CN111534080A - 一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料 - Google Patents

一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料按重量份包括：聚氨酯弹性体35‑45份，苯乙烯类弹性体25‑35份，羧基丁腈橡胶5‑15份，过氧化二异丙苯1‑2份，硫化四甲基秋兰姆0.1‑0.5份，无机阻燃剂25‑40份，马来酰亚胺1‑2份，增塑剂1‑2份，润滑剂1‑3份，抗氧剂0.3‑1.2份，光稳定剂0.1‑0.5份。苯乙烯类弹性体为苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物。无机阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁。本发明不仅不使用含卤阻燃剂，而且所用无机阻燃剂与其他原料协同配合，产品在高温下韧性、耐磨性能优异，不仅不易开裂，而且阻燃性能达到V‑0级。

Description

一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体技术领域，尤其涉及一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
背景技术
热塑性弹性体是一种在常温显示橡胶高弹性，高温下又可进行塑性加工的一类高分子材料，兼有热塑性塑料的加工成型特征和硫化橡胶的弹性。与传统的橡胶材料相比，热塑性弹性体具有可反复成型、回收利用的特点。
热塑性弹性体主要包括苯乙烯类、烯烃类、聚氨酯类、聚酯类及聚酰胺类，但是传统的热塑性弹性体阻燃方法是在弹性体材料添加含卤阻燃剂搭配三氧化二锑来达到阻燃的需求，但含卤阻燃剂的使用，在着火时候会有毒性、腐蚀性气体生成，易对人体造成二次伤害，目前一般添加无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝等进行阻燃，但阻燃效率较低，需大量添加才能达到理想的阻燃效果；但若大量添加此类无机阻燃剂，不但影响力学性能而且加工也比较困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料按重量份包括：聚氨酯弹性体35-45份，苯乙烯类弹性体25-35份，羧基丁腈橡胶5-15份，过氧化二异丙苯1-2份，硫化四甲基秋兰姆0.1-0.5份，无机阻燃剂25-40份，马来酰亚胺1-2份，增塑剂1-2份，润滑剂1-3份，抗氧剂0.3-1.2份，光稳定剂0.1-0.5份。
优选地，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
优选地，无机阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
优选地，抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂，主抗氧剂与辅抗氧剂的重量比为10：1-2。
优选地，主抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂330、抗氧剂MEB、抗氧剂HBP中至少一种。
优选地，辅抗氧剂为三(壬基代苯基)亚磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯硫代二丙酸二月桂酸酯中至少一种。
优选地，润滑剂为内润滑剂，优选为高级脂肪醇和/或脂肪酸酯。
内润滑剂与聚氨酯弹性体、苯乙烯类弹性体、羧基丁腈橡胶具有良好的相容性，可有效降低分子间内聚力，并改善熔料间的内摩擦生热与流动性。
优选地，光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
优选地，增塑剂为松焦油、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、环氧大豆油、二月桂酸二丁基锡中至少一种。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、苯乙烯类弹性体、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1000-1200r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入无机阻燃剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，190-200℃密炼5-10min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为100-150r/min，挤出温度为160-180℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
本发明的技术效果如下所示：
本发明所用苯乙烯类弹性体与聚氨酯弹性体相容性极好，苯乙烯类弹性体为刚性聚合物，其作为分散相可均匀分散在柔性聚合物羧基丁腈橡胶的连续相中，三者经过交联，链状大分子相互贯穿，可将无机阻燃剂充分容纳其中，不仅无机阻燃剂的添加量极高，而且所得热塑性弹性体材料具有极好的韧性与耐磨性，力学性能优异；
虽然无机阻燃剂的添加量较高，但是往往在体系中分散不均匀，本发明采用马来酰亚胺与无机阻燃剂配合，不仅可增强无机阻燃剂与聚氨酯弹性体、苯乙烯类弹性体、羧基丁腈橡胶间的相容性，而且可有效促使无机阻燃剂在体系中均匀分散，加工性能优异，同时材料均一度极高，所得热塑性弹性体材料的韧性与耐磨进一步增强；
本发明不仅不使用含卤阻燃剂，而且所用无机阻燃剂与聚氨酯弹性体、苯乙烯类弹性体、羧基丁腈橡胶协效配合，产品在高温下韧性、耐磨性能优异，不仅不易开裂，且阻燃性能达到V-0级。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体35kg，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物35kg，羧基丁腈橡胶5kg，过氧化二异丙苯2kg，硫化四甲基秋兰姆0.1kg，氢氧化铝40kg，马来酰亚胺1kg，松焦油2kg，硬脂酸酯1kg，抗氧剂1.2kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1kg。
抗氧剂由抗氧剂264与三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯硫代二丙酸二月桂酸酯按质量比为10：2组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1000r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、松焦油、硬脂酸酯、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，200℃密炼5min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为150r/min，挤出温度为160℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
实施例2
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体45kg，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物25kg，羧基丁腈橡胶15kg，过氧化二异丙苯1kg，硫化四甲基秋兰姆0.5kg，氢氧化镁25kg，马来酰亚胺2kg，氧化聚乙烯蜡1kg，月桂醇3kg，抗氧剂0.3kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5kg。
抗氧剂由抗氧剂1076与三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯硫代二丙酸二月桂酸酯按质量比为10：1组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1200r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化镁、氧化聚乙烯蜡、月桂醇、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，190℃密炼10min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为100r/min，挤出温度为180℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
实施例3
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体38kg，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物12kg，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物20kg，羧基丁腈橡胶7kg，过氧化二异丙苯1.8kg，硫化四甲基秋兰姆0.2kg，氢氧化铝15kg，氢氧化镁20kg，马来酰亚胺1.3kg，环氧大豆油1.8kg，月桂醇1.5kg，抗氧剂1kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2kg。
抗氧剂由抗氧剂CA与三(壬基代苯基)亚磷酸酯按质量比为10：1.7组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、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、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、氢氧化镁、环氧大豆油、月桂醇、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，197℃密炼6min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为140r/min，挤出温度为165℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
实施例4
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体42kg，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18kg，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物10kg，羧基丁腈橡胶13kg，过氧化二异丙苯1.2kg，硫化四甲基秋兰姆0.4kg，氢氧化铝20kg，氢氧化镁10kg，马来酰亚胺1.7kg，聚乙烯蜡1.2kg，月桂醇2.5kg，抗氧剂0.5kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.4kg。
抗氧剂由抗氧剂330与三(壬基代苯基)亚磷酸酯按质量比为10：1.3组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、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、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1150r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、氢氧化镁、聚乙烯蜡、月桂醇、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，193℃密炼8min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为120r/min，挤出温度为175℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
实施例5
一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体40kg，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物15kg，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物30kg，羧基丁腈橡胶10kg，过氧化二异丙苯1.5kg，硫化四甲基秋兰姆0.3kg，氢氧化铝16.5kg，氢氧化镁16.5kg，马来酰亚胺1.5kg，二月桂酸二丁基锡1.5kg，硬脂酸酯2kg，抗氧剂0.8kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3kg。
抗氧剂由抗氧剂HBP与三(壬基代苯基)亚磷酸酯按质量比为10：1.5组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、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、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1100r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、氢氧化镁、二月桂酸二丁基锡、硬脂酸酯、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，195℃密炼7min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为130r/min，挤出温度为170℃，造粒，得到高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料。
对比例1
一种阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体40kg，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物15kg，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物30kg，过氧化二异丙苯1.5kg，硫化四甲基秋兰姆0.3kg，氢氧化铝16.5kg，氢氧化镁16.5kg，马来酰亚胺1.5kg，二月桂酸二丁基锡1.5kg，硬脂酸酯2kg，抗氧剂0.8kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3kg。
抗氧剂由抗氧剂HBP与三(壬基代苯基)亚磷酸酯按质量比为10：1.5组成。
上述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、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、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1100r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、氢氧化镁、二月桂酸二丁基锡、硬脂酸酯、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，195℃密炼7min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为130r/min，挤出温度为170℃，造粒，得到阻燃热塑性弹性体材料。
对比例2
一种阻燃热塑性弹性体材料，其原料包括：聚氨酯弹性体40kg，羧基丁腈橡胶10kg，过氧化二异丙苯1.5kg，硫化四甲基秋兰姆0.3kg，氢氧化铝16.5kg，氢氧化镁16.5kg，马来酰亚胺1.5kg，二月桂酸二丁基锡1.5kg，硬脂酸酯2kg，抗氧剂0.8kg，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3kg。
抗氧剂由抗氧剂HBP与三(壬基代苯基)亚磷酸酯按质量比为10：1.5组成。
上述阻燃热塑性弹性体材料采用如下步骤制备：
将聚氨酯弹性体、羧基丁腈橡胶、马来酰亚胺送入高速搅拌机中，以1100r/min的速度搅拌均匀，得到混合料；
将混合料送入密炼机中，依次加入氢氧化铝、氢氧化镁、二月桂酸二丁基锡、硬脂酸酯、抗氧剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、过氧化二异丙苯、硫化四甲基秋兰姆，195℃密炼7min，送入单螺杆挤出机中挤出，控制转速为130r/min，挤出温度为170℃，造粒，得到阻燃热塑性弹性体材料。
将实施例5、对比例1、对比例2所得热塑性弹性体材料进行性能测试，其结果如下：
Figure BDA0002518094290000091
Figure BDA0002518094290000101
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚氨酯弹性体35-45份，苯乙烯类弹性体25-35份，羧基丁腈橡胶5-15份，过氧化二异丙苯1-2份，硫化四甲基秋兰姆0.1-0.5份，无机阻燃剂25-40份，马来酰亚胺1-2份，增塑剂1-2份，润滑剂1-3份，抗氧剂0.3-1.2份，光稳定剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
3.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，无机阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂，主抗氧剂与辅抗氧剂的重量比为10：1-2。
5.根据权利要求4所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，主抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂330、抗氧剂MEB、抗氧剂HBP中至少一种。
6.根据权利要求4所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，辅抗氧剂为三(壬基代苯基)亚磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯硫代二丙酸二月桂酸酯中至少一种。
7.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，润滑剂为内润滑剂，优选为高级脂肪醇和/或脂肪酸酯。
8.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
9.根据权利要求1所述高韧性耐磨阻燃热塑性弹性体材料，其特征在于，增塑剂为松焦油、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、环氧大豆油、二月桂酸二丁基锡中至少一种。
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