求1所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的低散发低气味防尘功能母粒，包括以下重量百分比的原料组分：
3.根据权利要求2所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的树脂选自无规聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种；
所述的热塑性弹性体Ⅱ选自苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物弹性体、热塑性硫化橡胶中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的抗静电剂为迁移型抗静电剂与无机抗静电剂复配体系，迁移型抗静电剂与无机抗静电剂的质量比为1：0.1～5；
所述的迁移型抗静电剂选自禾大的ATMER129、ATMER163、朗盛的Mersolat H95、科莱恩的Hostastat FA14中的至少一种；无机抗静电剂选自超导炭黑、碳纳米管、石墨中的至少一种；
所述的除味剂选自Phoenix的Cel-span 705、华恩遮味剂、嘉和除味剂中的至少一种；
所述的稳定剂B选自二苯甲酮官能团化合物光稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、受阻胺类稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的基体树脂选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的热塑性弹性体Ⅰ选自苯乙烯类弹性体、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物弹性体、热塑性硫化橡胶中的至少一种；
所述填充油的闪点大于200℃，选自饱和直链烷烃油或/或环烷烃油。
7.根据权利要求1所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，所述的矿物填充剂选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石、纳米蒙脱土中的至少一种，以粉末或母粒形式加入所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体配方中；
所述的稳定剂A选自二苯甲酮官能团化合物光稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂的至少一种。
8.根据权利要求1～7任一所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：
9.一种根据权利要求1～8任一所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将热塑性弹性体与选择性加入的填充油混合，后加入基体树脂，再选择性加入矿物填充剂，搅拌过程中加入低散发低气味防尘功能母粒与选择性加入的除味剂，最后加入稳定剂，混合均匀后经挤出造粒，再经热鼓风烘箱中换气循环后得到所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体。
10.根据权利要求9所述的防尘低散发低气味热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为200～900转/分钟，各段螺杆温度独立选自140～220℃；
所述的挤出造粒过程中采用双真空抽吸，真空压力保持在0.08～0.10MPA。
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