CN111391275A

CN111391275A - 一种改性tpe材料生产工艺及改性tpe材料

Info

Publication number: CN111391275A
Application number: CN202010431483.6A
Authority: CN
Inventors: 王宇; 楚志华
Original assignee: Dongguan Shanpu Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Shanpu Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2020-07-10

Abstract

本发明涉及TPE材料领域，更具体地说，它涉及一种改性TPE材料生产工艺及改性TPE材料。本发明的改性TPE材料的主要原料有：SEBS、白油、聚氨酯、聚氨酯接枝剂、填料、硅油，本发明的改性TPE材料制备工艺的步骤主要包括：白油吸收、混合料的制备和双螺杆挤出成型，其中硅油在双螺杆挤出成型阶段添加。本发明能够均匀稳定地将硅油添加进入材料中，便于工业化地生产制造，得到的材料脱模性能好，能够更加广泛地应用于注塑加工的领域中；本发明是以SEBS、聚氨酯为基材混配制粒而成的高性能热塑性弹性体，具有优越的物理性能及加工性能；另外，本发明可以应用于双色注塑或二次注塑的3C电子产品、厨具用品、工具类产品等。

Description

一种改性TPE材料生产工艺及改性TPE材料

技术领域

本发明涉及TPE材料领域，更具体地说，它涉及一种改性TPE材料生产工艺及改性TPE材料。

背景技术

TPE材料，英文名称为ThermoplasticElastomer，亦称为热塑型高弹性塑胶体，或者称为热塑性弹性体，这是一种具有橡胶高弹性、高强度、高回弹性，又具有可注塑加工特性的材料，一般会应用于玩具、运动器材等物品。TPE材料环保无毒安全，有优良的着色性、抗疲劳性和耐温性，且触感柔软、加工性能优越、无需硫化。1958年Bayer公司首次制备出热塑性聚氨酯(TPU)以来，TPE就得到了迅速发展，尤其是1963年苯乙烯类热塑性弹性体问世以后，关于热塑性弹性体的制备理论逐步得到完善，应用领域进一步扩大。世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。TPE材料既可以单独成型，也可以与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合。TPE材料可以二次注塑成型，使得TPE材料能够循环使用降低成本。

改性TPE材料是指对普通的TPE材料添加一定的改性剂得到的TPE材料，使得TPE材料在某一项性能得到加强或者改善。在现有技术中，对TPE材料改性的方式多种。例如，专利授权公告号为CN102617932B的中国发明专利公开了一种多极性TPE材料，该改性方法主要是在传统配方成分的基础上增加总原料的3％-10％的强极性材料氯化聚烯烃和0.3％-2％的交联剂马来酸酐，制得产品能够应用于汽车顶饰条设置的安装槽处作为密封端，该种TPE材料密封端与弱极性材料和强极性材料均能有很好的结合力，并且具有自重轻、尺寸稳定性好、耐高低温性能好、成型简单等效果。再例如，专利申请公布号为CN104140633A的中国发明专利公开了一种塑料包覆用TPE阻燃材料，添加了符合阻燃剂、抗静电剂、增容剂、润滑脱模剂一些其他助剂，这样一种技术方案，添加了较多种类的改性剂，获得了一种各项性能优异的TPE阻燃材料，可以应用于一些高端的电子产品，如平板电脑、智能手机等的刚性塑料外壳。

对于TPE材料而言，脱模性的好坏会直接影响到注塑工件质量的好坏，改善材料的脱模性一直是行业有待解决的技术难题，对于脱模性差的TPE材料，脱模时容易出现粘模的现象，发生粘模时，顶针强行对工件顶出将造成工件一定程度损坏。现有技术中有一类改性工艺是在TPE材料原料混合时添加脱模改性剂，常用的脱模改性剂有硅粉与硅颗粒，现有技术还存在其他种类的脱模改性剂，例如，前述专利申请公布号为CN104140633A的中国发明专利就是通过添加硅酮母粒和油酸酰胺的混合物作为润滑脱模剂(即脱模改性剂)。

上述类型的改性方式往往不能够使得塑料工件获得足够好的脱模性能，并且在混料过程中，脱模改性剂往往不能够与其他原料充分混合，导致材料的性能并不均一，如果要将脱模改性剂与其他原料充分混合，则导致混合的时间过长，影响注塑材料的产能。现有技术另一类的技术方案是在模具中添加脱模剂，使得模具在开合模时，不会对注塑成型的工件损坏，专利申请公布号为CN107650307A的中国发明专利公开了一种多功能水性脱模剂，主要成分包括硬脂酸盐、淀粉、纳米级二氧化硅、壳聚糖以及水性硅油，该种脱模剂主要应用于帮助环氧树脂制品从模具中取出。专利申请公布号为CN104260243A的中国发明专利公开了一种聚氨酯水性脱模剂，主要组分包括乳化蜡液、甲基硅油乳液、改性硅油乳液、去离子水、乳化剂、添加剂以及防腐剂，高效环保可以应用于聚氨酯制品生产加工。这一类的脱模剂虽然也能够使注塑工件更好地脱模，但并非对注塑材料本身的改性，在模具使用一段时间后即需要重新添加，在模具中添加脱模剂的过程繁琐复杂，耗费时间长，影响注塑工件的生产效率和产能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种改性TPE材料生产工艺，采用该种工艺制得的改性TPE材料脱模性能好，能够更好地进行注塑加工。

本发明的目的之二是提供一种改性TPE材料，该种改性TPE材料的脱模性能得到大大地提高，并且各项机械性能表现优异，适用于各种注塑加工的工况，使用本发明的改性TPE材料进行生产，生产效率高，提高注塑加工生产线的产能。

本发明的第一个发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种改性TPE材料生产工艺，包括以下步骤：

步骤1、白油吸收：将SEBS、白油依次投入混料机中，搅拌混合均匀，使得SEBS充分吸收白油；

步骤2、混合料的制备：将聚氨酯、聚氨酯接枝剂投入混料机中与吸收了白油的SEBS混合，搅拌混合均匀后得到混合料；

步骤3、双螺杆挤出成型：将混合料投入双螺杆挤出机的进料口，并在熔融挤出段的加液口添加硅油，双螺杆挤出机出料口挤出的物料即为改性TPE材料；

其中，硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为(0.3-0.7)：100。

液态的硅油无法在材料搅拌过程中添加,即使添加，也不可能添加均匀，并且经过双螺杆挤出后的成品脱模性能并无有效改善，而本申请在双螺杆挤出机的熔融挤出段添加硅油，能够将硅油均匀地融合在TPE材料中，最终得到的改性TPE材料注塑时脱模性能得到大大提高。

优选的，所述步骤2混合料的制备过程中，还添加有填料。

添加填料能够降低材料的生产成本。

优选的，步骤3中，利用高速齿轮泵添加硅油，泵的转速≥3000r/min。

转速小于3000r/min的齿轮泵无法提供足够的压力，进而导致硅油与原料无法充分混合。

优选的，添加硅油时，熔融挤出段加液口处的温度为210-260℃。

通过采用上述技术方案，在这样的温度下，硅油能够充分地与物料混合。

本发明的第二个发明目的之二，是通过以下技术方案实现的，一种改性TPE材料，由上述的生产工艺制得，添加各组分的百分含量如下：

SEBS:15％-25％；

白油：15％-25％

聚氨酯：45％-60％；

聚氨酯接枝剂：3％-7％；

填料0-10％；

硅油0.3％-0.7％。

SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的，苯乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。白油是由石油精炼所得的液态烃的混合物，能够被SEBS吸收并提高，提高材料的韧性和流动性。聚氨酯主要有聚酯型和聚醚型两种，聚氨酯的加入，能够提高材料的弹性和弹性恢复性，并且增加材料的耐油性。聚氨酯接枝剂的主要作用在于将SEBS与聚氨酯连接起来，增加材料自身稳定性。填料的作用的是降低材料的生产成本，并改善材料的机械性能。硅油的添加，使得材料获得较好的脱模性能，能够更好地应用于注塑加工的过程中。

优选的，所述白油可以为KN4006、32号白油、10号白油中的一种或者多种。

优选的，所述白油为KN4006。

优选的，所述聚氨酯接枝剂为聚氨酯接枝剂1901。

优选的，所述填料为2000目碳酸钙或者2500目碳酸钙。

填料选用2000目或者2500目碳酸钙，能够使得材料的光滑，注塑加工出来的工件触感更加细腻。

优选的，所述硅油的粘度为90000-110000cps。

上述的这样配方中，能够使得所述改性TPE材料的一次脱模不良率≤0.1％，改性TPE材料的二次脱模不良率≤0.2％，具有很好的脱模性能。

优选的，本发明添加各组分的百分含量如下：

SEBS:20％；

KN4006：20％

聚氨酯：50％；

聚氨酯接枝剂1901：5％；

2500目碳酸钙4.5％；

硅油0.5％。

这样一种比例得到的材料，各方面性能表现最为优异，比重为1.127g/cm³，邵氏硬度为75A，拉伸强度为73Mpa，断裂延伸率1116％，撕裂强度为49Kn/m，熔断指数4.21g/10min，是本发明的一个较佳的配比。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

其一，能够均匀稳定地将硅油添加进入材料中，便于工业化地生产制造，得到的材料脱模性能好，能够更加广泛地应用于注塑加工的领域中；

其二，本发明是以SEBS、聚氨酯为基材混配制粒而成的高性能热塑性弹性体，具有优越的物理性能及加工性能；

其三，可以应用于双色注塑或二次注塑的3C电子产品、厨具用品、工具类产品等。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1

一种改性TPE材料生产工艺，包括以下步骤：

步骤1、白油吸收：将SEBS、白油依次投入混料机中，在30r/min的搅拌速度下搅拌30min混合均匀，使得SEBS充分吸收白油，本实施例白油选择KN4006；

步骤2、混合料的制备：将聚氨酯、聚氨酯接枝剂投入混料机中与吸收了白油的SEBS混合，搅拌30min后，得到均匀的混合料；

步骤3、双螺杆挤出成型：将混合料投入双螺杆挤出机的进料口，并利用高速齿轮泵在熔融挤出段的加液口添加硅油，前述的高速齿轮泵选用3000r/min的高速齿轮泵，双螺杆挤出机出料口挤出的物料即为改性TPE材料；

其中，硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为0.3：100。

本实施例采用专利申请号为2019219583560的中国实用新型专利记载的双螺杆挤出机来进行硅油的添加，加液口位置的温度为220℃。

本实施例制备过程中，添加的物料表如下：

物料	百分含量(％)
		SEBS	15
KN4006	20
		聚氨酯	57.7
聚氨酯接枝剂1901	7
		硅油	0.3

实施例2

本实施例的改性TPE材料生产工艺与实施例1略有不同，不同点在于，在步骤2混合料的制备过程中，还添加有填料。硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为0.4：100。另外，各个物料的具体选用和用量略有不同。

本实施例制备过程中，添加的物料表如下：

物料	百分含量(％)
		SEBS	20
32号白油	19
		聚氨酯	55
聚氨酯接枝剂1901	3
		2000碳酸钙	2.6
硅油	0.4

实施例3

本实施例的改性TPE材料生产工艺与实施例2略有不同，各个物料的具体选用和用量略有不同。本实施例硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为0.5：100。本实施例硅油加液口的温度为260℃。

本实施例制备过程中，添加的物料表如下：

物料	百分含量(％)
		SEBS	25
10号白油	25
		聚氨酯	45
聚氨酯接枝剂1901	3
		2000目碳酸钙	0.8
2500目碳酸钙	0.7
		硅油	0.5

实施例4

本实施例的改性TPE材料生产工艺与实施例2略有不同，各个物料的具体选用和用量略有不同。本实施例硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为0.7：100。本实施例硅油加液口的温度为230℃。

本实施例制备过程中，添加的物料表如下：

物料	百分含量(％)
		SEBS	18
10号白油	18
		聚氨酯	50
聚氨酯接枝剂1901	6
		2000目碳酸钙	7.3
硅油	0.7

实施例5

本实施例的改性TPE材料生产工艺与实施例2略有不同，各个物料的具体选用和用量略有不同。本实施例硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为0.5：100。本实施例硅油加液口温度为210℃。

本实施例制备过程中，添加的物料表如下：

物料	百分含量(％)
		SEBS	20
10号白油	20
		聚氨酯	50
聚氨酯接枝剂1901	5
		2000目碳酸钙	4.5
硅油	0.5

对比例1

一种改性TPE材料生产工艺，本对比例的改性TPE材料生产的各组分的选择添加量与实施例1相同，不同点在于，生产工艺有所不同，本对比例的生产工艺包括以下步骤：

步骤1、白油的吸收：在混料机中加入SEBS与白油，充分搅拌使SEBS充分吸收白油；

步骤2、添加硅油：在混料机中添加硅油，搅拌30min；

步骤3、混合料的制备：将聚氨酯投入混料机中，搅拌混合均匀后添加聚氨酯接枝剂，搅拌混合均匀后即得混合料；

步骤4、双螺杆挤出，在前述混合料投入双螺杆挤出机中挤出成型。

对比例2

一种改性TPE材料生产工艺，本对比例的改性TPE材料生产时用到的各个原料组分选择和添加量与实施例2相同，不同点在于，生产工艺中，采用对比例1中的硅油添加方式，硅油的添加是在混合料制备的时候添加，并没有在双螺杆挤出段添加。

对比例3

一种改性TPE材料的生产工艺，本对比例的改性TPE材料生产时用到的各个原料组分选择实施例5相同，不同点在于，生产工艺中，硅油的添加是在混合料制备的时候添加，并没有在双螺杆挤出段添加。

将实施例1-8和对比例1-3进行机械性能的检测，得到数据如下表：

表1

得到上述数据的测试标准选择分别如下：

比重：ASTMD792标准；

硬度:ASTMD2240标准；

拉伸强度：ASTMD412标准；

断裂延伸率：ASTMD412标准；

撕裂强度：ASTMD624标准。

此外，将实施例1-8、对比例1-3进行熔融指数检测与脱模性能检测，得到各个实施例与对比例的数据如下表：

项目	熔断指数(g/10min)	一次脱模性能	二次脱模性能
				实施例1	4.19	不良率＜0.1％	不良率＜0.2％
实施例2	4.39	不良率＜0.1％	不良率＜0.2％
				实施例3	4.21	不良率＜0.1％	不良率＜0.2％
实施例4	4.23	不良率＜0.1％	不良率＜0.2％
				实施例5	4.21	不良率＜0.1％	不良率＜0.2％
对比例1	4.20	不良率＜2％	不良率＜4％
				对比例2	4.18	不良率＜2％	不良率＜4％
对比例3	4.16	不良率＜2％	不良率＜4％

表2

熔断指数检测标准采用ASTMD1238。

脱模性能的好坏评价由于业内缺乏相关标准，固采用下述方法进行评价，采用相同的模具注塑一个三棱台状的一个塑胶件，该三棱台顶面三角形的三条边的边长均为10cm，该三棱台底面三角形三条边的边长均为15cm，高度为5cm，观察注塑生产1000次中的出现粘模现象的次数，并计算统计不良率。粘模现象是指注塑成型的工件由于与模具粘合较为牢固，不能被顶针顺利顶出或者被顶针顶出时造成工件损坏的现象。表2中，一次脱模性能是指将生产得到的实施例1-5、对比例1-3第一次进行注塑时得到的工件脱模性能数据，二次脱模性能是指将实施例1-5、对比例1-3注塑成型的工件重新熔融进行二次注塑，得到新工件时的脱模性能。

将表1、表2数据进行比较，我们可以得出以下结论：

1.从表1中，将实施例1-5的各项数据进行相互对比，可以得知，不添加有填料的改性TPE材料具有更加优秀的机械性能，而添加填料之后机械性能略有下降，但改变不大，能够满足使用需求。

2.从表1中，将实施例1-5的各项数据与对比例1-3的各项数据进行对比，可以得知，添加硅油的时间节点改变，并不会对改性TPE材料的机械性能造成太大影响。

3.从表2中，将实施例1-5的各项数据与对比例1-3的熔断指数进行比较，可以看出，添加硅油的时间节点改变，并不会对改性TPE材料的熔断指数造成太大影响。

4.从表2中，将实施例1-5的各项数据与对比例1-3的一次脱模性能、二次脱模性能进行比较，可以看出，采用本发明的制备工艺得到的改性TPE材料，具有较好的脱模性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种改性TPE材料生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、白油吸收：室温条件下将SEBS、白油依次投入混料机中，搅拌混合均匀，使得SEBS充分吸收白油；

其中，硅油的单位时间添加量与螺杆挤出机的单位时间挤出量的比例关系为（0.3-0.7）：100。

2.根据权利要求1所述的一种改性TPE材料生产工艺，其特征在于：所述步骤2混合料的制备过程中，还添加有填料。

3.根据权利要求2所述的一种改性TPE材料生产工艺，其特征在于：步骤3中，利用高速齿轮泵添加硅油，泵的转速≥3000r/min。

4.根据权利要求1所述的一种改性TPE材料生产工艺，其特征在于：添加硅油时，熔融挤出段加液口处的温度为210-260℃。

5.一种改性TPE材料，其特征在于，由权利要求1-4中所述的生产工艺制得，添加各组分的百分含量如下：

SEBS:15%-25%；

白油：15%-25%

聚氨酯：45%-60%；

聚氨酯接枝剂：3%-7%；

填料0-10%；

硅油0.3%-0.7%。

6.根据权利要求5所述的一种改性TPE材料，其特征在于：所述白油为KN4006、32号白油、10号白油中的一种或者多种。

7.根据权利要求5所述的一种改性TPE材料，其特征在于：所述聚氨酯接枝剂为聚氨酯接枝剂1901。

8.根据权利要求5所述的一种改性TPE材料，其特征在于：所述填料为2000目碳酸钙或者2500目碳酸钙。

9.根据权利要求5所述的一种改性TPE材料，其特征在于：所述硅油的粘度为90000-110000cps。