CN113801449A - 一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于玩具材料技术领域，公开了一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法。各原料重量份为：PLA 55‑60份，POE 15‑20份，纤维10‑15份，矿物填料10‑15份，相容剂3‑5份，抗氧剂0.2‑0.3份，环氧类扩链剂0.1‑1.5份，抗菌剂0.1‑0.5份。该热塑性弹性体材料以PLA为主基材，添加玻璃纤维来达到补强增韧的作用，可满足玩具的韧性，强度，抗变形的要求，也达到了可降解的环保目的；再加入相容剂改善相容性和分散性，经混料、挤出、造粒即得热塑性弹性体材料产品；制备方法简单，经改性的热塑性弹性体材料具有优良的机械性能和力学性能，同时可降解的能力也满足了环保的要求，应用效果好。

Description

一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法

技术领域

本发明属于玩具材料技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体玩具材料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的发展，消费结构转型升级，居民消费也由“生活型”逐步向“享受型”转型升级。对于玩具行业的发展也是一样，消费者对产品的性能要求越来越高，产品质量越来越重视。新型塑料材料不断涌现。由于孩童是玩具市场的主要消费群体，因此安全性能也越来越重要，如可降解，抗变形，耐咬力，耐热性等，因此，当今市场，对玩具材料的选用也越来越严苛和苛刻了。

塑胶玩具的原料就是一种由高分子合成树脂聚合物为主要成份，渗入各种辅助料或添加剂，在特定温度、压力下具有可塑性和流动性，可被模塑成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。市场上大部分生产的玩具塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。但其在可降解，抗变形，拉扭撕咬性能方面有所欠缺，不能很好地满足市场的需求。

发明内容

基于此，本发明提供一种具有可降解，抗变形性能较好的热塑性弹性体玩具材料及其制备方法，为了满足市场对需要。

一种热塑性弹性体玩具材料，由以下重量的组份组成：

其中PLA为基料，PLA是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，其得到的产品可以生物降解，是理想的绿色高分子材料。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性。

POE为聚乙烯辛烯共弹性体。具有窄的相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。其性能相比较于普通的热塑性弹性体，具有优异的柔韧性、拉伸强度、低温曲挠性及延展性、抗变形、弹性回复力、抗撕裂、抗冲击性能高和耐摩擦性能。为热塑性弹性体玩具材料提供高拉扭撕咬的力学性能作用。满足产品该方面的需求。

所述纤维采用以下物质的一种或几种：玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。来达到补强增韧的作用，可满足玩具的韧性，强度，抗变形的要求。

进一步地，所述玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

矿物填料采用碳酸钙或滑石粉中的至少一种。在热塑性弹性体玩具中主要起到补强、提高产品尺寸稳定性作用，可以降低配方成本。

相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。能够很好的解决PLA与POE之间的相容性的问题，提高了复合材料的综合性能。

所述抗氧化剂为三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)中的至少一种。

所述环氧类扩链剂ADR成分为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物，其官能团环氧基团能与羧基、胺基等进行反应，用于聚酯、聚酰胺的扩链改性。ADR扩链剂具有反应快，效果好，可直接在加工过程中加入的优点。通过添加扩链剂可引发PLA在加工过程中的扩链反应，提高交联度，进而提升大分子的相对分子质量。环氧官能化扩链剂由于具有安全无毒、工艺流程简单、反应快、效果好，可以显著提高共混物的熔体强度、力学性能，并通过改变聚合物的分子量和支化结构改变其热行为，同时还可以提高纳米粒子在基体中的分散程度，适合做玩具材料。

所述抗菌剂为叶绿素酮酸，广泛应用于糕点、饮料、糖果、冰淇淋等食品；作为医药原料，具有促进胃肠溃疡面的愈合、促进肝功能恢复、消炎、祛臭等功能；作为日用化工原料，大量应用于国内外各种绿色药物牙膏和化妆晶。对治疗牙周炎、口腔溃疡、祛除口臭具有明显疗效。具有消炎、清火、除口臭的特殊功效。

本发明还提供了一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂；将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料和抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述纤维，经挤出，获得挤出物料；

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

所述双螺杆挤出机的温度设置为180-240℃，主机转速为330-360r/min。

本发明具备以下有益效果：

本发明制备的一种热塑性弹性体材料，具有可回收性，较好的柔韧性、拉伸强度、抗变形和弹性回复力，且易于成型加工、制作简单，应用范围和市场也相当广阔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

实施例1：

一种热塑性弹性体玩具材料，由以下重量的组份组成：PLA 55份，POE 15份，玻璃纤维10份，矿物填料10份，相容剂3份，抗氧剂0.2份，环氧类扩链剂0.1份，抗菌剂叶绿素酮酸0.1份。

其中PLA为基料。

POE为聚乙烯辛烯共弹性体

玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

矿物填料采用碳酸钙。

相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。

本发明的抗氧化剂为三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。

环氧类扩链剂采用多官能团环氧树脂ADR 4368F扩链剂。

一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料和抗氧剂、扩链剂和抗菌剂。将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述玻璃纤维，经挤出，获得挤出物料；双螺杆挤出机的温度设置为180℃，主机转速为330r/min。

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

实施例2：

一种热塑性弹性体玩具材料，由以下重量的组份组成：PLA 58份，POE 17份，玻璃纤维12份，矿物填料12份，相容剂4份，抗氧剂0.2份，环氧类扩链剂0.3份，抗菌剂叶绿素酮酸0.3份。

其中PLA为基料。

POE为聚乙烯辛烯共弹性体

玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

矿物填料采用碳酸钙。

相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。

本发明的抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。

环氧类扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物，ADR4370，德国BASF公司

一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂。将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述玻璃纤维，经挤出，获得挤出物料；双螺杆挤出机的温度设置为200℃，主机转速为340r/min。

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

实施例3：

一种热塑性弹性体玩具材料，由以下重量的组份组成：PLA 60份，POE 15份，玻璃纤维10份，矿物填料10份，相容剂3份，抗氧剂0.2份，环氧类扩链剂1.0份，抗菌剂叶绿素酮酸0.3份。

其中PLA为基料。

POE为聚乙烯辛烯共弹性体

玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

矿物填料采用碳酸钙。

相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。

本发明的抗氧化剂为三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。

一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂。将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述玻璃纤维，经挤出，获得挤出物料；双螺杆挤出机的温度设置为220℃，主机转速为350r/min。

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

实施例4：

一种热塑性弹性体玩具材料，由以下重量的组份组成：PLA 60份，POE 20份，玻璃纤维12份，矿物填料12份，相容剂4份，抗氧剂0.2份，环氧类扩链剂1.5份，抗菌剂叶绿素酮酸0.5份。

其中PLA为基料。

POE为聚乙烯辛烯共弹性体

玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

矿物填料采用碳酸钙。

相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。

本发明的抗氧化剂为三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)。

一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂。将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述玻璃纤维，经挤出，获得挤出物料；双螺杆挤出机的温度设置为240℃，主机转速为360r/min。

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

产品优势如下：

PLA作为生物基材料，具有可回收性。加入POE弹性体和其它材料之后，得到的材料除具有可回收性以外，在柔韧性、拉伸强度、抗变形和弹性回复力方面也具有相当不错的性能。且易于成型加工、制作简单，应用范围和市场也相当广阔。

*将一定浓度的大肠杆菌液置于复合材料薄膜上光照培养24h，将菌液稀释转移下来，在固体培养基上涂布均匀培养24h，观察培养出来的细菌生长状况，计算复合材料的抗菌率。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热塑性弹性体玩具材料，其特征在于，由以下重量的组份组成：

2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述玻璃纤维采用ER-12-2000-910玻纤。

4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述矿物填料采用碳酸钙或滑石粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述相容剂采用PLA-g-TPU共聚物。

6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述抗氧化剂采用三(2、4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述环氧类扩链剂成分为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物，其官能团环氧基团能与羧基、胺基进行反应，用于聚酯、聚酰胺的扩链改性。

8.根据权利要求1所述的热塑性弹性体玩具材料，其特征在于：所述抗菌剂为叶绿素酮酸。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的热塑性弹性体玩具材料的制备方法，其特征在于，包括以下加工步骤：

步骤1)混料：按重量份称取所述PLA、POE、玻璃纤维、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂；将所述PLA、POE、相容剂、矿物填料、抗氧剂、环氧类扩链剂和抗菌剂投入混料机，经混匀得混合物料；

步骤2)挤出：将步骤1)中获得的所述混合物料加入双螺杆挤出机，并在所述双螺杆挤出机的玻纤口处均匀加入所述纤维，经挤出，获得挤出物料；

步骤3)造粒：将步骤2)中获得的所述挤出物料经冷却后，进行切粒、造粒，即得。

10.根据权利要求9所述的热塑性弹性体玩具材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的温度设置为180-240℃，主机转速为330-360r/min。