CN112724348A - 一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其由98.7‑99.3％的聚醚酯型TPEE树脂，0.4‑1％的扩链剂，0.3‑0.4％的抗氧剂按照重量百分比组成，其中，所述扩链剂为二异氰酸酯类化合物。本发明中的耐热高粘聚醚酯弹性体组合物具有相对较低的添加量和较好的耐热特性，其熔体流动速率最低可达0.3g/10min(230℃/2.16kg)，熔体转矩最高可达24N·m。一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法通过双螺杆反应挤出，相比于转鼓增粘极大地缩短了后续处理时间，并且无需通热氮气，可连续生产，节能、便捷。

Description

一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子改性材料领域，具体涉及一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物及其制备方法。
背景技术
热塑性聚酯弹性体(TPEE)是热塑性弹性体(TPE)中的一种，又称聚酯橡胶，是一类含有聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软缎的线性嵌段共聚物。TPEE兼具橡胶的弹性和塑料的易加工特性，其软硬度范围可从25D到82D，设计自由度高。在低应变条件下，TPEE具有优异的耐疲劳性能，且滞后损失少，这一特点与高弹性相结合，使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料，独特的分子结构呈现的性能特点，使其广泛应用于汽车配件、光纤电缆、轨道交通、电子电器、生物材料、办公自动化设备以及家用电器设备外壳等领域。
专利CN102782030A公开了一种高熔融粘度聚酯或共聚酯组合物，其采用碳酸钠水溶液用以降低聚酯弹性体熔体流动速率，但是其熔体流动速率最低只达到1.7g/10min左右，并没有达到更低要求的熔体流动速率，同时碳酸钠添加量较高，为2％，其可引起组合物密度增大，对减重是不利的。专利CN103347945A公开了碳酸钠固体、苯酸钠等作为添加剂，提高熔体强度同时提高透光率，其熔体流动速率最低只能达到2.0g/10min，同时也会引起组合物密度增加问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物及其制备方法，通过添加二异氰酸酯类化合物提高聚醚酯弹性体组合物熔融粘度，并且不引起组合物密度增大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明第一个方面公开了一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其由98.7-99.3％的聚醚酯型TPEE树脂，0.4-1％的扩链剂，0.3-0.4％的抗氧剂按照重量百分比组成，其中，所述扩链剂为二异氰酸酯类化合物。
进一步的，所述聚醚酯型TPEE树脂的硬度为40-55D。
进一步的，所述聚醚酯型TPEE树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为 5-30g/10min。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯和4,4’-双(α,α—二甲基苄基)二苯胺中的至少一种。
进一步的，所述二异氰酸酯类化合物为环己烷二亚甲基二异氰酸酯。
本发明第二个方面公开了如第一个方面所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法，包括以下步骤：
按照配比将聚醚酯型TPEE树脂、扩链剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒制得所述耐热高粘聚醚酯弹性体组合物。
进一步的，所述双螺杆挤出机的料筒温度为220-240℃，螺杆转速为200-300r/min，真空度为-0.04～-0.1MPa。
进一步的，所述双螺杆挤出机的啮合快组合为中等剪切强度，螺杆组合为：其中塑化段45°/5/32，5块；分散分布段45°/5/32，3块；22/11L，1块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中将二异氰酸酯类化合物作为扩链剂，其中的异氰酸根可与羟基中的氢发生反应，故而起到扩链作用；特别的，环己烷二亚甲基二异氰酸酯不含苯环，在加工过程中不易氧化成醌，所以不易引起颜色发黄问题；同时，环己烷二亚甲基二异氰酸酯的环己烷六元环具有较高的热稳定性，所以其耐热性比脂肪类异氰酸酯类强；异氰酸酯与羟基的反应为亲点加成反应，环己烷和亚甲基均为供电基团，故而其反应活性相对于普通二官能度的异氰酸酯高，反应时间相对缩短，又不至于像三以上官能度有过高的反应活性而不易控制，更适合在双螺杆挤出机中进行反应挤出。由于二异氰酸酯类化合物为液体，密度相对较低，同时添加量较少，所以不会引起聚醚酯弹性体组合物密度增大。双螺杆反应挤出，相比于转鼓增粘极大地降低了设备的投入，无需通入热氮气，故而大大的降低了其成本投入和能源投入。
本发明中的耐热高粘聚醚酯弹性体组合物具有相对较低的添加量和较好的耐热特性，其熔体流动速率最低可达0.3g/10min(230℃/2.16kg)，熔体转矩最高可达24N·m。本发明制备的增粘聚醚酯弹性体组合物具有较高的熔体强度和熔融转矩以及较低的熔体流动速率，其熔体流动速率可＜1.0g/10min(230℃/2.16kg)，进一步的，最低可达0.3g/10min(230℃/2.16kg)。
本发明所使用的原料均来自市售，来源广泛。本发明可满足吹塑工艺，如汽车发动机空气管，万向轴防尘罩，涡轮增压软管等。一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法通过双螺杆反应挤出，相比于转鼓增粘极大地缩短了后续处理时间，并且无需通热氮气，可连续生产，节能、便捷。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下是实施例和对比例中各原料的具体信息：
组份A：聚醚酯弹性体
A1：牌号H40DMG，邵氏硬度40D，购自江阴和创弹性体科技有限公司；
A2：牌号H50DMG，邵氏硬度45D，购自江阴和创弹性体科技有限公司；
A3：牌号H55DMG，邵氏硬度55D，购自江阴和创弹性体科技有限公司；
组份B：扩链剂环己基二亚甲基异氰酸酯，HXDI，牌号X-600，购自万华化学集团股份有限公司；
组份C：抗氧剂，
C1：抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，牌号Irganox1098，购自德国巴斯夫；
C2：抗氧剂4,4’-双(α,α—二甲基苄基)二苯胺，牌号Naugard N445，购自科聚亚有限公司；
D：环氧扩链剂，牌号ADR4468，购自德国巴斯夫公司。
以下表1为实施例1-9中各组份的添加重量百分比：
表1 实施例中制备原料的组成
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
A1 99.3 99 98.7
A2 99.3 99 98.7
A3 99.3 99 98.7
B 0.4 0.6 1 0.4 0.6 1 0.4 0.5 1
C1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2
C2 0.2 0.3 0.2 0.3 0.2 0.3 0.2 0.2 0.3
以下为实施例1-9中聚醚酯弹性体组合物的制备方法：
S1：根据表1重量比将组份A、组份B和组份C混合均匀，得混合物料；
S2：将所述混合物料经过主喂料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒制得所述耐热高粘聚醚酯弹性体组合物；其中，所述双螺杆挤出机料筒温度230℃，螺杆转速为300r/min，真空度为-0.08MPa。
以下表2为对比例1-12中各组份的添加重量百分比：
表2 对比例1-12中制备原料的组成
Figure RE-GDA0002959746340000041
Figure RE-GDA0002959746340000051
以下为对比例1-12中聚醚酯弹性体组合物的制备方法：
S1：根据表2配比将组份A、组份D和组份C混合均匀，得混合物料；
S2：将所述混合物料经过主喂料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒制得所述耐热高粘聚醚酯弹性体组合物；其中，所述双螺杆挤出机料筒温度230℃，螺杆转速为300r/min，真空度为-0.08MPa。
对上述实施例1-9与对比例1-12制备的耐热高粘聚醚酯弹性体复合材料的熔体流动速率、熔体转矩、耐热色牢度等进行测试，其测试标准与测试结果分别如表3和表4所示。
表3 实施例中耐热高粘聚醚酯弹性体复合材料性能测试结果
Figure RE-GDA0002959746340000052
表4 对比例中聚醚酯弹性体复合材料性能测试结果
Figure RE-GDA0002959746340000053
Figure RE-GDA0002959746340000061
注：表3和表4中各测试项目的测试标准为
(1)熔体流动速率：GB/T 2408-2008；
(2)熔体转矩：GB/T 2406.2-2009；
(3)拉伸强度TS：ISO-527；
(4)拉伸断裂伸长率TE：ISO-527；
(5)色差ΔE：GB/T 2409，120℃/72h；
(6)熔体转矩：非标准测试法，其测试方法为利用转矩流变仪在230℃，20rpm下测量熔体的转矩。
从表3和表4中可看出，本发明实施例1～9制备的耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，具有较高的熔体转矩，最高可达25.8N·m，而未添加扩链剂增粘的对比例1-3中复合材料熔体转矩只有4.5N·m左右。实施例1-9中的复合材料熔体流动速率最低可达0.27g/10min，拉伸强度轻微增加，断裂伸长率有小幅度下降。而对比例中采用环氧扩链剂，在TPEE体系中，其熔体流动速率可达较低水平，但是熔体转矩最多仅为10.9N·m。此外，通过色差值的测试结果可以看出扩链剂HXDI相对于ADR 4468具有更好的耐热性，颜色变化较小，更适合用于耐高温制件中。
通过上述分析可以看出，本发明通过添加反应型扩链剂HXDI，可很好提高TPEE材料的熔体粘度，并且可提高材料的耐热性。尤其适合用于汽车CVJ防尘罩，发动机空气管和涡轮增压管。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其特征在于，其由98.7-99.3％的聚醚酯型TPEE树脂，0.4-1％的扩链剂，0.3-0.4％的抗氧剂按照重量百分比组成，其中，所述扩链剂为二异氰酸酯类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚醚酯型TPEE树脂的硬度为40-55D。
3.根据权利要求1所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚醚酯型TPEE树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为5-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和4,4’-双(α,α—二甲基苄基)二苯胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯类化合物为环己烷二亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比将聚醚酯型TPEE树脂、扩链剂和抗氧剂混合均匀，得到混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒制得所述耐热高粘聚醚酯弹性体组合物。
7.根据权利要求6所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的料筒温度为220-240℃，螺杆转速为200-300r/min，真空度为-0.04～-0.1MPa。
8.根据权利要求6所述的一种耐热高粘聚醚酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的啮合快组合为中等剪切强度，螺杆组合为：其中塑化段45°/5/32，5块；分散分布段45°/5/32，3块；22/11L，1块。
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