CN112266565A - 一种抗菌环保阻燃弹性体及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌环保阻燃弹性体及其制备方法与应用。本发明的抗菌环保阻燃弹性体包含以下原料：苯乙烯类热塑性弹性体、填充油、聚苯醚树脂、聚烯烃树脂、烯烃基弹性体、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂、阻燃剂、加工助剂。本发明的抗菌环保阻燃弹性体在满足UL94 V0阻燃性能的前提，通过抗菌剂和SEBS‑g‑MAH相容剂的共同作用下，赋予了材料优良的抗菌性能，使材料耐老化和卫生清洁方面具有更好的效果，其材料综合性能优异，制备工艺简单，值得推广应用。

Description

一种抗菌环保阻燃弹性体及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及弹性体制备领域，具体涉及一种抗菌环保阻燃弹性体及其制备方法。
背景技术
苯乙烯类热塑性弹性体是一种具备塑料和橡胶特性的弹性体材料。而氢化苯乙烯-丁二烯共聚物(SEBS)是SBS经过加氢处理后的产物，具有更优异的耐老化性能，以及良好的力学性能。
目前市面上针对软硬度合适的材料多为PVC和TPU材料，PVC中案由卤素，随着社会的发展，人们对环保理念的追求以及行业的发展趋势，PVC基材正逐渐被替代；而TPU的耐温性较差，容易出现开裂等情况。苯乙烯类热塑性弹性体具有硬度范围广，力学性能、耐温耐候性能优越，易着色等优点，通过改性后达到环保和阻燃方面的要求，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足而提供一种具有优异的阻燃性能和良好的力学性能的抗菌环保阻燃弹性体及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种抗菌阻燃弹性体，主要由以下质量份的原料制备而成：
Figure BDA0002728427610000011
上述抗菌环保阻燃弹性体的原料中，聚烯烃弹性体能降低产品的硬度，增加产品的弹性；填充油可以改善氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的加工，同时还可以调节材料的软硬度；聚丙烯树脂可有效增加产品的拉伸强度；聚酯类弹性体具有优良的弹性和韧性，可增强产品的拉伸强度与断裂伸长率；聚烯烃弹性体和阻燃剂能协同阻燃；马来酸酐接枝SEBS相容剂能够促进树脂与阻燃剂、抗菌剂等的相容性，提高产品的耐刮擦性能、力学性能以及抗菌性能。上述抗菌环保阻燃弹性体在上述特定配比的原料的作用下除能满足UL94V0的阻燃要求外，还具有抗菌性、柔软性、耐高低温、气味低等优点，如
适用于汽车内饰件中的软质部件。
优选的，所述抗菌环保阻燃弹性体，所述原料还包括20～45质量份碳酸钙、1～3质量份加工助剂。
优选的，所述碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、活性纳米碳酸钙中的至少一种。
优选的，所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂中的至少一种。
优选的，所述润滑剂为聚二甲基硅氧烷、脂肪酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、石蜡中的至少一种。
润滑剂起到促进配方各组分在双螺杆挤出机分散的作用，减少原料与机器设备的摩擦，并能改善产品的表面手感。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；更优选的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂245、264、300、702、703、1010、1024、B215、B225、B900、B911、DLTDP、DSTDP中的至少一种；亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、626、627、P-EPQ中的至少一种；进一步优选的，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂混合组成的复配物，如可选自抗氧剂B215。
添加抗氧剂能够防止配方各组分在双螺杆挤出机中加工时分解，同时提高产品的使用寿命。
优选的，所述光稳定剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、丙烯腈衍生物类、受阻胺类光稳定剂中的至少一种；进一步优选的，光稳定剂为UV-P、UV-326、UV-327、UV-329、UV-531、UV-622、UV-770、UV-783、UV-944中的至少一种。
优选的，所述着色剂为钛白粉、炭黑、色粉中的至少一种。
优选的，所述氢化苯乙烯-丁二烯共聚物(SEBS)为中低分子量的线型苯乙烯类弹性体材料，其中苯乙烯的质量百分比为18％～33％。
优选的，所述聚苯醚树脂的相对分子质量为25000～29000，特性粘度为33cm3/g～42cm3/g。
优选的，所述马来酸酐接枝SEBS相容剂的接枝率为0.5％～1.5％。
马来酸酐接枝相容剂能够促进树脂成分与阻燃剂成分的相容性，提高产品的耐刮擦性能及力学性能。
优选的，所述聚烯烃弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
优选的，所述填充油为石蜡基白油、环烷基柏油中的至少一种。
填充油可以改善SEBS的加工，同时还起到调节材料软硬度的作用，扩大产品的使用范围。
优选的，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
优选的，所述聚酯类弹性体为嵌段共聚酯，所述嵌段共聚酯中硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述嵌段共聚酯中软段为脂肪族聚酯。
优选的，所述聚酯类弹性体硬度小于45D(邵氏硬度)，熔融指数为5～20g/10min(230℃/10kg)。
优选的，所述阻燃剂为二乙基次磷酸铝、次磷酸铝、次磷酸锌、硼酸锌、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种。
更优选的，所述阻燃剂为二乙基次磷酸铝、次磷酸铝氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少两种。
在本发明中，聚苯醚树脂和复合阻燃剂进行配合使用。复合阻燃剂以气相阻燃作用为主，并有凝固相阻燃作用。而聚苯醚树脂能够形成致密的碳层，从而隔绝氧气，防止滴落现象的产生，使材料具备了优异的阻燃性能。
优选的，所述抗菌剂为无机纳米银离子、铝酸镁、氧化锌中的至少一种。
抗菌剂的添加可以有效改善热塑性弹性体在环境中受菌落污染的情况。
一种抗菌环保阻燃弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)取聚烯烃弹性体和填充油混合得到混合物A；
(2)将混合物A与氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚苯醚树脂、马来酸酐接枝SEBS相容剂、聚丙烯树脂、聚酯类弹性体、阻燃剂、抗菌剂、碳酸钙、加工助剂混合，得到混合物B；
(3)将混合物B通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到抗菌环保阻燃弹性体。
优选的，所述双螺杆挤出机的长径比为60:1，最高工作温度为230℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的抗菌环保阻燃弹性体具有柔软、耐高低温、耐候、低气味、抗UV等优点。
(2)本发明的抗菌环保阻燃弹性体具备UL94V0的阻燃性能，并通过加入抗菌剂和SEBS-g-MAH相容剂，使得材料具有较好的抗菌效果。
(3)本发明的抗菌环保阻燃弹性体制备工艺简单，综合性能优异，使用范围广，适用于汽车脚垫、座椅护板包胶等汽车内饰件的软质部件，同时也适用于家用弹性体产品或塑料产品的外被料。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的，技术方案和优点，下面将结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1-4以及对比例1-3所用原料如下：
Figure BDA0002728427610000041
Figure BDA0002728427610000051
其中，苯乙烯类弹性体为聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)三嵌段共聚物，苯乙烯含量为31％；聚苯醚树脂为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(PPE)，其特性粘度35cm3/g。
实施例1
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS 20份、乙烯-丙烯共聚物10份、石蜡基白15份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂10份、聚酯类弹性体(TPEE)0份、氰尿酸三聚氰胺10份、二乙基次膦酸铝15份、氧化锌抗菌剂0份、银离子抗菌剂0.5份、轻质碳酸钙0份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份。
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯乙烯类热塑性弹性体与填充油进行高速搅拌混合，得到充油后的苯乙烯类热塑性弹性体；
(2)将充油后的苯乙烯类热塑性弹性体与其它成分进行高速搅拌混合，得到混合后的物料；
(3)将混合后的物料倒入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
双螺杆挤出机的长径比是60:1；各温区设定温度为：180℃，210℃，230℃，230℃，230℃，230℃，225℃，225℃，225℃，225℃，220℃，220℃，220℃，220℃，215℃。主机转速420r/min。
实施例2
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEB10份、乙烯-丙烯共聚物15份、石蜡基白油10份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂5份、聚酯类弹性体(TPEE)15份、氰尿酸三聚氰胺10份、二乙基次膦酸铝15份、氧化锌抗菌剂0.1份、银离子抗菌剂0.4份、轻质碳酸钙0份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
实施例3
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS10份、乙烯-丙烯共聚物5份、石蜡基白油5份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂15份、聚酯类弹性体(TPEE)20份氰尿酸三聚氰胺10份、二乙基次膦酸铝15份、氧化锌抗菌剂0.25份、银离子抗菌剂0.25份、轻质碳酸钙0份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
实施例4
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS10份、乙烯-丙烯共聚物20份、石蜡基白油15份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂0份、聚酯类弹性体(TPEE)10份、氰尿酸三聚氰胺10份、二乙基次膦酸铝15份、氧化锌抗菌剂0.4份、银离子抗菌剂0.1份、轻质碳酸钙0份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份。
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
实施例5
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS 10份、乙烯-丙烯共聚物5份、石蜡基白油10份、聚苯醚树脂(PPE)10份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂10份、聚酯类弹性体(TPEE)5份、焦磷酸三聚氰胺5份、次磷酸铝10份、纳米银离子0.1份、重质碳酸钙20份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份。
其中苯乙烯类弹性体为聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)三嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯含量为18％；聚苯醚树脂为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(PPE)，相对分子质量为25000，特性粘度为33cm3/g；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
实施例6
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS 40份、乙烯-丙烯共聚物15份、石蜡基白油40份、聚苯醚树脂(PPE)30份、PP-g-MAH相容剂10份、聚丙烯树脂30份、聚酯类弹性体(TPEE)10份、三聚氰胺聚磷酸盐20份、氢氧化镁20份、纳米银离子0.3份、铝酸镁0.3份、活性纳米碳酸钙45份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份、硅酮母粒2份。
其中苯乙烯类弹性体为聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)三嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯含量为33％；聚苯醚树脂为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(PPE)，相对分子质量为29000，特性粘度为42cm3/g；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
对比例1
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS 20份、乙烯-丙烯共聚物5份、石蜡基白油15份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂15份、聚酯类弹性体(TPEE)0份、氰尿酸三聚氰胺10份、二乙基次膦酸铝15份、氧化锌抗菌剂0.5份；银离子抗菌剂0份；轻质碳酸钙0份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法参考实施例1。
对比例2
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS20份、乙烯-丙烯共聚物10份、石蜡基白油15份、聚苯醚树脂(PPE)15份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂10份、聚酯类弹性体(TPEE)0份；氰尿酸三聚氰胺0份、二乙基次膦酸铝0份、氧化锌抗菌剂0.5份、银离子抗菌剂0份、轻质碳酸钙25份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份。
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯乙烯类热塑性弹性体与填充油进行高速搅拌混合，得到充油后的苯乙烯类热塑性弹性体；
(2)将充油后的苯乙烯类热塑性弹性体与其它成分进行高速搅拌混合，得到混合后的物料；
(3)将混合后的物料倒入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
双螺杆挤出机的各温区设定温度为：150℃，180℃，205℃，205℃，205℃，205℃，200℃，200℃，200℃，200℃，195℃，195℃，195℃，195℃，190℃。主机转速420r/min。
对比例3
一种抗菌环保阻燃弹性体，包括以下质量份的原料：
SEBS20份、乙烯-丙烯共聚物10份、石蜡基白油15份、聚苯醚树脂(PPE)0份、PP-g-MAH相容剂3份、聚丙烯树脂10份、聚酯类弹性体(TPEE)0份、氰尿酸三聚氰胺0份、二乙基次膦酸铝0份、氧化锌抗菌剂0.5份、银离子抗菌剂0份、轻质碳酸钙40份、硅酮母粒0.5份、色粉0.5份、抗氧剂0.5份；
上述抗菌环保阻燃弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将苯乙烯类热塑性弹性体与填充油进行高速搅拌混合，得到充油后的苯乙烯类热塑性弹性体；
(2)将充油后的苯乙烯类热塑性弹性体与其它成分进行高速搅拌混合，得到混合后的物料；
(3)将混合后的物料倒入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
双螺杆挤出机的长径比是40:1；各温区设定温度为：150℃，190℃，200℃，200℃，200℃，200℃，195℃，195℃，195℃，190℃。主机转速220r/min。
效果例1
对实施例1～4和对比例1～3制备所得的抗菌环保阻燃弹性体进行性能测试，结果如表1所示。
表3实施例1～4和对比例1～3的性能测试结果
Figure BDA0002728427610000081
Figure BDA0002728427610000091
表1中金黄色葡萄球菌和大肠杆菌活性值是按照日本工业标准JIS Z2801进行测定；气味测试方法是参考国家标准GB/T 35773-2017进行测试得到的结果。
通过表1中的测试结果可知，本发明实施例所制得的抗菌环保阻燃弹性体材料，其硬度在80～90A，同时还具备了阻燃、低气味、耐高低温等性能要求，综合性能达到甚至优于聚氨酯类弹性体。因此本发明的抗菌环保阻燃弹性体适用于汽车脚垫、座椅护板包胶等汽车内饰件的软质部件，同时也适用于家用弹性体产品或塑料产品的外被料。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，主要由以下质量份的原料制备而成：
Figure FDA0002728427600000011
2.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述原料还包含20～45质量份碳酸钙、1～3质量份加工助剂。
3.根据权利要求2所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、活性纳米碳酸钙中的至少一种；
所述加工助剂为润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为线型苯乙烯类弹性体，所述氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中苯乙烯的质量百分比为18％～33％。
5.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述聚苯醚树脂的相对分子质量为25000～29000，特性粘度为33cm3/g～42cm3/g。
6.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述马来酸酐接枝SEBS相容剂的接枝率为0.5％～1.5％。
7.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种；
所述填充油为石蜡基白油、环烷基柏油中的至少一种；
所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯；
所述聚酯类弹性体为嵌段共聚酯，所述嵌段共聚酯中硬段为聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述嵌段共聚酯中软段为脂肪族聚酯。
8.根据权利要求1所述抗菌环保阻燃弹性体，其特征在于，所述阻燃剂为二乙基次磷酸铝、次磷酸铝、次磷酸锌、硼酸锌、氰尿酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝中的至少一种；
所述抗菌剂为无机纳米银离子、铝酸镁、氧化锌中的至少一种。
9.根据权利要求1～8任一项所述抗拒环保阻燃弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取聚烯烃弹性体和填充油混合得到混合物A；
(2)将混合物A与剩余原料混合均匀，得到混合物B；
(3)将混合物B通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到抗菌环保阻燃弹性体。
10.一种权利要求1～9任一项所述抗菌环保阻燃弹性体在制备汽车内饰件中的应用。
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