CN110746915B - 一种用于粘接pom的tpe材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于粘接POM的TPE材料，由以下重量份的原材料组成：苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25～30份、聚丙烯15～20份、矿物油20～30份、PU共聚物15～20份、滑石粉5～10份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.15～0.3份，该TPE材料组分中的SEBS含不饱和双键，具有良好的稳定性和耐老化性，其耐热性相较于SBS有显著提高，具有较好的耐磨性和柔韧性，聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好，可形成双连续相，使得TPE的拉伸强度提高，PU共聚物与SEBS有良好的相容性，可形成双连续相，提高整体的机械性能，PU共聚物含有PU极性段，材料极性较强，增强粘接力。

Description

一种用于粘接POM的TPE材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于粘接POM的TPE材料及其制备方法。
背景技术
聚甲醛，英文缩写为POM，是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能：聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的，具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40-100℃温度范围内长期使用，它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。
由于POM具有很高的溶解度参数，加上具有良好的自润滑性(表面张力大)，内聚能密度大，这些都使得POM的包胶粘结一直以来都难以有效解决，目前的POM粘接主要在TPE材料中添加TPEE、TPU或接枝共聚物来增加TPE材料的极性从而达到粘接的目的，而添加TPEE和TPU的TPE，很难解决与SEBS/PP的相容性，导致材料机械性能较差，表面易分层，添加接枝共聚物的包胶TPE，因为接枝率普遍较低，因此粘接强度普遍较低。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种用于粘接POM的TPE材料，该TPE材料对于POM的粘接力明显提升，撕裂强度高，拉伸强度强，解决了以往POM难以粘接的问题。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种用于粘接POM的TPE材料，由以下重量份的原材料组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25～30份、聚丙烯15～20份、矿物油20～30份、PU共聚物15～20份、滑石粉5～10份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.15～0.3份。
作为一种优选的方案，所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种。
作为一种优选的方案，所述聚丙烯为台塑5090T。
作为一种优选的方案，所述矿物油为石蜡油，石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158。
作为一种优选的方案，所述PU共聚物选择可乐丽TU-S5265。
作为一种优选的方案，所述滑石粉为800目及以上。
作为一种优选的方案，所述润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合。
作为一种优选的方案，所述抗氧剂为Irganox1010和Irganox168，Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2。
采用了上述第一种技术方案后，本发明的效果是：本发明申请一种用于粘接POM的TPE材料，组分中的SEBS含不饱和双键，具有良好的稳定性和耐老化性，其耐热性相较于SBS有显著提高，电绝缘性能和掺混性也有所改进，具有较好的耐磨性和柔韧性，聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好，可与SEBS形成双连续相，使得TPE的拉伸强度提高，PU共聚物与SEBS有良好的相容性，可形成双连续相，提高整体的机械性能，PU共聚物含有PU极性段，材料极性较强，增强粘接力。
由于矿物油为石蜡油，石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158，相比其他油与SEBS相容性好，能够充更高比例的油且性能更佳，闪点较高使得阻燃效果有一定的提升。
由于润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合，芥酸酰胺和有机硅酮能有效降低摩擦系数，在高剪切速率下，可有效防止熔体破裂现象，赋予TPE表面显著的爽滑性和光亮性，与硬脂酸锌配合使用，可以有效提高TPE材料表面的抗静电性。
由于抗氧剂为Irganox1010和Irganox168，Irganox1010和Irganox168的添加比例为1:2，抗氧剂1010和抗氧剂168有很好的协同效应，有良好的抑制光和热引起的TPE材料变色的作用，减少材料受热老化的情况，有效地防止组分在基础注塑中发生热降解。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法，该制备方法生产的TPE材料解决了以往POM难以粘接的问题。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1：0.5-2的比例，经混合机高速搅拌后，得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合机速度为1000转/分钟，混合时间为3分钟。
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟，混合时间为5分钟。
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
作为一种优选的方案，所述双螺杆挤出机温区控制分别为：120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
采用了上述第二种技术方案后，本发明的效果是：该制备方法生产的用于粘接POM的TPE材料撕裂强度高、拉伸强度高，并且对于POM的粘接力明显提升。
关于用于粘接POM的TPE材料各组分说明如下：
SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物，是聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物；在常温下，SEBS包含有两侧的聚苯乙烯硬塑性嵌段和中间的乙烯/丁烯弹性体嵌段，这两种嵌段在热力学上彼此是不相容的，从而产生两相结构，在微观相呈现分离状态，SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性，其耐热性相较于SBS有显著提高，电绝缘性能和掺混性也有所改进，具有较好的耐磨性和柔韧性，将其作为TPE材料的基体。
聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。聚丙烯和SEBS中的PS段相容性好，可与SEBS形成双连续相，使得TPE的拉伸强度提高。
PU共聚物是由氢化苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和热塑性聚氨酯共聚组成，其与各种树脂具有很好的相容性，如非极性树脂(PP，PE，PS，PPE)和极性树脂(PVC，PMMA，PC，ABS，POM)等。其不含有增塑剂，卤化物和硫磺等有毒物质，因其含有SEBS段，故与SEBS有良好的相容性，可形成双连续相，提高整体的机械性能，又因其含有PU极性段，故材料极性较强，可粘接各种极性塑料。
矿物油与SEBS的中EB段的相容性较好，但不溶解软化SEBS中的PS相，充油后的SEBS制品能够继续保持稳定的物理交联网络，可以在增加SEBS的流动性、改善其加工性能、调节其硬度的同时，不破坏SEBS的力学性能。
滑石粉是一种主要成份为含水硅酸镁的硅酸镁盐类矿物，其经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成，分子式为Mg3[Si4O10](OH)2，滑石属单斜晶系，通常成致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体，无色透明或白色，但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色；解理面上呈珍珠光泽，具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良物理、化学特性，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性。
润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺的组合，芥酸酰胺和有机硅酮能有效降低摩擦系数，在高剪切速率下，可有效防止熔体破裂现象，赋予TPE表面显著的爽滑性和光亮性；与硬脂酸锌配合使用，可以有效提高TPE材料表面的抗静电性。
抗氧剂为Irganox1010、Irganox168，抗氧剂1010是一种受阻酚型抗氧剂，和TPE相容性好，且抗氧剂1010和抗氧剂168有很好的协同效应，有良好的抑制光和热引起的TPE材料变色的作用，减少材料受热老化的情况，有效地防止组分在基础注塑中发生热降解。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种用于粘接POM的TPE材料，由以下重量份的原材料组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25～30份、聚丙烯15～20份、矿物油20～30份、PU共聚物15～20份、滑石粉5～10份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.15～0.3份。
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种，聚丙烯为台塑5090T，矿物油为石蜡油，石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158，PU共聚物选择可乐丽TU-S5265，滑石粉为800目及以上，润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合，抗氧剂为Irganox1010和Irganox168，Irganox1010和Irganox168的添加比例为1：2。
上述的用于粘接POM的TPE材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1：0.5-2的比例，经混合机高速搅拌后，得到充油型苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合机速度为1000转/分钟，混合时间为3分钟。
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟，混合时间为5分钟。
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
其中，双螺杆挤出机温区控制分别为：120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
实施例1：
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151，25份；聚丙烯为台塑5090T，17；石蜡油选择韩国双龙250N，20份；PU共聚物选择可乐丽TU-S5265，18份；滑石粉9.5份，润滑剂为硬脂酸锌0.15份、芥酸酰胺0.35份，抗氧剂为Irganox1010，0.1份；Irganox168，0.2份。
实施例2
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151，30份；聚丙烯为台塑5090T，20；石蜡油选择韩国双龙250N，25份；PU共聚物选择可乐丽TU-S5265，15份；滑石粉5份，润滑剂为硬脂酸锌0.2份、芥酸酰胺0.5份，抗氧剂为Irganox1010，0.05份；Irganox168，0.1份。
实施例3
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为台橡6151，28份；聚丙烯为台塑5090T，15份；石蜡油选择韩国双龙250N，30份；PU共聚物选择可乐丽TU-S5265，20份；滑石粉10份，润滑剂为硬脂酸锌0.3份、芥酸酰胺0.7份，抗氧剂为Irganox1010，0.06份；Irganox168，0.12份。
上述实施例1、实施例2、实施例3中的各组分占比见表1，与原来的两种配方的组分占比进行比较。
原来配方1、原来配方2以及实施例1、实施例2、实施例3的性能对比见表2。
表1
Figure BDA0002251856890000071
Figure BDA0002251856890000081
表2
Figure BDA0002251856890000082
原来的配方1，因TPU和SEBS体系相容性较差，故需要添加马来酸酐接枝PP 353D以充当相容剂，但体系的相容性依然较差，可从拉伸性能上看出，且粘接能力一般。
原来的配方2中，采用添加马来酸酐接枝PP以提高体系的相容性来粘接POM的效果较差，因市面上的马来酸酐接枝率普遍只有1.5％左右，因此粘接力较差。
在实施例1、实施例2和实施例3中，添加更多的PU共聚物，并且对其他组分重新调整比例，本发明申请的TPE材料粘接力明显优于原来配方1和原来配方2，TPE材料拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率，并且对于POM的粘接力明显提升，各方面的性能优异。
以上所述各个实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：由以下重量份的原材料组成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25～30份、聚丙烯15～20份、矿物油20～30份、PU共聚物15～20份、滑石粉5～10份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.15～0.3份；
其中，PU共聚物是由氢化苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和热塑性聚氨酯共聚组成。
2.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS为岳化503T、台橡6151、科腾1651中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述聚丙烯为台塑5090T。
4.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述矿物油为石蜡油，石蜡油选择韩国双龙250N或德国汉圣2158。
5.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述PU共聚物选择可乐丽TU-S5265。
6.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述滑石粉为800目及以上。
7.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、有机硅酮、芥酸酰胺一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的一种用于粘接POM的TPE材料，其特征在于：所述抗氧剂为Irganox1010和Irganox168，Irganox1010和Irganox168的添加比例为1：2。
9.一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将未充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS和矿物油按照1：0.5-2的比例，经混合机高速搅拌后，得到充油型苯乙烯-乙烯- 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，混合机速度为1000转/分钟，混合时间为3分钟；
2)再将聚丙烯、PU共聚物、抗氧剂、滑石粉、润滑剂混合机速度为100转/分钟，混合时间为5分钟；
其中，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS 25～30份、聚丙烯15～20份、矿物油20～30份、PU共聚物15～20份、滑石粉5～10份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.15～0.3份；PU共聚物是由氢化苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和热塑性聚氨酯共聚组成；
3)通过双螺杆挤出机将预混料熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。
10.如权利要求9所述的一种用于粘接POM的TPE材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机温区控制分别为：120℃、160℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、180℃、200℃。
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