CN111548643A - 一种阻燃耐高温的tpr软胶材料玩具及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具及其制备工艺，该TPR软胶材料玩具包括TPR、丁二烯、硅粉、变性淀粉、稳定剂、填充油。该制备工艺的步骤为：(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，然后置于单螺杆挤出机中；(2)将硅粉加入单螺杆挤出机中，混合，然后向加入丁二烯，继续混合后，移入双螺杆挤出机中；(3)将变性淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为140‑150℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。使用本发明提供的制备工艺制备的玩具，具有环保无毒、成本低、耐高温和阻燃的优点。

Description

一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具及其制备工艺
技术领域
本发明涉及玩具制备技术领域，具体涉及一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具及其制备工艺。
背景技术
玩具的种类很多，广泛的包括有教育类玩具、娱乐类玩具和安全类玩具；按状态分类包括硬性玩具、软性玩具等；这些玩具广泛的在幼儿、儿童、成人中使用，备受人们喜欢。
软性玩具在儿童玩具中占有很大比重，也是备受家长推崇的玩具类型之一，主要是由于这类玩具对婴幼儿及儿童来说，在他们独自使用时具有安全的特点，不会对儿童产生碰撞或硬性伤害，且由于软性玩具在制备过程中，特别是玩偶类玩具，直接通过注塑、挤塑等方式制成，使得成品玩具不存在接口，从而使玩具不易损坏、不易藏纳灰尘和污垢，可保持玩具清洁；另外，一体成型的玩具在使用时，不会产生零部件掉落而被婴幼儿误食的缺点。
正是软性玩具的一系列优点，使其材质备受关注，软胶是软性玩具的主要材料，其中，TPR、TPE等材料由于不含有塑化剂、卤素等物质，因此，逐渐取代软性PVC材料成为软性玩具的主要原料之一。然而，TPR软胶材料具有阻燃性差的缺点，将其应用于玩具中时，需要对其可燃性进行改进，另外，玩具作为儿童玩伴，需要定期消毒，因此，其本身的耐高温也是软性玩具研发的重要指标。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具及其制备工艺，该TPR软胶材料玩具中，通过对稳定剂和填充油进行合理设置，使玩具在高温(90-100℃)条件下不会产生漏油、黏腻的手感，提高玩具的耐高温性；另外，通过在玩具材料中添加硅粉和变性淀粉，可有效提高TPR软胶材料玩具的阻燃性能，还可进一步提高玩具在高温条件下的稳定性。该玩具制备工艺简单、易于操作和控制，使用本发明提供的制备工艺制备的玩具，具有环保无毒、成本低、耐高温和阻燃性高的优点。
本发明的技术方案如下：
一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，包括下述重量分数的组分：
TPR 40-50份、丁二烯4-5份、硅粉0.5-1.8份、变性淀粉15-25份、稳定剂9-15份、填充油80-120份。
优选的，所述阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，包括下述重量分数的组分：
TPR 45份、丁二烯4.8份、硅粉1.3份、变性淀粉20份、稳定剂10份、填充油100份。
进一步的，所述变性淀粉为交联淀粉。
进一步的，所述稳定剂为环氧大豆油、钙锌稳定剂中的一种或两种组合。
优选的，稳定剂由环氧大豆油和钙锌稳定剂组成，环氧大豆油和钙锌稳定剂的重量比为1.5∶2.4-3.7。
进一步的，所述填充油由环烷基油和石蜡基油组成，环烷基油和石蜡基油的重量比为4-7∶1。
优选的，所述环烷基油为环烷基橡胶油N4006，所述石蜡基油为石蜡基油PARA系列。
上述阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，步骤如下：
(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为10-15分钟，然后置于单螺杆挤出机中，待用；
(2)将硅粉加入步骤(1)的单螺杆挤出机中，在单螺杆挤出机中混合20-30分钟，然后向加入丁二烯，继续混合10-15分钟后，移入双螺杆挤出机中，待用；
(3)将变性淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为140-150℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
优选的，在步骤(1)中，搅拌时间为12分钟，使用单螺杆挤出机对TPR和填充油进行混合，可全面的将TPR和填充油混合，填充油在段时间内即可进入TPR的分子之间与其结合。
优选的，在步骤(2)中，将硅粉后的混合时间为25分钟，加入丁二烯后的混合时间为12分钟后；硅粉加入后采用较长时间的混合主要是为了使硅粉更加均匀的分散于TPR和填充油之间，硅粉分散的均匀程度，直接影响步骤(3)将TPR软胶材料注入模具时的流动性，从而会对玩具的光滑性产生影响，影响玩具的品质；另外，硅粉的均匀性对玩具的可燃性也会有直接的影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具在原料的使用方面均采用无毒、无污染、环保的原料，获得的玩具具有安全、环保的优点。
2、本发明提供的玩具制备工艺中，合理的选用搅拌机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，做到在获得高质量玩具的前提下降低生产成本，提高玩具原料的均匀性，提高玩具质量的一致性。
3、本发明提供的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具中，合理搭配稳定剂、填充油和变性淀粉的使用量，使玩具在高温(90-100℃)条件下不会产生黏腻的手感，提高玩具的耐高温性能；通过添加硅粉并将硅粉充分混匀，提高玩具的阻燃性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下，可以对本发明的技术方案细节进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。
本发明实施例1-5及对比例1-5中，交联淀粉购自深圳市晨馨香精香料有限公司；环烷基油为环烷基橡胶油N4006，所述石蜡基油为石蜡基油PARA系列。
实施例1
一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，由下述重量分数的组分组成：
TPR 45份、丁二烯4.8份、硅粉1.3份、交联淀粉20份、环氧大豆油3.30份、钙锌稳定剂6.70份、环烷基油84.62份、石蜡基油15.38份。
上述阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，步骤如下：
(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为12分钟，然后置于单螺杆挤出机中，待用；
(2)将硅粉加入步骤(1)的单螺杆挤出机中，在单螺杆挤出机中混合25分钟，然后向加入丁二烯，继续混合12分钟后，移入双螺杆挤出机中，待用；
(3)将交联淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为145℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
实施例2
一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，由下述重量分数的组分组成：
TPR 40份、丁二烯4份、硅粉0.5份、交联淀粉15份、环氧大豆油5.77份、钙锌稳定剂9.23份、环烷基油64份、石蜡基油16份。
上述阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，步骤如下：
(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为10分钟，然后置于单螺杆挤出机中，待用；
(2)将硅粉加入步骤(1)的单螺杆挤出机中，在单螺杆挤出机中混合20分钟，然后向加入丁二烯，继续混合10分钟后，移入双螺杆挤出机中，待用；
(3)将交联淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为140℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
实施例3
一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，由下述重量分数的组分组成：
TPR 50份、丁二烯5份、硅粉1.8份、交联淀粉25份、环氧大豆油2.6份、钙锌稳定剂6.4份、环烷基油105份、石蜡基油15份。
上述阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，步骤如下：
(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为15分钟，然后置于单螺杆挤出机中，待用；
(2)将硅粉加入步骤(1)的单螺杆挤出机中，在单螺杆挤出机中混合30分钟，然后向加入丁二烯，继续混合10-15分钟后，移入双螺杆挤出机中，待用；
(3)将交联淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为150℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
实施例4
与实施例1的区别在于，稳定剂为环氧大豆油10份。
实施例5
与实施例1的区别在于，稳定剂为钙锌稳定剂10份。
对比例1
与实施例1的区别在于，不添加丁二烯。
对比例2
与实施例1的区别在于，稳定剂17份、填充油70份。
对比例3
与实施例1的区别在于，交联淀粉27份、稳定剂17份。
对比例4
与实施例1的区别在于，交联淀粉13份、稳定剂9份。
对比例5
与实施例1的区别在于，制备工艺如下：
(1)将TPR、丁二烯、硅粉、交联淀粉、环氧大豆油、钙锌稳定剂、环烷基油和石蜡基油同时置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为12分钟，然后置于双螺杆挤出机中继续混合25分钟，待用；
(2)控制双螺杆挤出机内的温度为145℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
将实施例1-5和对比例1-5提供的玩具，按照GB 6675-2014《玩具安全国家标准》进行邵氏硬度检测，实施例1-5的结果分别为：35A，37A，40A，36A，38A；对比例1-5的结果分别为：66A，73A，51A，44A，46A；可见，在对原料进行改变时，产品的邵氏硬度会随之发生改变，尤其是对比例1和对比例2，邵氏硬度变化尤其显著；进行可燃性测定，结果显示，实施例1-5提供的玩具，阻燃性能更加优异。
将实施例1-5和对比例1-5提供的玩具，均采用贝亲高温蒸汽消毒锅对玩具进行消毒处理，高温蒸煮时间为15分钟，结果发现，对比例1提供的玩具产生了一定的变形；触摸玩具外表发现，对比例1-5提供的玩具的表面均具有油腻的黏腻感；表明采用对比例1-5提供的原料进行玩具生产时，原料之间的结合不稳定，特别是高温情况下，不能很好的锁住与TPR结合的填充油，导致油外漏，而通过本发明提供的原料生产的玩具，正是由于原料重量份数的合理组合，实现了玩具具有耐高温的性能。
另外，在2018.6.25-9.25期间，将实施例1-5及对比例1-5提供的玩具，置于室外，观察玩具的状态发现，对比例3的玩具表面具有轻微的白化，随着温度的变化，对比例4和对比例5的表面在中午2：00-2：30左右黏腻感明显；这进一步说明了本发明提供的TPR软胶材料玩具具有良好的耐高温和阻燃性能，同时更进一步说明了玩具的原料及原料的重量组成具有不可改变的重要性。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，包括下述重量分数的组分：
TPR 40-50份、丁二烯4-5份、硅粉0.5-1.8份、变性淀粉15-25份、稳定剂9-15份、填充油80-120份。
2.如权利要求1所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，包括下述重量分数的组分：
TPR 45份、丁二烯4.8份、硅粉1.3份、变性淀粉20份、稳定剂10份、填充油100份。
3.如权利要求1或2所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，所述变性淀粉为交联淀粉。
4.如权利要求1或2所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，所述稳定剂为环氧大豆油、钙锌稳定剂中的一种或两种组合。
5.如权利要求4所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，所述稳定剂由环氧大豆油和钙锌稳定剂组成，环氧大豆油和钙锌稳定剂的重量比为1.5∶2.4-3.7。
6.如权利要求1或2所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，所述填充油由环烷基油和石蜡基油组成，环烷基油和石蜡基油的重量比为4-7∶1。
7.如权利要求6所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具，其特征在于，所述环烷基油为环烷基橡胶油N4006，所述石蜡基油为石蜡基油PARA系列。
8.制备权利要求1-7任一项所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的工艺，其特征在于，步骤如下：
(1)将TPR和填充油置于搅拌机内充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为10-15分钟，然后置于单螺杆挤出机中，待用；
(2)将硅粉加入步骤(1)的单螺杆挤出机中，在单螺杆挤出机中混合20-30分钟，然后向加入丁二烯，继续混合10-15分钟后，移入双螺杆挤出机中，待用；
(3)将变性淀粉和稳定剂加入双螺杆挤出机中混合均匀后，控制双螺杆挤出机内的温度为140-150℃，挤出的材料即为TPR软胶材料，将TPR软胶材料注入玩具模具中，冷却、脱模后获得的TPR软胶材料玩具。
9.如权利要求8所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，其特征在于，在步骤(1)中，搅拌时间为12分钟。
10.如权利要求8所述的阻燃耐高温的TPR软胶材料玩具的制备工艺，其特征在于，在步骤(2)中，加入硅粉后的混合时间为25分钟，加入丁二烯后的混合时间为12分钟。
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