CN114573938B - 一种与热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种与热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种与热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用。该热塑性弹性体材料组分按照重量份数包括：苯乙烯弹性体10‑30份；白油10‑30份；聚丙烯20‑40份；粘接改性剂5‑20份；填充物0‑30份。该热塑性弹性体材料与热熔胶具有较好的粘接力，并且具有合适的硬度。

Description

一种与热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于弹性体材料技术领域，特别涉及一种热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用。
背景技术
热塑性弹性体，简称TPE(Thermoplastic Elastomer)，橡胶、塑料、相容剂及填充等通过双螺杆挤出机共混生产的一种可热塑性的弹性体材料。目前，热塑性弹性体广泛被应用于汽车、家电、建筑、电线电缆等众多行业。
在实际应用中，遇到采用热熔胶粘接TPE制件与织物、铝板或铁板表面，由于TPE的表面极性较弱，配方中含有填充油等，导致TPE表面与热熔胶的粘接力较差。虽然可以通过提高PP以提高粘接力，但当PP比例较高时，TPE的硬度较高，已经失去其作为弹性体的舒适性、缓冲及降噪的应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种与热熔胶粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用，以克服现有技术中热塑性弹性体硬度不合适以及与热熔胶粘接力较差的缺陷。
本发明提供一种热塑性弹性体材料，所述热塑性弹性体材料组分按照重量份数包括：
所述粘接改性剂为丙烯基烯烃聚合物；
所述聚丙烯选自无规共聚PP与共聚PP和\或均聚PP的复配物。
优选地，所述热塑性弹性体材料组分按照重量份数包括：
优选地，所述苯乙烯弹性体包括SEBS和SEB的混合物；所述苯乙烯弹性体中SEB质量分数大于20％。根据凝胶渗透色谱仪，测试出SEBS和SEB的混合物中SEB的质量分数。
更优选地，所述苯乙烯弹性体中SEB质量分数为30％-80％。
优选地，所述白油包括环烷油、石蜡油中的一种或几种。
优选地，所述丙烯基烯烃聚合物包括丙烯均聚物、丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物中的一种或几种。丙烯基烯烃聚合物是无定形聚烯烃，是典型的饱和、低分子量丙烯基烯烃聚合物。
优选地，所述丙烯基烯烃聚合物软化点为130℃-150℃。软化点的测试标准为ASTMD6090-2017。
优选地，所述无规共聚PP与共聚PP和\或均聚PP的复配物为：质量比(2-5):1无规共聚PP和共聚PP的复配物、质量比(2-6):1无规共聚PP和均聚PP的复配物或者质量比(2-6):(1-2):1无规共聚PP、共聚PP和均聚PP的复配物。
优选地，所述填充物包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种或几种。
优选地，所述热塑性弹性体材料还包括添加剂0-10份。
优选地，所述添加剂包括抗氧剂、耐UV剂、矿粉中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂包括季戊四醇酯、亚磷酸酯、硫代二丙酸的二烷基酯中的一种或几种。
优选地，所述耐UV剂包括受阻苯甲酸酯类、苯并三唑类、二苯甲酮类中的一种或几种。
优选地，所述矿粉包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种或几种。
本发明还提供一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
将苯乙烯弹性体和白油混合，将得到的预混料与其他各组分混合，然后加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，得到热塑性弹性体材料。
优选地，所述将苯乙烯弹性体和白油混合是在常温下混合3-6h。
优选地，所述挤出温度为170-210℃，挤出过程的停留时间为50-100s。
本发明还提供一种热塑性弹性体材料在汽车、家电、建筑材料或电线电缆中的应用，例如用于汽车脚垫、家电密封条、建筑密封条、线缆绝缘料等。
本发明中，共聚PP或者均聚PP本身与热熔胶具有一定的相容性，但其强结晶性会减弱与热熔胶的粘接性能，共聚PP、均聚PP通过与无规共聚PP复配，降低体系的结晶性能，从而改善热塑性弹性体材料与热熔胶的粘接力。苯乙烯弹性体能够与PP分散均匀，进一步降低PP结晶，进而改善与被粘接物的粘接；而粘接改性剂丙烯基烯烃聚合物，进一步降低了体系的加工温度，提高了与被粘物的相容性，从而提高了粘接性。当苯乙烯弹性体包括SEBS和SEB的混合物，EB段与PP相容性更好，更容易形成共连续相，两者分散均匀，从而能够更好的与被粘接物表面进行粘接，并且由于同样分子量下两嵌段SEB的分子链结构，其端基分子链的活动空间相对于三嵌段SEBS更大，与被粘接物质接触的几率就更高，从而使得粘接性更好。
有益效果
本发明采用苯乙烯弹性体、聚丙烯和丙烯基烯烃聚合物的复配，可以显著提高热塑性弹性体材料与热熔胶的粘接力，并且保证热塑性弹性体材料具有合适的硬度(60A-90A)。当苯乙烯弹性体选用SEBS和SEB的混合物时，热塑性弹性体材料与热熔胶具有更好的粘接力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
试剂来源：
苯乙烯弹性体1：SEBS，G1651，科腾；
苯乙烯弹性体2：SEBS和SEB的混合物(SEB质量分数为85％)，其制备方法为：将二嵌段共聚物SEB(G1701，科腾)与三嵌段共聚物SEBS(G1651，科腾)以质量比85：15混合；
苯乙烯弹性体3：SEBS和SEB的混合物(SEB质量分数为25％，其制备方法为：将两嵌段共聚物SEB(G1701，科腾)与三嵌段共聚物SEBS(G1651，科腾)以质量比25:75混合；
苯乙烯弹性体4：SEBS和SEB的混合物(SEB质量分数为30％)，SEBS G1657，科腾；
苯乙烯弹性体5：SEBS和SEB的混合物(SEB质量分数为70％)，SEBS G1726，科腾；白油：日本出光，PW-90；
聚丙烯1：质量比3:1无规共聚PP和共聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PPRP346R；共聚PP，韩国SK，PP BX3900；
聚丙烯2：质量比4:1无规共聚PP和均聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PPRP346R，均聚PP，巴塞尔，PP HP500N；
聚丙烯3：质量比4:1:1无规共聚PP、共聚PP和均聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PP RP346R；共聚PP，韩国SK，PP BX3900；均聚PP，巴塞尔，PP HP500N；
聚丙烯4：质量比6:1无规共聚PP和共聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PPRP346R；共聚PP，韩国SK，PP BX3900；
聚丙烯5：质量比7:1无规共聚PP和均聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PPRP346R，均聚PP，巴塞尔，PP HP500N；
聚丙烯6：质量比1:3:1无规共聚PP、共聚PP和均聚PP的复配物，其中无规共聚PP，巴塞尔，PP RP346R；共聚PP，韩国SK，PP BX3900；均聚PP，巴塞尔，PP HP500N；
聚丙烯7：无规共聚PP，巴塞尔，PP RP346R；
聚丙烯8：共聚PP，韩国SK，PP BX3900；
聚丙烯9：均聚PP，巴塞尔，PP HP500N；
粘接改性剂1：丙烯基-乙烯共聚物，ESM，E1060PL，软化点140℃；
粘接改性剂2：丙烯基-乙烯共聚物，ESM，E1003，软化点120℃；
粘接改性剂3：丙烯基-乙烯共聚物，ESM，M1010，软化点153℃；
粘接改性剂4：乙烯-辛烯聚烯烃弹性体，POE ENGAGE 8150，陶氏化学；
粘接改性剂5：乙烯-丁烯聚烯烃弹性体，POE ENGAGE 7467，陶氏化学；
填充物：碳酸钙，市售；
添加剂：
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，市售；
实施例和对比例所用填充物(碳酸钙)和添加剂(受阻酚类抗氧剂)为同种市售产品。
热塑性弹性体材料的制备方法包括如下步骤：
按照表1、表2、表3中配比，将苯乙烯弹性体和白油低速混合(常温下混合3-6h)，将得到的预混料与其他各组分在高速混合器中混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，得到热塑性弹性体材料，其中挤出温度为170-210℃，整个挤出过程的停留时间为50-100s。
性能测试：
将热塑性弹性体材料在70-80℃的鼓风烘箱中干燥2～4小时，然后将干燥好的粒子在注塑成型机上制成标准样条用于如下测试：
(1)邵氏A硬度：按照ISO 7619-2010标准进行，采用邵氏A硬度计，砝码1kg，读数时间为15s；
(2)粘接力测试方法：将热塑性弹性体材料通过注塑的工艺制成2.0mm厚的150*40mm的矩形板，再将该矩形板与铝材质底板通过热熔胶粘接(热压温度150℃，热压时间2min)在一起。采用万能试验机，测试粘接力。测量并记录剥离过程中的力。数值越大，则剥离强度越大，当剥离力达到10.0N，则表明可以达到应用的要求。
表1实施例1-9配比(重量份数)
表2实施例10-18配比(重量份数)
表3对比例配比(重量份数)
由表1-3可知，对比例1不添加苯乙烯弹性体，对比例2不添加聚丙烯，对比例3仅添加无规共聚PP，对比例4仅添加共聚PP，对比例5仅添加均聚PP，对比例6添加乙烯-辛烯聚烯烃弹性体，对比例7添加乙烯-丁烯聚烯烃弹性体，对比例8不添加粘接改性剂，对比例1-8的剥离力均低于实施例1，且硬度不合适。由此可见，采用苯乙烯弹性体、聚丙烯和丙烯基烯烃聚合物的复配，可以显著提高热塑性弹性体材料与热熔胶的粘接力，并且保证热塑性弹性体材料具有合适的硬度(60A-90A)。
实施例1采用苯乙烯弹性体1，实施例2-5采用SEBS和SEB的混合物，实施例2-5的剥离力均高于实施例1，并且实施例4和5的剥离力高于实施例2和3。由此可见，苯乙烯弹性体选用SEBS和SEB的混合物，热塑性弹性体材料与热熔胶具有更好的粘接力，并且混合物中SEB含量在一定范围内，可以进一步提高热塑性弹性体材料与热熔胶的粘接力。
实施例1中粘接改性剂1软化点属于优选，实施例8中粘接改性剂2和实施例9中粘接改性剂3的软化点属于非优选，实施例1的剥离力比实施例8、实施例9更好，而这三个实施例的邵氏硬度差不多，都在合适硬度范围内，都满足实际需求。由此可见，粘接改性剂软化点的优选，使得材料具有更好的剥离力，同时保证了材料具有合适的硬度。

Claims (8)

1.一种热塑性弹性体材料，其特征在于，所述热塑性弹性体材料组分按照重量份数包括：
苯乙烯弹性体 10-30份；
白油 10-30份；
聚丙烯 20-40份；
粘接改性剂 5-20份；
填充物 0-30份；
所述粘接改性剂为丙烯基烯烃聚合物；其中丙烯基烯烃聚合物为丙烯均聚物、丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物中的一种或几种；所述苯乙烯弹性体包括SEBS和SEB的混合物；所述苯乙烯弹性体中SEB质量分数大于20%；所述聚丙烯选自无规共聚PP与共聚PP和或均聚PP的复配物；
所述无规共聚PP与共聚PP和或均聚PP的复配物为：质量比（2-5）:1无规共聚PP和共聚PP的复配物、质量比（2-6）:1无规共聚PP和均聚PP的复配物或者质量比（2-6）:（1-2）:1无规共聚PP、共聚PP和均聚PP的复配物。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述热塑性弹性体材料组分按照重量份数包括：
苯乙烯弹性体 12-25份；
白油 12-28份；
聚丙烯 23-35份；
粘接改性剂 8-15份；
填充物 2-15份。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述苯乙烯弹性体中SEB质量分数为30%-80%。
4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述白油包括环烷油、石蜡油中的一种或几种；丙烯基烯烃聚合物软化点为130℃-150℃。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述填充物包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种或几种；所述热塑性弹性体材料还包括：添加剂0-10份；所述添加剂包括抗氧剂、耐UV剂、矿粉中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5任一所述热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将苯乙烯弹性体和白油混合，将得到的预混料与其他各组分混合，然后加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，得到热塑性弹性体材料。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将苯乙烯弹性体和白油混合是在常温下混合3-6h；挤出温度为170-210℃，挤出过程的停留时间为50-100 s。
8.一种如权利要求1-5任一所述热塑性弹性体材料在汽车、家电、建筑材料或电线电缆中的应用。
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