CN109233182A - 一种高回弹高耐磨tpe脚轮材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料及制备方法，一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料，脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油20～170份，聚丙烯5～90份，粉末橡胶5～100份，热塑性硫化橡胶5～130份，聚氨酯25～110份，超高分子量聚乙烯15～75份，辅助剂10～135份。一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料的制备方法，包括以下步骤：充油、混料、挤出造粒。本发明所制得的脚轮材料不仅与聚丙烯的相容性好，二次注塑即可包覆成型，具有优异的回弹性能，无毒环保，加工性能好，而且包覆容易工艺简单，具有良好的耐磨性、高强度和高回弹率，同时延长了脚轮的使用寿命，达到脚轮抗震、减震的作用。

Description

一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种脚轮材料及制备方法，尤其涉及一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料及制备方法。

背景技术

随着工业革命的兴起，越来越多的设备需要移动，脚轮也就在全世界被越来越广泛的应用，各行各业几乎离不开脚轮。随着现代科技的不断发展，设备也要求具有越来越多功能，脚轮就成了不可缺少的部件。目前市面上的脚轮大都为聚丙烯、聚酰胺等注塑件，但是聚丙烯、聚酰胺弹性差，不具有抗震、减震的功能。橡胶、聚氨酯、聚酯弹性体等弹性体虽然具有很好的抗震、减震功能，但是其刚性低，不能用于作为承载承重基材使用。因此一般的脚轮都是以聚丙烯、聚酰胺为承载承重基材，在外包覆橡胶、聚氨酯等弹性体，以便达到抗震、减震的目的。虽然橡胶、聚氨酯弹性体耐磨性好，但是其与聚丙烯的相容性差，所以包覆困难工艺较复杂。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料及制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料，脚轮材料由以下质量份数的组分组成：

进一步地，脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油90份，聚丙烯40份，粉末橡胶50份，热塑性硫化橡胶60份，聚氨酯50份，超高分子量聚乙烯30份，辅助剂65份。

进一步地，苯乙烯类弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物是热塑性弹性体SBS的加氢产物。被氢化的SBS由于具有较高含量的1，2结构，在氢化后组成为聚苯乙烯(S)—聚乙烯(E)—聚丁烯—(B)—聚苯乙烯(S)，故简称为SEBS。由于SEBS中丁二烯段的碳—碳双键被氢化饱和，因而其具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。作为本发明的一种优选实施方式，SEBS为YH-805星型结构，其中S组分和B组分质量比为40/60，充油率为33％，材料拉伸强度为13.7MPa，断裂伸长率为55％，硬度为76A。

进一步地，芳烃油为环保油，闪点为170～200℃，在60℃的条件下运动粘度为12～15mm²/s。

进一步地，聚丙烯为：ISO 1133-1:2001，230℃，2.16Kg标准的条件下，熔融指数在0.3g/10min～20g/10min。具有良好的耐热性，抗弯曲疲劳性、化学稳定性、耐候性强抗老化、电绝缘性好。

进一步地，粉末橡胶为粉末丁苯橡胶或粉末丁晴橡胶，包括直链结构、半交联结构、交联结构，平均粒径小于1mm；粉末橡胶对推动混炼过程连续化、自动化、减轻劳动强度、减低能耗、改善环境有利。聚氨酯为聚酯型弹性体，在67/S的剪切速率下，其剪切粘度大于600Pa*S。聚酯型弹性体具有较高的机械强度和氧化稳定性、较高的柔曲性和回弹性、优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。

进一步地，超高分子量聚乙烯为分子量在150万以上的无支链线性聚乙烯树脂粉末，其密度：0.920～0.964g/cm³，热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。

进一步地，辅助剂包括5～95份相容剂，0～22份耐磨剂，1～10份润滑剂，1～8份抗氧剂。相容剂为含有酯基基团、氨基基团或者马来酸酐基团的接枝聚合物；耐磨剂为具有降低表面摩擦系数的硅酮母粒、硅油；润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种复配物；抗氧剂包括受阻酚类主抗氧剂、亚磷酸酯类辅抗氧剂。受阻酚类抗氧剂为1076或1010；亚磷酸酯类为168或619F。

一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料的制备方法，包括以下步骤：

a、按质量份数分别称取苯乙烯类弹性体，芳烃油，聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂，备用。

b、将已称取的苯乙烯类弹性体加入高混机中，将芳烃油通过喷洒器在高混机上空喷洒至苯乙烯类弹性体表面，边喷洒边搅拌，使芳烃油均匀充分的被苯乙烯类弹性体吸收；

c、将已称取的聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂依次加入混合机中以400r/min高速混合搅拌2～10min，直至搅拌均匀，得到混合料，搅拌过程中，温度控制在60℃以下，以防止混合料发粘结块；

d、将步骤c中得到的混合料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机加装抽真空设备，采用水下造粒系统，熔融挤出温度为200～270℃，双螺杆挤出机的长径比为45:1，螺杆转速为200～600r/min。

本发明所制得的脚轮材料，硬度在60A至90A，具有较高的断裂伸长率和回弹率，断裂伸长率大于470％，回弹率大于90％，具备优异的抗震减震性能。本发明所制得的弹性体材料经脚轮测试，可载重170Kg，6mm障碍，间隔1.5m，行走时间大于130min，不脱开，不变形，具备优异的耐磨性。

本发明所制得的脚轮材料不仅与聚丙烯的相容性好，二次注塑即可包覆成型，具有优异的回弹性能，无毒环保，加工性能好，而且包覆容易工艺简单，具有良好的耐磨性、高强度和高回弹率，同时延长了脚轮的使用寿命，达到脚轮抗震、减震的作用。此外，本发明具有生产工艺简单，污染小，成本低的优点，可广泛应用于脚轮制备行业。

具体实施方式

下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料，脚轮材料由以下质量份数的组分组成：

苯乙烯类弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

芳烃油为环保油，闪点为170～200℃，在60℃的条件下运动粘度为12～15mm²/s。

聚丙烯为：ISO 1133-1:2001，230℃，2.16Kg标准的条件下，熔融指数在0.3g/10min～20g/10min。

粉末橡胶为粉末丁苯橡胶或粉末丁晴橡胶，包括直链结构、半交联结构、交联结构，平均粒径小于1mm；聚氨酯为聚酯型弹性体，在67/S的剪切速率下，其剪切粘度大于600Pa*S。

超高分子量聚乙烯为分子量在150万以上的无支链线性聚乙烯树脂粉末；辅助剂包括5～95份相容剂，0～22份耐磨剂，1～10份润滑剂，1～8份抗氧剂。

相容剂为含有酯基基团、氨基基团或者马来酸酐基团的接枝聚合物；耐磨剂为具有降低表面摩擦系数的硅酮母粒、硅油；润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种复配物；抗氧剂包括受阻酚类主抗氧剂、亚磷酸酯类辅抗氧剂。受阻酚类抗氧剂为1076或1010；亚磷酸酯类为168或619F。

一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料的制备方法，包括以下步骤：

a、按质量份数分别称取苯乙烯类弹性体，芳烃油，聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂，备用。

b、将已称取的苯乙烯类弹性体加入高混机中，将芳烃油通过喷洒器在高混机上空喷洒至苯乙烯类弹性体表面，边喷洒边搅拌，使芳烃油均匀充分的被苯乙烯类弹性体吸收；

c、将已称取的聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂依次加入混合机中以400r/min高速混合搅拌2～10min，直至搅拌均匀，得到混合料，搅拌过程中，温度控制在60℃以下，以防止混合料发粘结块；

d、将步骤c中得到的混合料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机加装抽真空设备，采用水下造粒系统，熔融挤出温度为200～270℃，双螺杆挤出机的长径比为45:1，螺杆转速为200～600r/min。

实施例一：

脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油90份，聚丙烯40份，粉末橡胶50份，热塑性硫化橡胶60份，聚氨酯50份，超高分子量聚乙烯30份，相容剂45份，耐磨剂11份，润滑剂5份，抗氧剂4份。

最终制得的脚轮材料经实验测得：硬度为72邵A，断裂伸长率为576％，拉伸强度为9.5MPa，永久压缩变形为59.3％，回弹率为93.8％，行走时间为180min。

实施例二：

脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油20份，聚丙烯5份，粉末橡胶5份，热塑性硫化橡胶5份，聚氨酯25份，超高分子量聚乙烯15份，相容剂5份，润滑剂1份，抗氧剂1份。

最终制得的脚轮材料经实验测得：硬度为64邵A，断裂伸长率为555％，拉伸强度为7.0MPa，永久压缩变形为49.2％，回弹率为92.4％，耐磨行走时间为159min。

实施例三：

脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油170份，聚丙烯90份，粉末橡胶100份，热塑性硫化橡胶130份，聚氨酯110份，超高分子量聚乙烯75份，相容剂95份，耐磨剂22份，润滑剂10份，抗氧剂8份。

最终制得的脚轮材料经实验测得：硬度为75邵A，断裂伸长率为588％，拉伸强度为11.3MPa，永久压缩变形为62.8％，回弹率为94.5％，耐磨行走时间为192min。

实施例四：

脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油85份，聚丙烯35份，粉末橡胶45份，热塑性硫化橡胶45份，聚氨酯15份，超高分子量聚乙烯20份，相容剂35份，耐磨剂8份，润滑剂4份，抗氧剂4份。

最终制得的脚轮材料经实验测得：硬度为68邵A，断裂伸长率为570％，拉伸强度为7.9MPa，永久压缩变形为57.7％，回弹率为93.5％，耐磨行走时间为172min。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述脚轮材料由以下质量份数的组分组成：

2.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述脚轮材料由以下质量份数的组分组成：苯乙烯类弹性体100份，芳烃油90份，聚丙烯40份，粉末橡胶50份，热塑性硫化橡胶60份，聚氨酯50份，超高分子量聚乙烯30份，辅助剂65份。

3.根据权利要求2所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述苯乙烯类弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

4.根据权利要求3所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述芳烃油为环保油，闪点为170～200℃，在60℃的条件下运动粘度为12～15mm²/s。

5.根据权利要求4所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述聚丙烯为：ISO1133-1:2001，230℃，2.16Kg标准的条件下，熔融指数在0.3g/10min～20g/10min。

6.根据权利要求5所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述粉末橡胶为粉末丁苯橡胶或粉末丁晴橡胶，包括直链结构、半交联结构、交联结构，平均粒径小于1mm；所述聚氨酯为聚酯型弹性体，在67/S的剪切速率下，其剪切粘度大于600Pa*S。

7.根据权利要求6所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯为分子量在150万以上的无支链线性聚乙烯树脂粉末；所述辅助剂包括5～95份相容剂，0～22份耐磨剂，1～10份润滑剂，1～8份抗氧剂。

8.一种如权利要求1所述的高回弹高耐磨TPE脚轮材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

a、按质量份数分别称取苯乙烯类弹性体，芳烃油，聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂，备用。

b、将已称取的苯乙烯类弹性体加入高混机中，将芳烃油通过喷洒器在高混机上空喷洒至苯乙烯类弹性体表面，边喷洒边搅拌，使芳烃油均匀充分的被苯乙烯类弹性体吸收；

c、将已称取的聚丙烯，粉末橡胶，热塑性硫化橡胶，聚氨酯，超高分子量聚乙烯，辅助剂依次加入混合机中以400r/min高速混合搅拌2～10min，直至搅拌均匀，得到混合料，搅拌过程中，温度控制在60℃以下，以防止混合料发粘结块；

d、将步骤c中得到的混合料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机加装抽真空设备，采用水下造粒系统，熔融挤出温度为200～270℃，双螺杆挤出机的长径比为45:1，螺杆转速为200～600r/min。