CN114213863A

CN114213863A - 一种耐高温玩具及其制备方法

Info

Publication number: CN114213863A
Application number: CN202111650032.2A
Authority: CN
Inventors: 陶先威
Original assignee: Dongguan Gangxin Industry Co ltd
Current assignee: Dongguan Gangxin Industry Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-03-22

Abstract

本发明公开一种耐高温玩具，包括以下重量分的组分：热塑性烯烃类弹性体60‑80份；水杨酸苯酯20‑35份；石蜡油10‑15份；磷酸钙载银10‑15份；乙烯基三乙氧基硅烷5‑12份；超支化聚氨酯丙烯酸酯10‑20份。本发明还公开一种耐高温玩具的制备方法，包括以下步骤：对磷酸钙载银进行预处理；将热塑性烯烃类弹性体、石蜡油和处理后的磷酸钙载银进行初步熔融混合，挤出，得到预混合物料；待预混合物料温度恒定后，将乙烯基三乙氧基硅烷、水杨酸苯酯、超支化聚氨酯丙烯酸酯和预混合物料进行二次充分混合；将二次混合至均匀的物料挤出，吹塑成型后脱模；对其表面进行紫外光处理，使其表面固化成膜，得到所需要玩具。本发明工艺简单，可以高效持续生产耐高温的玩具制品。

Description

一种耐高温玩具及其制备方法

技术领域

本发明涉及玩具技术领域，具体涉及一种耐高温玩具及其制备方法。

背景技术

近几年来，随着玩具在人类社会中经常被作为一种寓教于乐的物质，其有很多类别，包括认识性玩具、体育玩具、社会性玩具和科学玩具等。

从中国婴童用品市场规模来看，玩具行业中为中国婴童用品市场的主要构成部分。因为玩具有利于开发儿童智力，使孩子可以更好的认识外界事物，加强各种器官功能的协调作用。另外还能扩大儿童眼界，培养儿童观察力、想象力和思维能力，锻炼想象力的同时也可以增进情感认知。如新生儿的摇铃、牙胶等，都会采用热塑性弹性体材料进行制备。同时制成的玩具具有一定的强度，不易损坏，安全性好，倍受广大父母的消费需求。

婴幼儿玩具的需求增加的同时，对其材质要求也受到关注。如目前存在的问题有，玩具应该保证具有一定的耐高温性能，而且成型得到的制品不可以有尖锐的边缘。它的零件的组合要非常牢固，以免松脱造成儿童误食。此外TPE材料制成的玩具表面接口处要求满足表面顺滑，防止对幼儿皮肤划伤；也可以保证颜色鲜艳以吸引孩子的注意力。另外也需要解决制品表面抗菌性能差的特点；还得注意是否含有有害的化学物质成分，且不应使用易燃的材质。

综上所述，目前玩具的耐高温性能有待进一步提升，另外可以同步赋予婴幼儿玩具一些其他抗菌等特性，因此提出了一种耐高温玩具的制备，目的以提升其综合性能而广泛应用到玩具制造业中。

发明内容

本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种耐高温玩具及其制备方法，其工艺简单，容易操作，成本较低，适用于工业化应用，可以高效持续生产耐高温的玩具制品。

选用SBS为基材的TPE材料，加入石蜡油后，以保证制品表面有一定的吸油性也可以改善材料的加工性能，可以满足配色鲜艳的要求。另外聚丁二烯(TPB)微观构造系由硬链段间同结构的结晶部分与软链段任意形柔软部分相互构成的嵌段聚合物，解决了一般TPE不能用硫磺、过氧化物硫化的问题，从而改进了TPE的耐高温性能。此外，牙胶这类玩具经常会被宝宝含在口中，通过无机银系抗菌剂和水杨酸的添加赋予了制品的抗菌性和耐老化性。

这种耐高温玩具包括聚烯烃弹性体、石蜡油、无机银系抗菌剂、光稳定剂、偶联剂和分散剂。经过预混合、二次混合、挤出机将其熔融后输送到机头成型为管状型坯，之后合模，吹塑成型后脱模，冷却后得到制品。该方法制得的耐高温玩具较原来制品而言，耐高温性能、耐老化性、韧性等均有所提升，不仅仅可以应用在婴幼儿用具行业，也有望拓展到大众体育用具等方面。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种耐高温玩具，包括以下重量分的组分：

作为一种优选方案，所述热塑性聚烯烃类弹性体为乙烯类弹性体。

本发明还提供一种耐高温玩具的制备方法，包括以下步骤：

(1)抗菌剂预处理：将磷酸钙载银与苯磺酸钠进行研磨混合，然后放入水中制成水溶液，通过超声波使磷酸钙载银颗粒均匀分散，将水去除后得到处理后的磷酸钙载银；

(2)预混合：将热塑性烯烃类弹性体、石蜡油和处理后的磷酸钙载银按一定的质量份在挤出机中进行初步熔融混合，挤出，得到预混合物料；

(3)二次混合：待预混合物料温度恒定后，将一定质量份的乙烯基三乙氧基硅烷、水杨酸苯酯、超支化聚氨酯丙烯酸酯和预混合物料放入挤出机中进行二次充分混合；

(4)挤出吹塑成型：将二次混合至均匀的物料熔融偶联后挤出，在机头成型为管状型坯，吹塑成型后脱模，得到初级玩具体；

(5)成品制备：待初级玩具体冷却至室温后，对其表面进行紫外光处理，使其表面固化成膜，得到所需要玩具。

作为一种优选方案，预混合时，加入热塑性烯烃类弹性体、石蜡油和处理后的磷酸钙载银后，将挤出机的温度控制在150-240℃，螺杆的转速控制在400-500r/min，冷却水温度为55-65℃。

作为一种优选方案，当预混合物料温度恒定在180℃时，将一定质量份的乙烯基三乙氧基硅烷、水杨酸苯酯、超支化聚氨酯丙烯酸酯加入到预混合物料中进行二次混合。

作为一种优选方案，挤出吹塑成型时，挤出的温度控制在200-400℃，螺杆的转速控制为550-600r/min。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言：

(1)本发明采用聚烯烃类弹性体作为基材，在常温下成橡胶弹性，具有密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用等特点。在保证制品强度的同时也具有一定的吸油性，石蜡油的加入降低了材料的黏度，可以协同调控制品的硬度与加工温度。

(2)本发明选用无机银系物质来作为抗菌剂(如硅胶载银、磷酸钙载银)，满足了无毒的条件，降低了幼童口、鼻接触玩具的接触病菌的可能性。在生产加工之前，将其与苯磺酸盐混合处理后，溶解超声处理，可以保证其均匀分散在基体中。

(3)超支化聚氨酯丙烯酸酯不仅可以将水杨酸苯酯稳定分散，促使起到光稳定剂的作用，同时也赋予了样品紫外固化的性能，共同提高了制品的耐高温性能和耐老化性。

(4)本发明的原材料无毒无害，环保并且成本低，无论是针对婴幼儿群体亦或是成人，都有很大的应用价值与需求。此外，制备工艺简单，适用于工业化生产。

(5)本发明为一种耐高温玩具的制备，对于婴幼儿牙胶、摇铃等玩具的制备材料进行了功能改性，从而赋予原制品更优的性能。

为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：

附图说明

图1是本发明之实施例的玩具制备流程图；

图2是本发明的弹性体母料与偶联剂交联后聚合物分子间结构示意图；

图3是本发明的耐高温玩具内部填料分布示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做出更进一步的解释说明，此外本发明的保护范围不限于以下所述：

一种耐高温玩具，包括了以下重量份的组分：热塑性烯烃类弹性体60-80份，水杨酸苯酯为20-35份，超支化聚氨酯丙烯酸酯10-20份，石蜡油10-15份，磷酸钙载银10-15份，乙烯基三乙氧基硅烷5-12份。

实施例1

一种耐高温玩具的制备，具体包括了以下重量份的组分：热塑性烯烃类弹性体70份，水杨酸苯酯为25份，超支化聚氨酯丙烯酸酯15份，石蜡油12份，磷酸钙载银12份，乙烯基三乙氧基硅烷8份。

1.样品的制备：

(1)原料预处理：磷酸钙载银使用前，应先与易溶于水的苯磺酸钠进行研磨混合，之后超声分散后除去水。目的在于保证其在基体中分散均匀。

(2)预混合：分别将一定量的热塑性弹性体、处理后的磷酸钙载银和石蜡油进行初步熔融混合，挤出温度控制在150-240℃，转速为400-500r/min，冷却水温度为55-65℃。

(3)二次混合：待预混合物料温度恒定在180℃时，将预混合的物料与乙烯基三乙氧基硅烷、水杨酸苯酯和超支化聚氨酯丙烯酸酯进行二次充分混合。

(4)挤出吹塑成型：将二次混合后的物料进行熔融偶联后挤出，温度控制在200-240℃，转速为550-600r/min。

(5)脱模得到制品：在机头成型为管状型坯，吹塑成型后脱模，待其冷却后至室温后，对其表面进行紫外光固化后成膜，从而得到制品。

比较例1、比较例2、比较例3

比较例1、2、3：提供一种阻燃耐高温玩具，其制备方法与实施例1的制备方法大致相同，在此不再赘述，不同之处在于：

比较例1中热塑性苯乙烯类弹性体为80份；

比较例2中水杨酸苯酯为35份；

比较例3中磷酸钙载银为15份；

2.表征与测试

维卡软化温度是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。测试之前为了使得实验数据更具说服力，微卡软化温度的测试中压针头平端与负载杆应成直角，截面积为1mm²。试样厚度为6mm，宽和长为12mm，试样支撑面和受测面应平行，无凹痕等缺陷，升温速率为25℃/h。当压针头压入试样的深度(1±0.01)mm，针头刺入试样1mm深时，记下传感器的油浴温度即为试样的微卡软化温度。(测量标准为GB/T 1633-2000)

抗菌性能是衡量抗菌塑料性能的重要指标，应根据抗菌材料的外在形态、亲(疏)水性等，进行相关测试表征。采用贴膜法对制备的抗菌塑料板进行性能检测，选取、葡萄球菌与大肠杆菌为测试菌种，将抗菌塑料板制成40mm*40mm的样片，将空白样片作为参比片，准备30mm*30mm的聚乙烯膜作为覆盖膜。样片和覆盖膜在无水乙醇中浸泡50s后冲洗并干燥，滴上菌液并加上覆盖膜。在25℃条件下，培养两天，用洗脱液冲洗掉菌液，采用活菌计数法测定生存菌数，与参比片的菌落数进行对比。(测量标准为GB 15979-1995)

3.测试结果的比较与分析

从表中可以看出，在其他物料的量一定的情况下，实施例1与比较例1、比较例3相比，增加弹性体与磷酸钙载银的投料量，维卡软化温度基本保持不变；实施例1与比较例2相比可以得到，增加光稳定剂水杨酸苯酯的投料量，制品的耐热温度显著提高。

表1实施例与比较例的维卡软化温度

	实施例1	比较例1	比较例2	比较例3
					维卡软化温度/℃	60.8	61.5	75.3	61.1

由于抗菌剂磷酸钙载银质量分数加入，原样片对大肠杆菌和葡萄球菌的抑制率大幅增加，随着无机抗菌剂质量分数的增加，对菌体的抑制率也逐步增加。

表2无机抗菌剂质量分数与病菌抑制率的关系

抗菌剂质量分数/％	大肠杆菌抑制率/％	葡萄球菌抑制率/％
			0	0	0
1	88.3	79.6
			2	89.6	83.4
3	92.5	89.5
			4	95.8	93.7
5	99.8	95.2

本发明的优点如下：

(1)本发明采用的基料为烯烃类热塑性弹性体，选用的偶联剂中的硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此,当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。

(2)采用石蜡油作为增塑剂以降低基材的黏度，同时也能使制品表面顺滑，同时选用的SBS基材具有吸油的功能，二者配合使用，可以达到所需的加工条件。

(3)对无机抗菌剂进行预处理，即与苯磺酸钠研磨混合后置于水里进行分散，然后超声处理并除去水分，保证了其在基体中分散均匀。

(4)光稳定剂在基材中的稳定分散主要靠超支化聚氨酯丙烯酸酯，不仅仅可以作为良好的纳米颗粒分散剂，也可以保证制品可进行紫外光固化。

(5)这种方法制得的材料为耐高温的弹性体材料，可用于制备婴幼儿的玩具，除了耐高温性能优异外，还具有抗菌性、耐候性等，也可广泛应用于乐高等成人玩具制造业，环保的同时也能赋予制品多功能性，从而适用于生活中各个场合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种耐高温玩具，其特征在于，包括以下重量分的组分：

2.根据权利要求1所述的一种耐高温玩具，其特征在于，所述热塑性聚烯烃类弹性体为乙烯类弹性体。

3.一种权利要求1-2任一项所述的耐高温玩具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种耐高温玩具的制备方法，其特征在于，预混合时，加入热塑性烯烃类弹性体、石蜡油和处理后的磷酸钙载银后，将挤出机的温度控制在150-240℃，螺杆的转速控制在400-500r/min，冷却水温度为55-65℃。

5.根据权利要求3所述的一种耐高温玩具的制备方法，其特征在于，当预混合物料温度恒定在180℃时，将一定质量份的乙烯基三乙氧基硅烷、水杨酸苯酯、超支化聚氨酯丙烯酸酯加入到预混合物料中进行二次混合。

6.根据权利要求3所述的一种耐高温玩具的制备方法，其特征在于，挤出吹塑成型时，挤出的温度控制在200-400℃，螺杆的转速控制为550-600r/min。