CN109943005A - 弹性颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹性颗粒及其制备方法和应用。该弹性颗粒按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料包括20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶。该弹性颗粒能够在外力的作用下粘在一起,又能够在外力释放后自动松散。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹性颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
传统的弹性颗粒只能以松散的单个颗粒存在,通常通过加热融熔的方式模压,或者加入胶水发生硬化反应,而把弹性膨松颗粒粘接成一个固定形状,形状固定后不能再回复成松散的颗粒,而不能重复使用。
发明内容
基于此,有必要提供一种弹性颗粒,该弹性颗粒能够在外力的作用下粘在一起,又能够在外力释放后自动松散,可以长期重复使用。
此外,还提供一种弹性颗粒的制备方法和应用。
一种弹性颗粒,按照质量百分含量计,制备所述弹性颗粒的原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶。
在其中一个实施例中,所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及氢化苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述二烯类橡胶选自丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶及丁基橡胶中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述制备所述弹性颗粒的原料包括:25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶。
一种弹性颗粒的制备方法,包括如下步骤:
称取原料,按照质量百分含量计,原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶;
在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合,得到弹性颗粒。
在其中一个实施例中,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述软化油和所述液体橡胶混合均匀,然后加入所述苯乙烯系嵌段共聚物继续混合15分钟~60分钟;
及/或,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述软化油和所述苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入所述液体橡胶继续混合15分钟~60分钟;
及/或,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述液体橡胶和所述苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入所述软化油继续混合15分钟~60分钟。
在其中一个实施例中,所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物及苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及氢化苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种;及/或,所述软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种;及/或,所述液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。
上述弹性颗粒或上述弹性颗粒的制备方法制备得到的弹性颗粒在枕头、护垫、阻水材料、绝缘材料、减震材料、保温材料、吸音隔音材料、游乐场或儿童玩具中的应用。
经实验证明,上述弹性颗粒本身具有一定的粘性,且该粘性能够使弹性颗粒无需加热融熔或在胶水固化反应条件下模压,而只需要施加一定的外力就能够粘在一起,又能够在外力释放后自动松散恢复原状。
附图说明
图1为一实施方式的弹性颗粒的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式的弹性颗粒,该弹性颗粒能够在外力的作用下粘在一起,又能够在外力释放后自动松散。其中,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶。上述弹性颗粒由弹性颗粒的制备原料在室温下混合得到。需要说明的是,本文所指的室温均指-10℃~40℃。
苯乙烯系嵌段共聚物(Styreneic Block Copolymers,简称SBCs),是一种热塑性弹性体。具体地,苯乙烯系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-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)及氢化苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)中的至少一种。进一步地,苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS),SEPS有较好的韧性,材质更柔软,吸收软化油和液体橡胶后的弹性更高。
软化油为在室温下能够与苯乙烯系嵌段共聚物相容、且能够被苯乙烯系嵌段共聚物吸收,使苯乙烯系嵌段共聚物发生软化的液体。软化油能够被苯乙烯系嵌段共聚物吸收,以产生溶胀效应,从而使苯乙烯系嵌段共聚物体积膨胀,形成蓬松的颗粒,蓬松后的苯乙烯系嵌段共聚物的硬度下降,反弹性能提高。
具体地,软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种。上述软化油在室温下与苯乙烯系嵌段共聚物具有较好相容性,且较容易被苯乙烯系嵌段共聚物吸收。进一步地,软化油为石蜡油。石蜡油比环烷油更抗阳光老化,有利于延长弹性颗粒的使用寿命。
液体橡胶为在室温下能够与苯乙烯系嵌段共聚物相容、且具有粘性、能够被苯乙烯系嵌段共聚物吸收的可流动性橡胶。液体橡胶本身具有粘性,并能够使苯乙烯系嵌段共聚物轻度溶化,被苯乙烯系嵌段共聚物吸收后,使得其具有一定的粘接性,从而使得弹性颗粒具有粘性。
具体地,液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。上述液体橡胶在室温下能够与苯乙烯系嵌段共聚物较好相容、且较容易被苯乙烯系嵌段共聚物吸收。其中一个实施例中,二烯类橡胶选自丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶及丁基橡胶中的至少一种。进一步地,液体橡胶为丁二烯橡胶及异戊二烯橡胶中的至少一种,这两种橡胶在室温下能够被苯乙烯系嵌段共聚物快速的吸收,并且对苯乙烯系嵌段共聚物的溶化程度低。
进一步地,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料包括25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶。在软化油的含量为40%~65%时,苯乙烯系嵌段共聚物溶胀较明显,此时,极有利于提高液体橡胶在苯乙烯系嵌段共聚物中的分散速度,而液体橡胶的含量为10%~20%,对苯乙烯系嵌段共聚物的溶化和粘连强度比较适宜,能够很好地实现弹性颗粒的受压成型和释压松散功能。由于液体橡胶的稠度高,向苯乙烯系嵌段共聚物内部浸透的阻力大,借助软化油的辅助,使弹性颗粒体积膨胀,液体橡胶浸透分散速度变快,分散更均匀,有利于形成稳定的粘结力。
在其中一个实施例中,苯乙烯系嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS),软化油为石蜡油,液体橡胶选自丁二烯橡胶及异戊二烯橡胶中的至少一种。石蜡油与SEPS接合时,膨胀的体积更大,溶胀效果明显高于环烷油,并且形成的弹性颗粒的耐高温、抗塑化性能也明显高于环烷油,有利于延长弹性颗粒的使用温度上限。丁二烯橡胶和异戊二烯橡胶与苯乙烯嵌段共聚物的相容性高,对苯乙烯系嵌段共聚物的溶化能力适中,所以成为优选的液体橡胶品种。而丁腈橡胶相对于丁二烯橡胶和异戊二烯橡胶,气味偏重,对苯乙烯系嵌段共聚物的溶化特别强;溶化太强会把膨胀的弹性颗粒溶化形成真溶胶或者膏泥,使弹性颗粒的体积缩小反弹性降低,丁苯橡胶、丁基橡胶及聚异丁烯橡胶对苯乙烯嵌段共聚物的溶化慢,加工相对丁二烯橡胶和异戊二烯橡胶困难一些。
在其中一个实施例中,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料由20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶组成。进一步地,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料由25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶组成。
上述弹性颗粒至少有以下优点:
(1)经实验证明,上述弹性颗粒本身具有一定的粘性,且该粘性能够使弹性颗粒无需加热融熔或受胶水硬化反应的条件下模压,而只需要施加一定的外力就能够粘在一起,又能够在外力释放后自动松散恢复原状。
(2)经实验还发现:上述弹性颗粒的抗冲击能力强,冲击力越大,及时形成强大的反方向的弹力,具有极高的减震性能;且上述弹性颗粒不吸潮,不受空气中湿度改变而发生性能变化;上述弹性颗粒具有超强的耐低温性能,-40℃时性能状态仍然保持正常,有良好的耐候性。上述弹性颗粒与水不发生反应,在水中仍然表现出相近的性能;上述弹性颗粒疏松多孔,透气性良好,保温能力优良。上述弹性颗粒的吸音效果好,隔音能力强;上述弹性颗粒的制备材料都是绝缘的,使得其具有良好的电绝缘性。
如图1所示,一实施方式的弹性颗粒的制备方法,为上述弹性颗粒的一种制备方法。该弹性颗粒的制备方法包括如下步骤:
步骤S110:称取原料,按照质量百分含量计,原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶。
苯乙烯系嵌段共聚物为颗粒状或粉末状。苯乙烯系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-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)及氢化苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)中的至少一种。进一步地,苯乙烯系嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
软化油为在室温下能够与苯乙烯系嵌段共聚物相容、且能够被苯乙烯系嵌段共聚物吸收,使苯乙烯系嵌段共聚物发生软化的液体。具体地,软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种。进一步地,软化油为石蜡油。
液体橡胶为在室温下能够与苯乙烯系嵌段共聚物相容、且具有粘性、能够被苯乙烯系嵌段共聚物吸收的可流动性橡胶。具体地,液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。在其中一个实施例中,二烯类橡胶选自丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶及丁基橡胶中的至少一种。进一步地,液体橡胶为丁二烯橡胶及异戊二烯橡胶中的至少一种。
进一步地,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料包括25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶。
在其中一个实施例中,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料由20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶组成。进一步地,按照质量百分含量计,制备弹性颗粒的原料由25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶组成。
步骤S120:在持续搅拌的条件下,将苯乙烯系嵌段共聚物、软化油及液体橡胶在室温下混合,得到弹性颗粒。
在其中一个实施例中,步骤S120包括:在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和液体橡胶混合均匀,然后加入苯乙烯系嵌段共聚物继续混合15分钟~60分钟,以使软化油和液体橡胶被苯乙烯系嵌段共聚物吸收,此时,苯乙烯系嵌段共聚物的表面无油迹。
在另一个实施例中,步骤S120包括:在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入液体橡胶继续混合15分钟~60分钟。
在又一个实施例中,步骤S120包括:在室温和持续搅拌的条件下,将液体橡胶和苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入软化油继续混合15分钟~60分钟。
上述弹性颗粒的制备方法操作简单,无需加热,能耗低,易于工业化生产。且制备得到的弹性颗粒本身具有一定的粘性,且该粘性能够使弹性颗粒无需加热融熔或胶水固化反应的条件下模压,而只需要施加一定的外力就能够粘在一起,又能够在外力释放后自动松散恢复原状。
上述弹性颗粒能够应用在枕头中,例如作为枕头的填充物。
上述弹性颗粒还能够应用在护垫中,作为护垫的填充物。其中,护垫可以为座垫、床垫或地垫,例如体育场地的地垫、家居日用品的坐垫,起到缓冲作用。
上述弹性颗粒还能够应用在儿童玩具中,得到一种新型的颗粒质感的新玩法的玩具。该弹性颗粒既可压捏成不同造型,又能自动松散,从而可以进行重复造型,对于儿童具有更强的趣味性。
上述弹性颗粒还能够应用在阻水材料中,作为防水浸漏的轻质颗粒。
上述弹性颗粒还能够应用在绝缘材料中,可以加入电工器具的手把、绝缘服、绝缘套中作为填充物。
上述弹性颗粒还能够应用在减震材料中,作为包装物的填充层或拳击手套夹层。
上述弹性颗粒还能够应用在保温材料中,特别适于严寒环境,例如作为雪地活动的保温衣的填充材料。
上述弹性颗粒还能够用作吸音隔音材料中,可以作为歌厅墙壁的装饰材料,以起到防噪隔音的效果。
上述弹性颗粒还可以用于游乐场中,作为人造雪景材料,既抗摔防滑,还充满意境。
以下为具体实施例部分(以下实施例如无特殊说明,则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的组分。):
实施例1
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和液体橡胶混合均匀,然后加入苯乙烯系嵌段共聚物继续混合35分钟。
表1
实施例2
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和液体橡胶混合均匀,然后加入苯乙烯系嵌段共聚物继续混合60分钟。
实施例3
本实施例的弹性颗粒的制备过程均如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合20分钟,然后加入液体橡胶继续混合25分钟。
实施例4
本实施例的弹性颗粒的制备过程均如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合30分钟,然后加入液体橡胶继续混合30分钟。
实施例5
本实施例5的弹性颗粒的制备过程均如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将液体橡胶和苯乙烯系嵌段共聚物混合30分钟,然后加入软化油继续混合15分钟。
实施例6
本实施例的弹性颗粒的制备过程均如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将液体橡胶和苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟,然后加入软化油继续混合60分钟。
实施例7
本实施例的弹性颗粒的制备过程均如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将液体橡胶和苯乙烯系嵌段共聚物混合60分钟,然后加入软化油继续混合30分钟。
实施例8
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和液体橡胶混合均匀,然后加入苯乙烯系嵌段共聚物继续混合15分钟。
实施例9
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟,然后加入液体橡胶继续混合60分钟。
实施例10
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合60分钟,然后加入液体橡胶继续混合15分钟。
实施例11
本实施例的弹性颗粒的制备过程如下:
(1)按照表1称取各组分,得到原料。其中,表1中的含量表示的是各组分的质量百分含量。
(2)在室温和持续搅拌的条件下,将软化油和苯乙烯系嵌段共聚物混合25分钟,然后加入液体橡胶继续混合30分钟。
对比例1~3
对比例1~3的弹性颗粒的制备过程与实施例5大致相同,区别在于各组分及其质量百分含量,其中,对比例1~3的弹性颗粒的各组分及其质量百分含量如表1所示。
测试:
(1)硬度测试:由于常规的针刺法、压痕法或压碎法等测试方法都较难实现这种单个弹性颗粒的硬度测试,因此,以下通过将弹性颗粒堆积在一起进行测试,以通过弹性颗粒的堆积物的硬度反映弹性颗粒的硬度,即表2中直接将测试得到的弹性颗粒的堆积物的硬度作为弹性颗粒的硬度,具体测试方法如下:
采用LX-F型海绵邵氏硬度计方法分别测试实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒堆积后得到的弹性颗粒堆积物的硬度;由于海绵硬度计与其他硬度计在测定使用方面有所不同,它与被测物的接触端不是针状,而是圆柱体的底平面作为压脚。在使用时,压脚直接在试样上接触,并利用它自己的重量作为测力负荷。使用方法:将弹性颗粒放在平整的玻璃上,堆积厚度不低于5CM,长和宽不低于30CM,表面抹平,手持仪器中间部位,将硬度计轻轻放在平面颗粒上,当硬度计压脚与颗粒平稳地接触后1秒钟内读数,这时指针所指刻度用于模似弹性颗粒堆积物的硬度值,数据以0~100表示。当硬度计压脚处于自由状态时,指针显示为“0”,压针端面与压脚平面紧密接触于玻璃板上,指针显示应为“100”,其中,实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒的硬度如表2所示。通常,软海绵适宜枕头或玩具填充,硬海绵适宜地垫。例如,EVA发泡海绵的硬度偏高,一般为60~80,适用于地垫。PP发泡珍珠棉的堆积物的硬度偏低,一般为5~15,多用于枕头填充;沙皮坐垫的海绵硬度一般为50~60,沙发靠背的海绵硬度一般为20~30。而弹性颗粒对应于软质海绵,硬度为5~30之间可以界定是一类具有广泛用途的软质海绵,因此,弹性颗粒的硬度在5~30之间较佳。
(2)弹性测试:弹性是弹性颗粒在去除外力后,恢复到原始状态的性质,此处也通过采用弹性颗粒的堆积物的弹性反映弹性颗粒的弹性,采用固定压力数值释放后,记录弹性颗粒的堆积物回复到接近原始体积80%的时间长短。测试方法具体如下:
称取100.00克弹性颗粒,散装入直径100mm的内壁光滑的圆柱筒中,装完再轻轻摇动后静置20分钟,模似自然堆积状态。在堆积高度线上作一标记。再把2000克,直径98mm的标准砝码,放入圆柱筒中,挤压弹性颗粒90秒,然后取出砝码开始计时,记录回复到原始高度的80%时间,以记录时间长短作为衡量弹性的指标。时间越短,弹性越好,时间越长,弹性越差,以秒为计算单位,得到实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒的回复原始高度的80%的时间,如表2所示。
(3)粘结性能测试:弹性颗粒之间的粘结力,暂时也没有标准测试方法可以沿用,因为弹性颗粒受外力作用粘结成一个整体,然后会逐渐松散,不论受到多大的压力都会如此,粘结力越大,松散的时间会越长,粘结力越小,松散的时间就越短,以开始松散的时间,作为粘结力的表现指标,具体测试方法如下:
称取100.00克的弹性颗粒,散装入直径100mm的内壁光滑的圆柱筒中,再把2000克,直径98mm的标准砝码,放入圆柱筒中,挤压弹性颗粒300秒,在砝码底部上方的10mm的圆柱筒上作一标记线,然后取出砝码,观察弹性颗粒表面由平坦变为弧形刚好上升到10mm标记线的时间,以秒为单位,得到实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒上升到10mm标记线的时间如表2所示。
(4)膨松度测试:弹性颗粒的膨松度,以弹性颗粒的堆积物的压实密度与堆积密度的比值来表示,通常,中度发泡海绵的密度为0.2g/cm3~0.45g/cm3,压实密度为0.6g/cm3~0.9g/cm3,中度发泡海绵的膨胀度为其压实密度与密度的比值,即为2~3,而弹性颗粒的堆积物就相当于中度发泡海绵,也即弹性颗粒的堆积物的膨胀度为2~3之间为宜。
堆积密度测试方法:准备一支直径100mm,高300mm的圆柱筒,从圆柱筒的顶端把弹性颗粒慢慢倒入圆柱筒中,倒入过程中左右摇晃圆柱筒,直到弹性颗粒刚好100mm刻度线就停止。
压实密度测试法:把以上堆积密度中的弹性颗粒,放入2000克直径98mm的砝码,受压60秒。等砝码向下运动静止后,记录砝码此时所在的刻度线h。
那么,可以将受压前弹性颗粒堆积的高度除以受压之后弹性颗粒的高度的比值作为弹性颗粒的膨松度,即膨松度=100:h,二者密度比值越大,膨松度就越大,二者密度比值越小,膨松度就越小。采用堆积密度与压实密度的比值测试实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒的膨松情况,结果如表2所示。
其中,实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒的硬度、弹性、粘结性能和膨松度见表2。
表2
从表1中可以看出,实施例1~实施例11的弹性颗粒的硬度为5~30,回复原始高度的80%的时间为2700秒~7600秒,上升到10mm标记线的时间为18秒~55秒,膨松度为1.7~2.9,具有合适的硬度、较好的弹性、合适的粘结性和比较理想的膨松度,且实施例8~11具有更加合适的弹性、粘结性和膨松度。而对比例1~3的回复原始高度的80%的时间至少为8100秒,反弹速度较慢,弹性较差。如果弹性颗粒太硬或太软,都会导致膨松度太低,甚至没有膨松,对应的粘结性能和反弹性能发生明显变化,使弹性颗粒失去应用价值。
(5)减震性测试:参考ASTM F1976-06缓冲运动鞋底的性能的落锤冲击法。将弹性颗粒装入直径100mm圆盘中,厚度35mm,使用圆柱形直径45mm重量8.5kg的冲锤,设定冲击能量5J,冲击间隔5秒,冲击30次。记录弹性颗粒的下降高度,单位mm,其中,下降高度=起始位置的高度-下降后的位置的高度。
(6)耐潮湿性能测试:根据GB/T2423.4-2008交变湿热试验对弹性颗粒的耐潮湿性能进行测试,测试方法具体如下:将弹性颗粒放入温度25℃、湿度95%的试验箱中,在3小时之内把试验箱升温到55℃,湿度不低于95%,维持12小时。再在6小时之内把试验箱降温到25℃,湿度不低于95%,再维持12小时。如此再循环1次。再取出测试后弹性颗粒,与未测试的弹性颗粒对比性能的变化差异。
(7)耐低温性能测试:根据ISO812:2017硫化橡胶或热塑性橡胶低温脆化温度测试方法测试测试弹性颗粒在经受冲击时不出现脆性破坏的最低温度。测试标准的橡胶样品为条状,让冲击头以2m/s的速度冲击橡胶测试样,测试出不发生破脆的最低温度。因此,将弹性颗粒装入天然橡胶的硫化膜(乳胶气球)中,模拟为条状接受冲击试验,测试弹性颗粒在-40℃下破脆的情况。
(8)保温能力测试:根据GB/T11048-2008纺织品生理舒适性稳定条件下热阻和湿阻的测试方法,以热阻表示保温能力。将弹性颗粒覆盖在试验板上,在静态空气条件下,测试试验板及周围恒定在35℃,测试弹性颗粒的热阻Rct,单位为:平方米开尔文每瓦(㎡·k/w),热阻越大,保温性能越好。
(9)吸音效果测试:根据GB/T33620-2017纺织品吸音性能的检测和评价,把弹性颗粒装入阻抗管的一端,另一端为无规噪声的声源,声波通过弹性颗粒表面,声能衰减的性能,用吸声系数表征,吸声系数介于0~1之间,大于0.2的属于吸音材料。
(10)绝缘性能测试:根据GB/T1692-2008硫化橡胶绝缘电阻率测试。通过对弹性颗粒施加直流电压,测试泄漏电流,计算出电阻率。因为硫化橡胶测试样为块状,管状或棒状,弹性颗粒的测试样改为把弹性颗粒压实在玻璃管中,长度100mm,模拟进行测试。电阻率越高,绝缘性越好;大于1×109可归为绝缘体。
其中,实施例1~11和对比例1~3的弹性颗粒的下降高度、吸潮性能、耐-40℃低温性能、热阻、吸音系数、电阻率见表3。
表2
从表3中可以看出,实施例1~11的弹性颗粒的下降高度为28mm~45mm,具有优于对比例1~3的减震效果。同时,从表3中还可以看出,实施例1~11还具有较好的吸潮性能、耐低温性能、保温效果、吸音效果和绝缘效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种弹性颗粒,其特征在于,按照质量百分含量计,制备所述弹性颗粒的原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶。
2.根据权利要求1所述的弹性颗粒,其特征在于,所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及氢化苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的弹性颗粒,其特征在于,所述软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的弹性颗粒,其特征在于,所述液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的弹性颗粒,其特征在于,所述二烯类橡胶选自丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶及丁基橡胶中的至少一种。
6.根据权利要求1~5任一项所述的弹性颗粒,其特征在于,所述制备所述弹性颗粒的原料包括:25%~40%的苯乙烯系嵌段共聚物、40%~65%的软化油及10%~20%的液体橡胶。
7.一种弹性颗粒的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
称取原料,按照质量百分含量计,原料包括:20%~55%的苯乙烯系嵌段共聚物、20%~77%的软化油及3%~25%的液体橡胶;
在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合,得到弹性颗粒。
8.根据权利要求7所述的弹性颗粒的制备方法,其特征在于,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述软化油和所述液体橡胶混合均匀,然后加入所述苯乙烯系嵌段共聚物继续混合15分钟~60分钟;
及/或,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述软化油和所述苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入所述液体橡胶继续混合15分钟~60分钟;
及/或,所述在持续搅拌的条件下,将所述苯乙烯系嵌段共聚物、所述软化油及所述液体橡胶在室温下混合的步骤包括:在室温和持续搅拌的条件下,将所述液体橡胶和所述苯乙烯系嵌段共聚物混合15分钟~60分钟,然后加入所述软化油继续混合15分钟~60分钟。
9.根据权利要求7或8所述的弹性颗粒的制备方法,其特征在于,所述所述苯乙烯系嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物及苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种;及/或,所述软化油选自石蜡油及环烷油中的至少一种;及/或,所述液体橡胶选自二烯类橡胶及聚异丁烯橡胶中的至少一种。
10.权利要求1~6任一项所述的弹性颗粒或权利要求7~9任一项所述的弹性颗粒的制备方法制备得到的弹性颗粒在枕头、护垫、阻水材料、绝缘材料、减震材料、保温材料、吸音隔音材料、游乐场或儿童玩具中的应用。
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