CN109810456B

CN109810456B - 一种热塑性弹性体吸盘材料

Info

Publication number: CN109810456B
Application number: CN201910138951.8A
Authority: CN
Inventors: 王瑜; 张朋; 沈力强
Original assignee: Tsrc (shanghai) Industries Ltd
Current assignee: Tsrc (shanghai) Industries Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: CN109810456A

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

一种热塑性弹性体吸盘材料

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

1.一种热塑性弹性体吸盘材料，其由如下质量百分比的组分制造而成；

各组分质量百分比的总和为100％；

所述苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为3-5g/10min，其测试条件为230℃,2.16Kg；

所述苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为20％-30％；

所述苯乙烯嵌段共聚物的重量平均分子量为150,000-170,000；

所述苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。

2.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料，其中所述聚烯烃选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。

3.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料，其中所述聚烯烃的熔体流动速率为5-15g/10min，其测试条件为230℃,2.16Kg。

4.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料，其中所述吸盘材料的湿止滑性系数大于0.35。

5.如权利要求1所述的一种热塑性弹性体吸盘材料，其中所述吸盘材料的回弹性大于等于45％。

6.如权利要求1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。

7.如权利要求6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℃。

8.一种热塑性弹性体吸盘，其采用如权利要求1-5任一一种热塑性弹性体吸盘材料制造而成。

9.如权利要求8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。