CN110467792A - 一种微发泡热塑性橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种微发泡热塑性橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微发泡热塑性橡胶及其制备方法，其中，微发泡热塑性橡胶按质量份数计，包括以下组分，SEBS：53～63份、软化油：37～43份、发泡剂：1～5份、抗氧剂：0.1～0.3份。微发泡热塑性橡胶的制备方法为，S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，依次经加热融化、冷却定型、切料，即得到热塑性橡胶基材；S3、将发泡剂、步骤S3中制得的热塑性橡胶基材、软化油依次加入至搅拌桶内混合均匀‑加热‑冷却，即得到微发泡热塑性橡胶。本发明密度小、重量轻、材料能够重复利用。

Description

一种微发泡热塑性橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性橡胶技术领域，特别是涉及一种微发泡热塑性橡胶。
背景技术
鞍座缓冲垫一般安装于自行车、摩托车和电动车上。现有的鞍座缓冲垫一般采用聚氨酯发泡垫，该材料制作成本高、不易分解。因此选用其他成型材料是现有亟需解决的问题，若直接采用热塑性橡胶进行鞍座缓冲垫成型，由于现有的热塑性橡胶其密度大、重量重，不适用于现有对鞍座缓冲垫的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种密度小、重量轻、材料能够重复利用的微发泡热塑性橡胶。
本发明提供一种微发泡热塑性橡胶，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：53～63份、软化油：37～43份、发泡剂：1～5份、抗氧剂：0.1～0.3份。
优选的是，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：58份、软化油：40份、发泡剂：2份、抗氧剂：0.2份。
在上述任一方案优选的是，所述抗氧剂采用亚磷酸酯。
在上述任一方案优选的是，所述软化油采用石蜡油。
本发明还提供一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，所述微发泡热塑性橡胶采用如上所述的组分，包括如下步骤：
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料输送至造粒机的口模中，并对口模中熔融的材料进行冷却，以获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，以获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；
S3、将发泡剂、步骤S2中制得的热塑性橡胶基材进行烘干，并加入至搅拌桶内进行搅拌混合，得到发泡剂与热塑性橡胶基材的混合物料，再对混合物料进行加热以得到熔融的微发泡热塑性橡胶，再对熔融的微发泡热塑性橡胶进行冷却固化，即得到微发泡热塑性橡胶。
优选的是，所述步骤S2中，对所述料斗内材料的加热温度为195～205℃，对所述口模中熔融材料的冷却温度为0～20℃。
在上述任一方案优选的是，所述步骤S3中，混合时加入软化油，其中，按质量份数计，加入所述软化油0.05份。
在上述任一方案优选的是，所述步骤S3中，得到所述熔融的微发泡热塑性橡胶的塑化温度分为五段，依次为155℃、180℃、185℃、185℃、190℃，其中，每段塑化过程的储料压力90MPA，速度90cm3/s，时间5.1s。
在上述任一方案优选的是，所述步骤S3中，对熔融的混合料的冷却温度为70℃，其中冷却时间为60s。
与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：
1、通过采用SEBS为主料，软化油、抗氧剂为辅料，先制得热塑性橡胶基材，热塑性橡胶基材再与发泡剂之间发生物理变化，其所形成的微发泡热塑性橡胶属于塑胶材料，材料性质不变，仅发生形态变化，能够重复使用，与采用聚氨酯发泡材料制作鞍座缓冲垫相比，制造成本低，对环境影响小。
2、通过加入亚磷酸酯抗氧剂，其抗萃取性强，对水解作用稳定，且具有良好的色泽保护能力，能够显著提高制品的光稳定性。
3、通过加入石蜡油，使制得的微发泡热塑性橡胶材料耐热性、光照性能好，其挥发性少，具有良好的耐侯性，延长微发泡热塑性橡胶的使用寿命，且材料成本低。
4、通过加入发泡剂，降低热塑性橡胶基材的密度，使制得的微发泡热塑性橡胶材料质量轻、弹性性能好、密度小。
5、在进行发泡反应时，若温度过高，则会导致发泡反应停止，若温度过低，则会导致发泡反应不完全，在储料时，热塑性橡胶基材与发泡剂在料管内混合时通过采用依次递增的加热温度，使发泡反应持续进行，保证材料的发泡效果。
6、发泡剂与热塑性橡胶基材在混合时，通过加入少量的软化油，能够保证发泡剂与热塑性橡胶基材更好的混合，从而保证热塑性橡胶基材的发泡性能。
具体实施方式
本发明提供一种微发泡热塑性橡胶，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：53～63份、软化油：37～43份、发泡剂：1～5份、抗氧剂：0.1～0.3份。
优选的，发泡剂采用的型号为DF-105(白色粉末)，其分解温度：155-185℃±5℃，发气量：175-190ml/g。
优选的，抗氧剂采用亚磷酸酯。
优选的，软化油采用石蜡油。
本发明还提供一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，微发泡热塑性橡胶采用如上所述的组分，包括如下步骤：
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；其中，SEBS加入量精确至0.01KG，软化油、抗氧剂加入量精确至0.001KG，上述各材料以每分钟6圈的速度进行搅拌，搅拌时间自行设定，以500KG的搅拌桶为例，一般设定的搅拌时间为30分钟。
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并通过造粒机外部的加热器对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料并输送至造粒机的口模中，再通过造粒机的冷却定型装置对口模中熔融的材料进行冷却，获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；其中，对料斗内材料的加热温度为195～205℃，对口模中熔融材料的冷却温度为0～20℃。
S3、将发泡剂、步骤S2中制得的热塑性橡胶基材进行烘干，并加入至搅拌桶内进行搅拌混合，得到发泡剂与热塑性橡胶基材的混合物料，根据每次所需成型的量将混合物料送入注塑机的料管中，并对料管中的混合物料进行加热，同时通过料管内的螺杆进行搅拌输送至料管的出料端，以得到熔融的混合物料，此时，发泡剂被激活，完成注塑成型的储料工序；将熔融的混合物料连续喷射至注塑模具的成型型腔内，热塑性橡胶基材在成型型腔内进行发泡反应，完成注塑成型的射胶工序；对成型型腔内的混合物料进行保压，热塑性橡胶基材在成型型腔内继续进行发泡反应，以得到熔融的微发泡热塑性橡胶；再对成型型腔内的熔融的微发泡热塑性橡胶进行冷却成型，由此得到微发泡热塑性橡胶。
其中，混合物料在料管中的塑化温度分为五段，依次为155℃、180℃、185℃、185℃、190℃，其中，每段塑化过程的储料压力90MPA,，速度90cm3/s，时间5.1s。在进行发泡反应时，若温度过高，则会导致发泡反应停止，若温度过低，则会导致发泡反应不完全，在储料时，热塑性橡胶基材与发泡剂在料管内混合时通过采用依次递增的加热温度，使发泡反应持续进行，保证材料的发泡效果。
射胶工序中，射胶时间为15s，压力5MPA，速度15cm3/s。保压工序中，保压压力5MPA，速度5cm3/s，时间15s。冷却成型时的冷却温度为70℃，冷却时间为60s。
进一步的，混合时加入软化油，按质量份数计，加入软化油0.05份。发泡剂与热塑性橡胶基材在混合时，通过加入少量的软化油，能够保证发泡剂与热塑性橡胶基材更好的混合，从而保证热塑性橡胶基材的发泡性能。
为严格控制发泡剂的加入比列，一般采用100KG的小型搅拌桶进行搅拌，发泡剂加入量精确至1G，并以每分钟6圈的速度进行搅拌，搅拌时间为10分钟。
在储料时，先将烘干的热塑性橡胶基材、发泡剂以及软化油搅拌混合，此时，并未对上述混合材料进行加热，各材料之间也没有发生任何反应，当各材料在料管内进行加热时，发泡剂被激活，热塑性橡胶基材开始进行发泡反应，当各材料在螺杆的作用下搅拌输送至料管的出料端时，立即进行射胶，将熔融的混合物料喷射至成型型腔内，并进行保压，在保压过程中，热塑性橡胶基材与发泡剂持续进行发泡反应，使热塑性橡胶基材发泡完全，以得到熔融的微发泡热塑性橡胶。
通过采用先储料再射胶的方式，缩短混合材料在料管内的停留时间，在储料完成后立即射胶，保证发泡剂在料管内预先被激活，喷射至成型型腔内，热塑性橡胶基材与发泡剂继续进行发泡反应，能够保证制得的产品弹性性能，防止混合材料预先在料管内完成发泡反应，从而保证微发泡热塑性橡胶的发泡质量，同时，由于热塑性橡胶基材微孔发泡，发泡时间短，缩短产品成型制造周期。而传统的注塑工艺流程在注塑成型时先射胶再储料，材料在料管中需要等待下个注塑循环开始才能射出，这样就延长料液在料管内的停留时间，导致材料在料管内预先完成发泡反应，由于料管的体积一定，若材料在料管内停留时间过长，则阻碍热塑性橡胶基材发泡膨胀，导致热塑性橡胶基材内形不成气泡，且材料在料管内已经达到所需发泡的温度，导致热塑性橡胶基材在料管内被烧焦，从而使制得的产品弹性小。
通过采用SEBS为主料，软化油、抗氧剂为辅料，先制得热塑性橡胶基材，热塑性橡胶基材再与发泡剂之间发生物理变化，其所形成的微发泡热塑性橡胶属于塑胶材料，材料性质不变，仅发生形态变化，能够重复使用，与采用聚氨酯发泡材料制作鞍座缓冲垫相比，制造成本低，对环境影响小。
通过加入亚磷酸酯抗氧剂，其抗萃取性强，对水解作用稳定，且具有良好的色泽保护能力，能够显著提高制品的光稳定性。通过加入石蜡油，使制得的微发泡热塑性橡胶材料耐热性、光照性能好，其挥发性少，具有良好的耐侯性，延长微发泡热塑性橡胶的使用寿命，且材料成本低。通过加入发泡剂，降低热塑性橡胶基材的密度，使制得的微发泡热塑性橡胶材料质量轻、弹性性能好、密度小。
实施例1
一种微发泡热塑性橡胶，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：53份、软化油：37份、发泡剂：1份、抗氧剂：0.1份。
优选的，发泡剂采用的型号为DF-105(白色粉末)，其分解温度：155-185℃±5℃，发气量：175-190ml/g。
优选的，抗氧剂采用亚磷酸酯。
优选的，软化油采用石蜡油。
本发明还提供一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，微发泡热塑性橡胶采用如上所述的组分，包括如下步骤：
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；其中，SEBS加入量精确至0.01KG，软化油、抗氧剂加入量精确至0.001KG，上述各材料以每分钟6圈的速度进行搅拌，搅拌时间自行设定，以500KG的搅拌桶为例，一般设定的搅拌时间为30分钟。
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并通过造粒机外部的加热器对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料并输送至造粒机的口模中，再通过造粒机的冷却定型装置对口模中熔融的材料进行冷却，获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；其中，对料斗内材料的加热温度为195℃，对口模中熔融材料的冷却温度为0℃。
S3、将发泡剂、步骤S2中制得的热塑性橡胶基材进行烘干，并加入至搅拌桶内进行搅拌混合，得到发泡剂与热塑性橡胶基材的混合物料，根据每次所需成型的量将混合物料送入注塑机的料管中，并对料管中的混合物料进行加热，同时通过料管内的螺杆进行搅拌输送至料管的出料端，以得到熔融的混合物料，此时，发泡剂被激活，完成注塑成型的储料工序；将熔融的混合物料连续喷射至注塑模具的成型型腔内，完成注塑成型的射胶工序；对成型型腔内的混合物料进行保压，以得到熔融的微发泡热塑性橡胶；再对成型型腔内的熔融的微发泡热塑性橡胶进行冷却成型，由此得到微发泡热塑性橡胶。
其中，混合物料在料管中的塑化温度分为五段，依次为155℃、180℃、185℃、185℃、190℃，其中，每段塑化过程的储料压力90MPA,，速度90cm3/s，时间5.1s。射胶工序中，射胶时间为15s，压力5MPA，速度15cm3/s。保压工序中，保压压力5MPA，速度5cm3/s，时间15s。冷却成型时的冷却温度为70℃，冷却时间为60s。
进一步的，混合时加入软化油，按质量份数计，加入软化油0.05份。
实施例2
本发明提供一种微发泡热塑性橡胶，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：58份、软化油：40份、发泡剂：2份、抗氧剂：0.2份。
优选的，发泡剂采用的型号为DF-105(白色粉末)，其分解温度：155-185℃±5℃，发气量：175-190ml/g。
优选的，抗氧剂采用亚磷酸酯。
优选的，软化油采用石蜡油。
本发明还提供一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，微发泡热塑性橡胶采用如上所述的组分，与实施例1的不同之处在于：
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；其中，SEBS加入量精确至0.01KG，软化油、抗氧剂加入量精确至0.001KG，上述各材料以每分钟6圈的速度进行搅拌，搅拌时间自行设定，以500KG的搅拌桶为例，一般设定的搅拌时间为30分钟。
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并通过造粒机外部的加热器对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料并输送至造粒机的口模中，再通过造粒机的冷却定型装置对口模中熔融的材料进行冷却，获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；其中，对料斗内材料的加热温度为200℃，对口模中熔融材料的冷却温度为15℃。
实施例3
本发明提供一种微发泡热塑性橡胶，按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：63份、软化油：43份、发泡剂：5份、抗氧剂：0.3份。
优选的，发泡剂采用的型号为DF-105(白色粉末)，其分解温度：155-185℃±5℃，发气量：175-190ml/g。
优选的，抗氧剂采用亚磷酸酯。
优选的，软化油采用石蜡油。
本发明还提供一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，微发泡热塑性橡胶采用如上所述的组分，与实施例1的不同之处在于，
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；其中，SEBS加入量精确至0.01KG，软化油、抗氧剂加入量精确至0.001KG，上述各材料以每分钟6圈的速度进行搅拌，搅拌时间自行设定，以500KG的搅拌桶为例，一般设定的搅拌时间为30分钟。
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并通过造粒机外部的加热器对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料并输送至造粒机的口模中，再通过造粒机的冷却定型装置对口模中熔融的材料进行冷却，获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；其中，对料斗内材料的加热温度为205℃，对口模中熔融材料的冷却温度为20℃。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微发泡热塑性橡胶，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：53～63份、软化油：37～43份、发泡剂：1～5份、抗氧剂：0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种微发泡热塑性橡胶，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分，
SEBS：58份、软化油：40份、发泡剂：2份、抗氧剂：0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种微发泡热塑性橡胶，其特征在于：所述抗氧剂采用亚磷酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种微发泡热塑性橡胶，其特征在于：所述软化油采用石蜡油。
5.一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，其特征在于：所述微发泡热塑性橡胶采用如权利要求1-4任意一项所述的组分，包括如下步骤：
S1、配料搅拌：先将SEBS加入至搅拌锅搅拌，再将软化油、抗氧剂加入至搅拌锅中，与SEBS混合均匀搅拌；
S2、挤出造粒：将步骤S1中搅拌混合均匀的材料加入至造粒机的料斗内，并对料斗内的材料进行加热至熔融状态，熔融的材料输送至造粒机的口模中，并对口模中熔融的材料进行冷却，以获取与口模形状相似的材料形状，再将定型的材料输送至切料机中，以获取颗粒状材料，即得到热塑性橡胶基材；
S3、将发泡剂、步骤S2中制得的热塑性橡胶基材进行烘干，并加入至搅拌桶内进行搅拌混合，得到发泡剂与热塑性橡胶基材的混合物料，再对混合物料进行加热以得到熔融的微发泡热塑性橡胶，再对熔融的微发泡热塑性橡胶进行冷却固化，即得到微发泡热塑性橡胶。
6.根据权利要求5所示的一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，对所述料斗内材料的加热温度为195～205℃，对所述口模中熔融材料的冷却温度为0～20℃。
7.根据权利要求5所示的一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，混合时加入软化油，其中，按质量份数计，加入所述软化油0.05份。
8.根据权利要求5所示的一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，得到所述熔融的微发泡热塑性橡胶的塑化温度分为五段，依次为155℃、180℃、185℃、185℃、190℃，其中，每段塑化过程的储料压力90MPA，速度90cm3/s，时间5.1s。
9.根据权利要求5所示的一种微发泡热塑性橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，对熔融的混合料的冷却温度为70℃，其中冷却时间为60s。
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