CN114773768A - 一种tpe拉力圈材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TPE拉力圈材料及其制备方法，涉及热塑性弹性体技术领域，所述TPE拉力圈材料由以下重量份的原料制备而成：SEBS 100份、白油80～120份、PP 2～5份、POE 2～5份、抗氧剂0.1～0.5份、光稳定剂0.1～0.5份、硅酮1～3份；采用本发明制备的TPE材料加工而成的拉力圈具有安全无毒、触感柔软、着色性好的特点，不仅可以吸引消费者提升购买欲，改善消费者的直观使用感受，并且回弹性好，能够明显改善拉力圈的压缩永久变形性能，延长拉力圈的使用寿命，同时其制备工艺简单，无需硫化，因此有望成为未来拉力圈的主流加工材料。
Description
技术领域：
本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体涉及一种TPE拉力圈材料及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，健身活动越来越走进人们的生活，健身器材也越来越微型化、小型化，方便携带。环形拉力圈可以有效改善身体活动能力，塑造完美身体曲线，因此成为人们最喜爱的体育运动器材之一。当前市售拉力圈产品的材质主要是天然乳胶、合成乳胶或者纺织乳胶丝。但乳胶产品成本高，成型加工工艺复杂，生产期间对环境污染大，产品后期不可回收。
热塑性弹性体(简称TPE)是一种既具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可塑加工特征的材料。TPE不仅硬度范围广，安全无毒，而且有着优良的着色性、耐候性、抗疲劳性和耐温性，触感柔软，加工性能优越，无需硫化等诸多优点，因此作为一种新型的多功能环保材料，TPE适合作为拉力圈生产材料使用。本发明将提供一种TPE拉力圈材料的制备方法，利用该方法可以得到高性能的TPE拉力圈材料，满足拉力圈的使用需求。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种TPE材料的制备方法，利用该方法得到的TPE材料适用于加工生产拉力圈，不仅可以优化拉力圈的使用效果，延长拉力圈的使用寿命，还能解决现有拉力圈加工材料存在的加工成本高、加工污染性强等问题。
本发明的目的之一在于提供一种TPE拉力圈材料，由以下重量份的原料制备而成：
所述SEBS是由不同分子量和/或不同类型的SEBS组成的混合物。SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS具有优异的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高弹性，无需硫化即可加工使用，也可重复使用。
所述白油为分子量300-1000的石蜡油。
所述PP为挤出级聚丙烯。PP(聚丙烯)是丙烯通过加聚反应而成的聚合物，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。
所述POE为分子量分布窄的聚烯烃弹性体。POE(聚烯烃弹性体)是以茂金属为催化剂聚合得到的乙烯-辛烯共聚物，具有饱和脂肪链结构，其分子链上具有众多短支链，不带有活泼极性基团，结晶度第，使得POE具有高透光率、高韧性、高强度的物理机械性能。
所述抗氧剂为抗氧剂168与抗氧剂1010的混合物。在聚合物体系中添加少量的抗氧剂就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化。
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。光稳定剂能够屏蔽或吸收紫外线的能量，具有猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的。
所述硅酮为无载体硅酮母粒，优选烷基类无载体硅酮母粒。硅酮能改善聚合物体系的流动性和脱模性，还能增加塑料制品的爽滑性和手感。
上述TPE拉力圈材料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将SEBS与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
所述双螺杆造粒机的工作温度为170～220℃。
本发明还将上述技术方案中的100份SEBS替换为90份SEBS和10份聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)，目的是改善拉力圈的压缩永久变形性能。
本发明的目的之二在于提供一种TPE拉力圈材料，由以下重量份的原料制备而成：
所述聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)是以五氟烯丙基氟硫酸盐为单体经聚合反应后制得，数均分子量为(4.2-4.8)×104g/mol。
五氟烯丙基氟硫酸盐的分子式为：
上述TPE拉力圈材料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将SEBS、聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
所述双螺杆造粒机的工作温度为200～250℃。
本发明的有益效果是：采用本发明制备的TPE材料加工而成的拉力圈具有安全无毒、触感柔软、着色性好的特点，不仅可以吸引消费者提升购买欲，改善消费者的直观使用感受，并且回弹性好，能够明显改善拉力圈的压缩永久变形性能，延长拉力圈的使用寿命，同时其制备工艺简单，无需硫化，因此有望成为未来拉力圈的主流加工材料。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
以下实施例和对比例中使用的SEBS为美国科腾的G1650、G1651和G1654型SEBS混合物，三者质量比为1:1:1；白油为韩国双龙的150N型石蜡油；PP为上海石化的F800E型挤出级聚丙烯；POE为韩国LG的LC100型POE；硅酮为常州融点化工的RDMB-503型无载体硅酮母粒。
实施例1
| 原料 | 质量份数 |
| SEBS | 100份 |
| 白油 | 80份 |
| PP | 5份 |
| POE | 3份 |
| 抗氧剂168 | 0.3份 |
| 抗氧剂1010 | 0.1份 |
| 光稳定剂622 | 0.2份 |
| 硅酮 | 1份 |
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为170～220℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
实施例2
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为170～220℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
实施例3
| 原料 | 质量份数 |
| SEBS | 100份 |
| 白油 | 90份 |
| PP | 2份 |
| POE | 2份 |
| 抗氧剂168 | 0.2份 |
| 抗氧剂1010 | 0.3份 |
| 光稳定剂770 | 0.3份 |
| 硅酮 | 2份 |
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为170～220℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
实施例4
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS、聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为200～250℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
其中，聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)的合成方法为：将20g五氟烯丙基氟硫酸盐和0.2g偶氮二异丁腈加入50g甲苯中，加热至55℃反应2h，得到低聚物；再加入0.3g偶氮二异丁腈，加热至回流温度反应3h，减压蒸馏除去甲苯，干燥，得到聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)，熔点213-214℃。
对比例1
| 原料 | 质量份数 |
| SEBS | 85份 |
| 聚(五氟烯丙基氟硫酸盐) | 15份 |
| 白油 | 100份 |
| PP | 3份 |
| POE | 5份 |
| 抗氧剂168 | 0.2份 |
| 抗氧剂1010 | 0.2份 |
| 光稳定剂770 | 0.5份 |
| 硅酮 | 3份 |
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS、聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为200～250℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
其中，聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)的合成方法为：将20g五氟烯丙基氟硫酸盐和0.2g偶氮二异丁腈加入50g甲苯中，加热至55℃反应2h，得到低聚物；再加入0.3g偶氮二异丁腈，加热至回流温度反应3h，减压蒸馏除去甲苯，干燥，得到聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)，熔点213-214℃。
对比例2
| 原料 | 质量份数 |
| SEBS | 95份 |
| 聚(五氟烯丙基氟硫酸盐) | 5份 |
| 白油 | 100份 |
| PP | 3份 |
| POE | 5份 |
| 抗氧剂168 | 0.2份 |
| 抗氧剂1010 | 0.2份 |
| 光稳定剂770 | 0.5份 |
| 硅酮 | 3份 |
按照上述原料配比进行TPE拉力圈材料的制备，具体步骤如下：
(1)将SEBS、聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，双螺杆造粒机的工作温度为200～250℃，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
其中，聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)的合成方法为：将20g五氟烯丙基氟硫酸盐和0.2g偶氮二异丁腈加入50g甲苯中，加热至55℃反应2h，得到低聚物；再加入0.3g偶氮二异丁腈，加热至回流温度反应3h，减压蒸馏除去甲苯，干燥，得到聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)，熔点213-214℃。
分别采用上述实施例或对比例制备的TPE拉力圈材料经注塑成型工艺加工成拉力圈，内径32cm，宽度3cm，厚度0.5cm，注塑温度为180～220℃，并对拉力圈进行性能测试。
拉伸强度和拉断伸长率测试参照标准GB/T 528-2009，在25℃下使用拉力试验机，拉伸速率为500mm/min。
压缩永久变形测试参照标准GB/T 7759-1996，在25℃下使用压缩永久变形试验机，测试时间为48h。
测试5次，取平均值。结果见表1。
表1拉力圈的性能测试结果
| 拉伸强度/MPa | 拉断伸长率/％ | 压缩永久变形/％ | |
| 实施例1 | 13.8 | 620 | 12.5 |
| 实施例2 | 14.5 | 649 | 11.8 |
| 实施例3 | 13.2 | 607 | 13.4 |
| 实施例4 | 16.7 | 695 | 9.2 |
| 对比例1 | 16.1 | 684 | 9.8 |
| 对比例2 | 15.3 | 667 | 10.7 |
从表1可以看出，实施例4通过将100份SEBS替换为90份SEBS和10份聚(五氟烯丙基氟硫酸盐)，使拉力圈的拉伸性能和压缩永久变形性能得到显著提升；而结合对比例1和对比例2所制拉力圈的性能测试结果可知，当(五氟烯丙基氟硫酸盐)的质量占SEBS和(五氟烯丙基氟硫酸盐)总质量的10％时，拉力圈的拉伸性能和压缩永久变形性能最优。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种TPE拉力圈材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述SEBS是由不同分子量和/或不同类型的SEBS组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述白油为分子量300-1000的石蜡油。
4.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述PP为挤出级聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述POE为分子量分布窄的聚烯烃弹性体。
6.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168与抗氧剂1010的混合物。
7.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
8.根据权利要求1所述的TPE拉力圈材料，其特征在于：所述硅酮为无载体硅酮母粒，优选烷基类无载体硅酮母粒。
9.权利要求1-8任意一项所述的TPE拉力圈材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将SEBS与白油混合，充分吸油；
(2)将步骤(1)所得混合料和PP、POE、抗氧剂、光稳定剂、硅酮混合；
(3)将步骤(2)所得混合料经双螺杆造粒机挤出造粒，干燥，冷却，得到TPE拉力圈材料。
10.根据权利要求9所述的TPE拉力圈材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆造粒机的工作温度为170～220℃。
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