CN109054370A - 一种热塑性尼龙弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种热塑性尼龙弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热塑性尼龙弹性体的生产配方，包括尼龙6：30％‑‑80％、热塑性弹性体：20％‑‑70％、相容剂：2％‑‑‑6％、润滑剂：0.3％‑‑‑1％、软化油：10％‑‑‑50％、抗氧剂：0.1％‑‑‑0.3％、矿物填料：10％‑‑‑50％，本发明还提供一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，包括双螺杆造粒机螺杆温度的设定，称取配料、搅拌，挤出造粒，干燥切粒，由于尼龙本身具有耐油性和自润滑性，摩擦系数很小，因此在TPE中加入尼龙，使得共混产品具有了比较好的耐油性，及耐磨性。

Description

一种热塑性尼龙弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体领域，尤其是一种热塑性尼龙弹性体及其制备方法
背景技术
热塑性弹性体TPE是由化学合成的一种新材料，它即有塑料的可塑性、又具有橡胶的回 弹性和伸长率，可以像塑料一样加工，环境干净、卫生、环保，现已广泛应用于鞋底、防震 垫片、密封条、玩具、线缆等制品以代替传统的橡胶；其缺点是不耐油、耐磨性差、拉伸强度也偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种热塑性尼龙弹性体及其制备方法，针对TPE的 缺点，采用TPE与尼龙6进行共混改性的方法，设备采用同向平行双螺杆造粒机，设备无需 任何的增加和改变，以解决普通TPE不耐油、耐磨性差的缺点。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种热塑性尼龙弹性体，所述弹性体由以下重量百分比的成分组成：
尼龙6：30％--80％、热塑性弹性体：20％--70％、相容剂：2％---6％、润滑剂：0.3％---1％、 软化油：10％---50％、抗氧剂：0.1％---0.3％、矿物填料：10％---50％。
进一步的，所述通过改性后的热塑性尼龙弹性体的硬度在40-90邵氏A之间，拉伸强 度>2MPa，断裂伸长率：>210％。
进一步的，所述热塑性弹性体包括以BR加氢作软链段的苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段 共聚物，以IR加氢作软链段的异戊二烯取代丁二烯嵌段苯乙烯聚合物中的一种或两种。
进一步的，所述相容剂包括马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸型相容剂、环氧树脂聚合物相 容剂、恶唑啉接枝相容剂、改性聚丙烯酸酯相容剂、异氰酸酯型相容剂中的一种或多种。
进一步的，所述润滑剂包括硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬 脂酸正丁酯、甘油三羟硬脂酸酯中的一种或多种。
进一步的，所述抗氧剂包括二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基- α-萘胺、烷基吩噻嗪、苯并三氮唑衍生物、巯基苯并噻唑衍生物中的一种或多种。
进一步的，所述矿物填料包括碳酸钙、滑石粉、云母、白炭黑和高岭土中的一种或多种， 所述的矿物填料粒径为1-150μm。
一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，所述方法包括：
S1：启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源，螺杆各段的温度按照尼龙6的加工温 度进行对应设置；
S2：按照权利要求1所述的成分及百分比称取各原料，加入立式搅拌机中混合10分钟；
S3：将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，待螺杆的温度达到设定值后，再启动造 粒机的主机转速和喂料转速，挤出造粒并干燥切粒，即可直接用于注塑或挤出生产产品。
进一步的，所述切粒包括水环冷却切粒和水冷拉条切粒。
进一步的，所述双螺杆造粒机的螺杆转速为150-600转/分，温度为180-230℃。
采用上述方案后，本发明可以达到以下效果：
1、由于尼龙本身具有耐油性和自润滑性，摩擦系数很小，因此在TPE中加入尼龙，使 得共混产品具有了比较好的耐油性，及耐磨性；
2.同时还可以根据需要调整其硬度，从50--90邵氏A；可以用于生产耐油的鞋底、密封 件、耐油胶管、垫片等。产品的拉伸强度：>2MPa，断裂伸长率：>210％。
附图说明
图1为本发明不同实施例各成分的重量比参数表；
图2为本发明不同制备环境下的参数表；
图3为本发明各实施例的实验结果表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的 本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2、图3所示，本发明热塑性尼龙弹性体，以热塑性弹性体和尼龙6为基体，复配其他成分如相容剂、润滑剂、软化油、抗氧剂、矿物填料等共同作用制成。
因为热塑性弹性体与尼龙6之间的相容性很差，因此本发明弹性体中加入了合适的相容 剂及润滑剂。其中，相容剂中具有分别能与热塑性弹性体和尼龙进行物理和化学结合的基团， 能有效降低热塑性弹性体与尼龙两相之间的界面张力，从而提高两者的黏合效果，相容剂的 用量在2％---6％内对基体的力学性能以及黏合效果具有明显的提高作用，当相容剂的添加 量>6％，组合物的拉伸强度、断裂伸长率以及剥离强度随着相容剂的增加而不会有明显的变 化，因此有效控制相容剂的添加量对组合物的性能提高影响很大。
热塑性弹性体与尼龙6在高温共混之后，产生的门尼粘度比较高，在混合加工时，螺杆 的扭矩很大，需要比较高的电机电流，很浪费能量，所以在配方中添加软化油使其软化，不 仅节省能量，而且可以调节弹性体的硬度，操作简单有效。
润滑剂能有效降低组合物对螺杆的粘附，减少胶料与螺杆和料筒内壁的摩擦力，提高胶 料的流动性。通过选取合适的相容剂、软化油配伍比例，使各原料间产生相辅相成的协同作 用，大大提高弹性体内各组分的黏合性以及力学性能。
由于尼龙6本身具有耐油性和自润滑性，摩擦系数很小，因此在TPE中加入尼龙6，使 得共混产品具有了比较好的耐油性，及耐磨性；同时还可以根据需要调整其硬度，在邵氏硬 度50-90状况下；可以用于生产耐油的鞋底、密封件、耐油胶管、垫片等。此产品的拉伸强 度>2MPa，断裂伸长率>210％。
进一步优选的，热塑性弹性体包括以BR作软链段的苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚 物，以IR作软链段的异戊二烯取代丁二烯嵌段苯乙烯聚合物中的一种或两种，再进一步优选 的，弹性好、耐老化的苯乙烯一乙烯---丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。
进一步优选的，所述相容剂包括马来酸酐接枝相容剂、丙烯酸型相容剂、环氧树脂聚合 物相容剂、改性聚丙烯酸酯相容剂中的一种或多种，再进一步优选的，所选的相容剂为马来 酸酐接枝SBS，其原因在于马来酸酐接枝SBS能有效提高弹性体基材与尼龙6的相容性，增 加粘结强度及弹性体的力学性能。
进一步优选的，润滑剂包括硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬 脂酸正丁酯中的一种或多种，降低胶料与螺杆的摩擦力，从而进一步提高组合物的流动性。
进一步优选的，抗氧剂包括二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基- α-萘胺、烷基吩噻嗪、苯并三氮唑衍生物、巯基苯并噻唑衍生物中的一种或多种。
进一步优选的，矿物填料包括碳酸钙、滑石粉、云母、白炭黑和高岭土中的一种或多种， 的矿物填料粒径为1-150μm。
本发明的目的还提供了一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，具体包括：
S1：启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源，螺杆各段的温度按照尼龙6的加工温 度进行对应设置。
S2：按照权利要求1所述的成分及百分比称取各原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高 速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料， 搅拌5分钟。
S3：将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，待螺杆的温度达到设定值后，再启动造 粒机的主机转速和喂料转速，熔融挤出造粒，经模头切粒、水环冷却、甩干，即可得产品。
优选的，切粒包括水环冷却切粒和水冷拉条切粒。
优选的，双螺杆造粒机的螺杆转速为150-600转/分，温度为180-230℃。
本发明所述的热塑性弹性体可以是国产的TPE，如岳化、中国台湾等生产的。
本发明所述的相容剂是美国科腾的SEBS-MAH FG1901。
实施例1：
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度180℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
实施例2
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度190℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
实施例3
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度195℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
实施例4
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度210℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
实施例5
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度220℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
实施例6
先启动螺杆长径比为40:1的造粒机的加热电源；按照图1热塑性弹性体的各成分及 其重量百分数称取原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟；螺杆各段的 温度按照尼龙6的加工温度进行设置；将混合好的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，双螺 杆造粒机的主机螺杆转速250转/分，温度230℃，待螺杆的温度达到设定值后，再启动 造粒机的主机转速和喂料转速，熔融共混挤出造粒，将颗粒料放在90℃下干燥4h，消 除热塑性弹性体粒子中的水分，然后用注塑机打好样条，24小时后测试各项物性，如图 3所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但 凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述弹性体由以下重量百分比的成分组成：
尼龙6：30％--80％、热塑性弹性体：20％--70％、相容剂：2％---6％、润滑剂：0.3％---1％、软化油：10％---50％、抗氧剂：0.1％---0.3％、矿物填料：10％---50％。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述通过改性后的热塑性尼龙弹性体的硬度在50-90邵氏A之间，拉伸强度>2MPa，断裂伸长率：>210％。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述热塑性弹性体包括以BR作软链段的苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS或SEBS)，以IR作软链段的异戊二烯取代丁二烯嵌段苯乙烯聚合物(SIS)中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述相容剂包括马来酸酐接枝SBS相容剂、丙烯酸型相容剂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述润滑剂包括硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸正丁酯、石蜡、PE蜡中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述抗氧剂包括二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-α-萘胺、烷基吩噻嗪、苯并三氮唑衍生物、巯基苯并噻唑衍生物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种热塑性尼龙弹性体，其特征在于，所述矿物填料包括碳酸钙、滑石粉、云母、白炭黑和高岭土中的一种或多种，所述的矿物填料粒径为1-150μm。
8.一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：启动螺杆长径比为40:1的双螺杆造粒机的加热电源，螺杆各段的温度按照尼龙6的加工温度进行对应设置；
S2：按照权利要求1所述的成分及百分比称取各原料，先把热塑性弹性体SBS粉加入高速搅拌机中，在高速搅拌状态下加入软化油，搅拌10分钟；然后降低速度，加入其它配料，搅拌5分钟。
S3：将混合均匀的料加入双螺杆造粒机的喂料斗，待螺杆的温度达到设定值后，再启动造粒机的主机和喂料电机，熔融共混挤出造粒，经水环切粒、脱水甩干，即可得成品。
9.根据权利要求8所述的一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，其特征在于，所述切粒包括水环冷却切粒和水冷拉条切粒。
10.根据权利要求8所述的一种热塑性尼龙弹性体的制备方法，其特征在于，所述双螺杆造粒机的螺杆转速为150-600转/分，温度为180-230℃。
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