CN113817283B - 一种用于包胶pbt的tpe合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种用于包胶PBT的TPE合金材料及其制备方法。所述TPE合金材料包括以下重量份数的原料：氢化苯乙烯类弹性体：25‑40份，两嵌段苯乙烯类聚合物：10‑20份，增塑剂：20‑40份，聚酯热熔胶：20‑40份，相容剂：3‑6份，抗老化剂：0.1‑0.6份。该TPE合金材料与PBT相容性好、粘合性强。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种用于包胶PBT的TPE合金材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料具有高耐热性、高机械强度、较佳的绝缘性、耐磨性优良等优点，在电气和电子部件，汽车部件，机械部件，节能灯具等领域得到广泛应用。近些年，PBT的需求量也在呈增长趋势，是国民经济和支柱产业不可或缺的基础材料。PBT材料具有很高的刚性和硬度，手感不是很好，限制了其使用领域。
TPE弹性体软胶用于二次注塑，包胶射粘，止滑性好，且弹性触感佳，可以提升制品的触摸手感，增强握持性，TPE包胶多为聚酯非结晶材料，如PC、PMMA、PCTG等。如中国专利CN102558739 B公开了采用TPE合金材料包胶聚酯材料PCTG，TPE合金材料包括热塑性弹性体、工程塑料、相容剂等，解决了TPE二次注塑粘结PCTG粘结力差容易剥落的问题。PCTG属于非结晶物质，TPE类合金材料很容易破坏PCTG的表层分子，形成分子链的缠绕，但对于高结晶性、高熔点的PBT材料，热塑性弹性体和工程塑胶都具有较快的结晶速度和较高的熔点，很快定型，没有足够的能量与PBT表面形成熔接层，从而导致包胶效果差，因此该专利公开的TPE合金材料无法有效应用于PBT材料包胶。
PBT属于高熔点、高结晶性和极性很强的材料，未改性的TPE属于非极性材料，使得TPE材料很难粘合在PBT上。对于PBT的包胶，中国专利CN 109320895 A公开了用于PBT塑料包胶的TPE合金材料，该TPE合金材料由SEBS、增塑剂、聚氨酯弹性体、苯甲酸酐、相容剂等组成，能有效增强TPE包胶料和PBT塑料的粘结牢度；但是聚氨酯弹性体耐老化性能差，产品易变色，无法满足户外及对产品颜色要求高的应用；且TPU加工工艺参数对产品的性能影响大，加工过程中对热及水分敏感，容易降解，并造成产品表面有气痕。
因此，研究出能有效粘附PBT、并具有良好性能的TPE合金材料具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种与PBT相容性好、粘合性强的TPE合金材料及其制备方法。
本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：
一种用于包胶PBT的TPE合金材料，包括以下重量份数的原料：
氢化苯乙烯类弹性体：25-40份，
两嵌段苯乙烯类聚合物：10-20份，
增塑剂：20-40份，
聚酯热熔胶：20-40份，
相容剂：3-6份，
抗老化剂：0.1-0.6份。
作为优选，所述氢化苯乙烯类弹性体为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)，数均分子量为8-20万。例如美国科腾的G1654、巴陵石化的YH502、中国台湾台橡的SEBS6153、可乐丽的SEBS8004。
作为优选，所述两嵌段苯乙烯类聚合物为氢化苯乙烯/异戊二烯共聚物(SEP)，两嵌段含量为100％。例如巴陵石化的YH-4010、可乐丽的SEPTON 1020、美国科腾的G1726。
本发明以SEBS和SEP的复合物作为TPE合金材料的基体成分，二嵌段SEP的引入，提高了TPE合金材料的流动性，增加了材料的初粘力。加入的SEP要适量，过少，提高材料初粘力的效果不佳，但是SEP过量的话，则会使材料的强度变差，同时降低其粘合能力。
作为优选，所述增塑剂为白油，40℃下运动粘度为45-55mm2/s，优选为白油50#。
作为优选，所述聚酯热熔胶为低熔点聚酯热熔胶，其熔点≤140℃。如上海天洋的JCC-PES 3115，舜天的PES 3130M。实验表明，在材料中引入熔点＞140℃的聚酯热熔胶，对TPE合金材料与PBT材料的粘结性几乎无任何益处，而采用熔点≤140℃的低熔点聚酯热熔胶则可以大大提高TPE合金材料与PBT材料的粘结性，这是因为，低熔点聚酯热熔胶的引入极大降低了TPE合金材料的包胶注塑温度，在190℃-210℃区间内可以实现较长时间对PBT表面的缠结和浸润，且不会对PBT骨架造成损坏。
作为优选，所述相容剂为乙烯马来酸酐共聚物，马来酸酐(MAH)的含量≥3％。本发明采用乙烯马来酸酐共聚物(MAH≥3％)作为相容剂，在本发明的材料体系中具有更好的效果，有效增加体系的相容性和极性，避免了TPE合金材料的分层和提高了其对PBT材料的截面粘结能力。
作为优选，所述抗老化剂为光稳定剂和/或抗氧剂。本发明材料中添加抗老化剂以提高材料耐候性，以保证色彩的持久性，延长材料的使用寿命。本发明采用的光稳定剂为列举为UV3346、UV-3529、UV3853；本发明采用的抗氧剂可选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种，如四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、2,2'-硫代双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯](抗氧剂1035)、N,N`-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂1024)和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)。
本发明的另一个目的通过以下技术方案来实现：
一种用于包胶PBT的TPE合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氢化苯乙烯类弹性体和两嵌段苯乙烯类聚合物浸泡在增塑剂中，浸泡0.5-1h，再加入聚酯热熔胶、相容剂、抗老化剂，混合均匀；
S2、将步骤S1混合的原料加入螺杆挤出机中挤出造粒，得到TPE合金材料粒子。
作为优选，步骤S1的混合过程中，先200-500r/min，搅拌20-50s，然后600-800r/min，搅拌2-4min。
作为优选，螺杆挤出机主机转速为400-600r/min，各区域加工温度为180-240℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在SEBS弹性体中添加二嵌段SEP，二嵌段SEP的引入，提高了TPE合金材料的流动性，增加了材料的初粘力；
2、本发明以合适含量的SEBS和SEP的复合物作为TPE合金材料的基体成分，控制SEBS和SEP的含量可以更有效地提高TPE与PBT之间的粘合力；
3、本发明在TPE材料中引入低熔点的聚酯热熔胶(熔点≤140℃)，低熔点的聚酯热熔胶相对于高熔点的聚酯热熔胶具有更好的提高TPE合金材料与PBT材料的粘结性的效果；
4、本发明采用乙烯马来酸酐共聚物(MAH≥3％)作为相容剂，在本发明的材料体系中具有更好的效果，有效增加体系的相容性和极性，避免了TPE合金材料的分层和提高了其对PBT材料的截面粘结能力；
5、本发明的用于包胶PBT的TPE合金材料制备方法和工艺简单，易于操作，便于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表1所示。本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料由以下方法制备：
将YH502和YH-4010浸泡在白油50#中，搅拌均匀，浸泡时间为40min，再加入聚酯热熔胶JCC-PES 3115、相容剂M623XF、UV3346、抗氧剂1010和抗氧剂168，在混料机中混合均匀，先低速300r/min，进行40s，再高速600r/min，进行2min。将制备好的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到TPE合金材料粒子，主机转速为500r/min，各区域加工温度分别为180℃、200℃、220℃、220℃、230℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、225℃、210℃、200℃。
实施例2
本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表1所示。本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料由以下方法制备：
将SEBS8004和SEPTON 1020浸泡在白油50#中，搅拌均匀，浸泡时间为40min，再加入聚酯热熔胶PES 3130M、相容剂M623XF、UV3346、抗氧剂1010和抗氧剂168，在混料机中混合均匀，先低速400r/min，进行45s，再高速700r/min，进行4min。将制备好的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到TPE合金材料粒子，主机转速为400r/min，各区域加工温度分别为180℃、200℃、220℃、220℃、230℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、225℃、210℃、200℃。
实施例3
本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表1所示。本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料由以下方法制备：
将G1654和G-1726浸泡在白油50#中，搅拌均匀，浸泡时间为60min，再加入聚酯热熔胶JCC-PES 3115、相容剂M623XF、UV3346、抗氧剂1010和抗氧剂168，在混料机中混合均匀，先低速500r/min，进行30s，再高速800r/min，进行2min。将制备好的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到TPE合金材料粒子，主机转速为600r/min，各区域加工温度分别为180℃、200℃、220℃、220℃、230℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、225℃、210℃、200℃。
实施例4
本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表1所示。本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料由以下方法制备：
将SEBS6153和G-1726浸泡在白油50#中，搅拌均匀，浸泡时间为50min，再加入聚酯热熔胶JCC-PES 3115、相容剂M623XF、UV3346、抗氧剂1010和抗氧剂168，在混料机中混合均匀，先低速300r/min，进行45s，再高速650r/min，进行3min。将制备好的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到TPE合金材料粒子，主机转速为450r/min，各区域加工温度分别为180℃、200℃、220℃、220℃、230℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、225℃、210℃、200℃。
实施例5
本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表1所示。本实施例的用于包胶PBT的TPE合金材料由以下方法制备：
将YH502和YH-4010浸泡在白油50#中，搅拌均匀，浸泡时间为30min，再加入聚酯热熔胶PES 3130M、相容剂M623XF、UV3346、抗氧剂1010和抗氧剂168，在混料机中混合均匀，先低速250r/min，进行50s，再高速750r/min，进行3min。将制备好的原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到TPE合金材料粒子，主机转速为550r/min，各区域加工温度分别为180℃、200℃、220℃、220℃、230℃、240℃、240℃、240℃、235℃、230℃、225℃、210℃、200℃。
对比例1
对比例1的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表2所示，TPE合金材料的制备方法同实施例1。
对比例2
对比例2的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表2所示，TPE合金材料的制备方法同实施例1。
对比例3
对比例3的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表2所示，TPE合金材料的制备方法同实施例2。
对比例4
对比例4的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表2所示，TPE合金材料的制备方法同实施例2。
对比例5
对比例5的用于包胶PBT的TPE合金材料的原料成分及重量份如表2所示，TPE合金材料的制备方法同实施例2。
表1实施例1-5的TPE合金材料的原料配方
表2对比例1-5的TPE合金材料的原料配方
SEBS-MAH*：SEBS接枝马来酸酐为中国台湾李长荣Globalprene SEBS 9901；PP-MAH*：PP接枝马来酸酐为佳易容CMG5701。
将实施例1-5以及对比例1-5制备的TPE合金材料进行性能测试，结果如表所示，测试标准如下所示：
拉伸强度、断裂伸长率测试标准：GB/T 528，
撕裂强度：GB/T 529，
密度测试标准：GB/T1033，
硬度测试标准：GB/T 2411，
熔融指数测试标准：GB/T 3682，条件：210℃/2.16kg，
剥离强度测试标准：GB/T 7760，将PBT注塑成标准样条骨架，将TPE合金粒子在210℃下注塑粘合于PBT骨架上，测定剥离强度。
表3实施例1-5以及对比例1-5的TPE合金材料性能数据
从表2可以看出，本发明实施例1-5的TPE合金材料硬度可以实现40-80A的区间，满足客户对不同硬度的要求，且TPE合金材料具有较优的拉伸强度和撕裂强度。剥离实验中，实施例1-5的TPE合金材料与PBT骨架的剥离强度＞3.0KN/m，TPE的包胶粘合效果优越。
对比例1中未加入二嵌段SEP，拉伸强度和撕裂强度未发生明显变化，硬度略有提升，但熔融指数和剥离强度都大幅度下降，主要是SEP的缺席导致TPE合金材料的流动性下降，初粘力的丧失，导致剥离强度下降。对比例2中，SEP含量大于SEBS，表现出材料的拉伸强度、撕裂强度、剥离强度下降，表明控制SEBS和SEP的含量可以更有效地提高TPE与PBT之间的粘合力。对比例3中采用高熔点聚酯热熔胶JCC-PES 3160(Tm＝160℃)替代低熔点聚酯热熔胶，与实施例2比较发现，拉伸强度、撕裂强度和硬度略有提升，熔融指数下降，剥离强度大幅度下降，几乎无粘合性，主要是因为TPE合金在210℃包胶粘合时，高熔点的聚酯热熔胶不具备足够的时间对PBT表面进行缠结和浸润，无法贴合在PBT骨架表面。对比例4和对比文件5采用不同的马来酸酐接枝物替代乙烯马来酸酐共聚物(M623XF)，与实施例2相比，拉伸强度、撕裂强度、硬度变化不明显，但熔融指数和剥离强度都下降，表明本发明采用乙烯马来酸酐共聚物相比其它类型相容剂具有更好的效果。
最后应说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，这里无需也无法对所有的实施方式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种用于包胶PBT的TPE合金材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
氢化苯乙烯类弹性体：25-40份，
两嵌段苯乙烯类聚合物：10-20份，
增塑剂：20-40份，
聚酯热熔胶：20-40份，
相容剂：3-6份，
抗老化剂：0.1-0.6份；
所述氢化苯乙烯类弹性体为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物，数均分子量为8-20万；
所述两嵌段苯乙烯类聚合物为氢化苯乙烯/异戊二烯共聚物；
所述聚酯热熔胶的熔点≤140℃。
2.根据权利要求1所述的用于包胶PBT的TPE合金材料，其特征在于，所述增塑剂为白油，40℃下运动粘度为45-55mm2/s。
3.根据权利要求1所述的用于包胶PBT的TPE合金材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯马来酸酐共聚物，马来酸酐的含量≥3%。
4.根据权利要求1所述的用于包胶PBT的TPE合金材料，其特征在于，所述抗老化剂为光稳定剂和/或抗氧剂。
5.一种如权利要求1所述的用于包胶PBT的TPE合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将氢化苯乙烯类弹性体和两嵌段苯乙烯类聚合物浸泡在增塑剂中，浸泡0.5-1h，再加入聚酯热熔胶、相容剂、抗老化剂，混合均匀；
S2、将步骤S1混合的原料加入螺杆挤出机中挤出造粒，得到TPE合金材料粒子。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1的混合过程中，先200-500r/min，搅拌20-50s，然后600-800r/min，搅拌2-4min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，螺杆挤出机主机转速为400-600r/min，各区域加工温度为180-240℃。
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