CN109810456A - 一种热塑性弹性体吸盘材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热塑性弹性体吸盘材料,其包含如下质量百分比的组分;苯乙烯嵌段共聚物70~95;加工油2.5~15;聚烯烃2.5~15。本发明研发的热塑性弹性体吸盘材料,材料新颖、性能优异,具有可回收利用、加工工序简单、环保无毒的特点,使用该材料制造的吸盘具有良好的止滑性、质轻、手感舒适等优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及吸盘制造领域,具体涉及一种热塑性弹性体吸盘材料。
背景技术
市场上日用品吸盘从材质上分,有PVC、TPU、传统橡胶、硅胶、TPE及其它材质吸盘。
PVC即聚氯乙烯,英文简称PVC(Polyvinyl chloride),是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。其材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂;PVC内一些有毒添加剂和增塑剂,可能渗出或气化;部份添加剂会干扰生物内分泌(影响生殖机能),部份可增加致癌风险;焚化PVC垃圾会产生致癌的二恶英而污染大气。在制造、使用及废弃处理时,都会产生大量的二恶英、氯氢酸、铅等有害物质;PVC材料燃烧时会发生很大的浓烟,并产生有害的HCL气体;而且大部分PVC材料中含有Pb(铅)、Cd(镉) 等(用作电缆稳定剂)多种有害重金属,会对人体健康造成一定的危害;焚烧或掩埋后,会造成对土壤和水源的污染;由于吸盘是日常用品,长期使用有可能接触到材料析出的有毒有害物质,影响身体健康,尤其使用在婴幼儿玩具中的吸盘,为避免婴幼儿口腔接触PVC材料中的添加剂,应避免使用该材料。
TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性,是一种成熟的环保材料,但TPU不易加工成型,聚酯型的不耐水解,聚醚的耐候性差,硬度偏高手感僵硬,止滑性、耐候性差;由于吸盘多数在浴室等高湿度的环境中使用,故要求材料的耐水解性能好;而且吸盘在使用中需承重且止滑,基于以上特殊要求,TPU材料不能完全满足需要。
天然橡胶是一种以顺-1,4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,天然橡胶在常温下具有较高的弹性,稍带塑性,具有非常好的机械强度;因为有不饱和双键,所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质,光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化,不耐老化是天然橡胶的致命弱点,且橡胶制品加工工序复杂、成品不美观,不适应作为日常试用品的原料。
硅胶(Silica gel;Silica)别名:硅橡胶是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应,相比其他材质,硅胶材质性能比较好,在各种场合都能够适应,使用的范围广大,被称为环保标志性材质产品,但硅胶价格高,加工工艺复杂,生产周期较长,且边角料无法回收利用,作为日常消耗品的吸盘,采用硅胶作原料性价比较低。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷,新型热塑性弹性体TPE是一种有着类似交联橡胶性能的高分子材料,它安全无毒,稳定性好,质地柔软,手感舒适,回弹性能好,具有很强的防湿滑性。完全避免了软质PVC比重大,手感僵硬滑腻,稳定剂毒性强,增塑剂渗析,皮质硬度随环境变化明显等缺点。热塑性弹性体TPE 也不同于橡胶,交联后橡胶边角料不能直接再次利用,而热塑性弹性体的边角料可粉碎后直接重复使用,降低了工厂综合成本。
本发明提供了一种热塑性弹性体吸盘材料,其包含如下质量百分比的组分;
苯乙烯嵌段共聚物 70~95;
加工油 2.5~15;
聚烯烃 2.5~15。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SIS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-(异戊二烯/丁二烯)-苯乙烯嵌段共聚物(S-(I/B)-S)、苯乙烯-[乙烯-(乙烯-丙烯)]-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SB)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物 (SI)、苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物 (SEP)、或上述之組合。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述苯乙烯嵌段共聚物的重量平均分子量为130,000-230,000、苯乙烯含量为10-35%。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为3-5g/10min(230℃,2.16Kg)、苯乙烯含量为20%-30%、重量平均分子量为150,000-170,000。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述聚烯烃选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述聚烯烃的熔体流动速率为5-15g/10min(230℃,2.16Kg)。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述吸盘材料的湿止滑性系数大于0.35。
一般来说,湿止滑性系数越大湿止滑性越好,吸盘吸附在玻璃墙壁上越不易滑动。在本发明中,当湿止滑性系数大于0.4时更佳。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、所述吸盘材料的回弹性大于等于45。当回彈性大于等于45,較佳大于50,回弹性越好吸盘吸力越强,吸盘则不易下滑脱落。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘材料,还具有这样的特点:即、还包括抗氧化剂,所述抗氧化剂占总组分的质量百分比为0.1-1%。进一步地,本发明还提供了上述热塑性弹性体吸盘材料的加工方法:即、具体加工工艺流程如下:
S1.苯乙烯嵌段共聚物加入加工油;
S2.吸油静置;
S3.加入其他组分混合;
S4.挤出造粒;
S5.注塑成型。
进一步地,本发明提供的热塑性弹性体吸盘材料的加工方法,还具有这样的特点:即、上述注塑成型过程中,
进料段温度为150-170℃;
前段温度为180-200℃;
中段温度为190-210℃;
后段温度为200-220℃;
模头温度为210-230℃。
另外,本发明还提供了一种热塑性弹性体吸盘,其采用如上所述的一种热塑性弹性体吸盘材料制造而成。
进一步地,本发明提供的一种热塑性弹性体吸盘,还具有这样的特点:即、所述吸盘,在负重4Kg、持续4周的测试条件下,吸附在玻璃表面的下滑距离小于20mm,较佳小于10mm,最佳小于5mm。
本发明的作用和有益效果:
本次新开发的热塑性弹性体吸盘材料以苯乙烯嵌段共聚物为主体,加之以加工油、聚烯烃等材料以不同配比物理共混而成。
与传统的吸盘材料相比,如图1所示,本发明研发的热塑性弹性体吸盘材料,材料新颖、性能优异,具有可回收利用、加工工序简单、环保无毒、良好的止滑性、质轻、手感舒适等优异的性能,且本发明更加侧重吸盘的使用性,即悬挂重物的使用时间。
附图说明
附图1、本实施例1制造的吸盘的实体产品示意图。
具体实施方式
实施例以苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)为主体的配方体系,辅之以少量加工油、聚丙烯(PP)、抗氧化剂(AO)等。其中,苯乙烯-乙烯- 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)提供材料的主要性能,如柔软的触感、弹性、耐低温性、耐曲折性、止滑、防摔、抗震等性能,白油作为加工油起提高流动性及改善加工性作用,聚丙烯(熔体流动速率为8g/10min)可改善材料塑化性及热稳定性,抗氧化剂AO.50提供抗氧性和耐热老化性。
具体实验例如下表所示:
比较例一 | 实验例一 | 实验例二 | 实验例三 | 实验例四 | 实验例五 | |
SEBS-A(wt%) | 60 | 70 | 80 | 90 | ||
SEBS-B(wt%) | 80 | |||||
SEBS-C(wt%) | 80 | |||||
加工油(wt%) | 20 | 15 | 10 | 5 | 10 | 10 |
聚丙烯(wt%) | 20 | 15 | 10 | 5 | 10 | 10 |
抗氧化剂(wt%) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
具体实验例中苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-A,SEBS-B,SEBS-C)的重量平均分子量、熔融指数(MFI)及苯乙烯含量(SM%)如下表所示:
上述各实验例的具体加工工艺流程如下:
S1.苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-A,SEBS-B,SEBS-C)加入加工油;
S2.吸油静置;
S3.加入聚丙烯和抗氧化剂混合;
S4.挤出造粒;
S5.注塑成型。
其中,注塑成型过程中,
进料段温度为150-170℃;
前段温度为180-200℃;
中段温度为190-210℃;
后段温度为200-220℃;
模头温度为210-230℃。
上述各实验例的物性数据如下表所示:
上述实验例一、二及三的物性数据如下表所示:
在上述实验例中
关于苯乙烯嵌段共聚物(SBC)的选择:SEBS是苯乙烯(S)-氢化丁二烯(EB) -苯乙烯(S)构成的三嵌段共聚物,其软硬嵌段交替相连,由于SEBS是经过氢化处理,除具有良好的橡胶弹性、永久变形相对小外,还具有:①优异的耐候性,对臭氧、紫外线、电弧有良好的耐受性;②耐低温性,在-60℃条件下仍保持良好的柔韧性;③环保性能突出,无毒、无味,回收利用率达100%;④密度较低,单位重量利用率高;⑤着色性能优秀,颜料分散均匀,无流痕,不褪色;⑥优良的电性能基于;从SEBS的分子量、耐热老化性、加工性、来源、价格、品质稳定性等因素综合考良,此配方較佳选择重量平均分子量为 130,000-230,000、苯乙烯含量为10-35%的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,更佳选择熔融指数为3-5g/10min(230℃,2.16Kg)、苯乙烯含量为20%-30%、重量平均分子量为150,000-170,000的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,如上实验例所示的SEBS。
关于加工油的选择:加工油的加入可以增加SEBS的流动性,改善其加工性能,调节共混物的硬度,降低产品的成本;一般加工油均可用于本产品中,然基于材料要求止滑性好,黄色指数低、产品加工性好、与其他材料相容性好,优选白油。
关于聚烯烃的选择:聚烯烃用于改性SEBS弹性体。一方面,用聚烯烃改性 SEBS可以降低其熔融粘度,使SEBS易于加工;另一方面,聚烯烃可有效地改善 SEBS弹性体体系的力学性能。此外,聚烯烃价格低廉,可降低SEBS弹性体材料的成本;一般选用熔体流动速率为5-15g/10min(230℃,2.16Kg)的聚丙烯(PP),基于材料透明度等要求,故选用新加坡PP-W531,在不影响透明度的前提下可以改善加工性,提高产品的塑化程度。
关于抗氧化剂的选择:高分子聚合物制品吸收紫外线后,能引发聚合物自我氧化、降解,破坏聚合物的化学键,使其断裂、交联,导致高分子聚合物制品颜色等外观和物理力学性能发生恶变,强度降低、寿命缩短;抗氧化剂能屏蔽或吸收紫外线的能量,猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能,使高分子聚合物在光的辐射下,能排除或减缓光化学反应可能性,阻止或延迟光老化的过程,从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的;基于提高材料的耐候性要求,故此配方使用中国台湾长春化工的A.O-50以满足吸盘对于抗氧性及耐老化性的需求。
Claims (13)
1.一种热塑性弹性体吸盘材料,其包含如下质量百分比的组分;
苯乙烯嵌段共聚物 70~95;
加工油 2.5~15;
聚烯烃 2.5~15。
2.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-(异戊二烯/丁二烯)-苯乙烯嵌段共聚物(S-(I/B)-S)、苯乙烯-[乙烯-(乙烯-丙烯)]-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SB)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SI)、苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物(SEP)、或上述之組合。
3.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述苯乙烯嵌段共聚物的重量平均分子量为130,000-230,000、苯乙烯含量为10-35%。
4.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为3-5g/10min(230℃,2.16Kg)、苯乙烯含量为20%-30%、重量平均分子量为150,000-170,000。
5.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述聚烯烃选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
6.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述聚烯烃的熔体流动速率为5-15g/10min(230℃,2.16Kg)。
7.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述吸盘材料的湿止滑性系数大于0.35。
8.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中所述吸盘材料的回弹性大于等于45。
9.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料,其中还包括抗氧化剂,所述抗氧化剂占总组分的质量百分比为0.1-1%。
10.如权利要求1-9任一所述的一种热塑性弹性体吸盘材料的加工方法,其中具体加工工艺流程如下:
S1.苯乙烯嵌段共聚物加入加工油;
S2.吸油静置;
S3.加入其他组分混合;
S4.挤出造粒;
S5.注塑成型。
11.如权利要求10所述的一种热塑性弹性体吸盘材料的加工方法,其中所述注塑成型过程中,
进料段温度为150-170℃;
前段温度为180-200℃;
中段温度为190-210℃;
后段温度为200-220℃;
模头温度为210-230℃。
12.一种热塑性弹性体吸盘,其采用如权利要求1-9任一一种热塑性弹性体吸盘材料制造而成。
13.如权利要求12所述的一种热塑性弹性体吸盘,其中所述吸盘,在负重4Kg、持续4周的测试条件下,吸附在玻璃表面的下滑距离小于20mm。
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