CN115926281A - 高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体tpe材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子技术领域,具体涉及高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料及制备方法,由极性热塑性弹性体0‑100份、非极性热塑性弹性体0‑100份、增容剂5‑30、扩链剂0.3‑5份、耐候剂0.2‑2份、其他助剂0.5‑3份按重量份组成。本发明方法制得的热塑性弹性体TPE材料具有高回弹性、超耐候、高耐磨性、可包覆PP、PS、ABS、PC、PC/ABS、PMMA、PA、PBT等不同树脂基体骨架等优点,使得注塑型热塑性弹性体TPE材料在汽车大型内饰件,如仪表板蒙皮、门板蒙皮、转向柱护套蒙皮、座椅蒙皮、方向盘蒙皮等领域更好的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域,具体涉及高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料及制备方法。
背景技术
热塑性弹性体TPE(Thermoplastic Elastomer)材料是具有硬段(结晶相)和软段(非晶相)一种线型嵌段共聚物,兼具传统硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性等优异性能,又具备热塑性材料易加工性等特点。且TPE软硬段可调,设计自由,备受人们的青睐,在汽车工业、电子电器、电线电缆等领域具有广阔的应用前景。
目前,市场上主要的热塑性TPE材料,大部分是由杜邦、陶氏、埃克森美孚、SK化学、三井化学、帝斯曼、Polyone等国际公司生产制造,反观国内,尽管国内生产热塑性弹性体TPE材料的厂家有很多,但大多都集中于中低端TPE市场的材料开发。运用注塑成型工艺,开发替代搪塑工艺和阴模吸塑工艺的新型TPE蒙皮材料,以及满足不同极性骨架材质的双色注塑可包覆蒙皮材料,特别是高流动型TPE材料,满足1.0mm壁厚大型仪表板、门板上装蒙皮制品的注塑成型要求,对TPE材料开发带来新的挑战,为提升TPE材料流动性,通常需要添加大量低分子量的增塑剂,同TPE基体树脂相容性差,使用过程中往往出现增塑剂析出、发粘、老化失效等缺陷,且增塑剂的添加也会带来材料回弹性变差、机械强度下降明显,不耐划、包覆黏结力低等应用缺陷,限值TPE在汽车软内饰上的应用。
发明内容
针对于现有技术,本发明提供了一种高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料及其制备方法;本发明方法制得的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料,应用于注塑的汽车仪表板蒙皮、门板蒙皮、转向柱护套蒙皮、座椅蒙皮、方向盘蒙皮等。
本发明的技术方案为:一种高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料,包括以下按重量份的原料:
在一些公开中,所述的极性热塑性弹性体为聚酯类弹性体、聚酰胺类弹性体、聚氨酯类弹性体、聚丙烯酸酯类中的至少一种。
在一些公开中,所述的非极性热塑性弹性体为聚苯乙烯类弹性体、聚烯烃类弹性体、聚硅氧烷类弹性体中的至少一种。
在一些公开中,所述的增容剂为不饱和石油树脂;优选的,不饱和石油树脂为C9石油树脂、C8石油树脂、C5石油树脂中的至少一种。
在一些公开中,所述的扩链剂为双恶唑啉类、环氧类、硅氧烷类扩链剂中的至少一种。
在一些公开中,所述的耐候剂为反应性紫外吸收剂。
在一些公开中,还包括其他助剂,其他助剂为润滑剂、抗氧剂、着色剂中的至少一种;其他助剂重量份为0.5-3份;优选的,
润滑剂为硬脂酸钙;
抗氧剂为亚磷酸酯168、受阻酚1010中的至少一种;
着色剂为黑色母。
在一些公开中,
在一些公开中,一种制备如上述的热塑性弹性体TPE材料的方法,包括以下步骤:
(1)按配比,将热塑性弹性体TPE材料、增容剂一起加入温度为70-120℃高速混合机中混合2-5分钟后冷却至20-50℃;
(2)加入扩链剂、耐候剂、其他助剂,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(3)将步骤(2)中混合好的物料投入长径比40:1-60:1的平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、冷却、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
在一些公开中,一种塑料制品,所述塑料制品包含由上述热塑性弹性体TPE材料制成的制品。
本发明具有如下有益效果:
1、本发明加入饱和石油树脂为流变助剂和TPE软硬相增容剂,在不依靠低分子增塑剂为流变提高助剂,增加流动性的情况下,大幅提升TPE材料流动性,实现薄壁大型蒙皮件注塑成型的要求,并利用其含有的不饱和键和芳环等强极性官能团,提高P-TPE与骨架的包覆黏结力,且具有长期使用无析出、无发粘等特性。
2、本发明加入双恶唑啉类、环氧类、硅氧烷等多官能团扩链剂,在TPE分子链上引入特殊的多官能团链段,有利于在基体内部形成三维网状空间结构,化学交联点的形成,在牵制无定形区TPE软段分子链段滑移的同时,为软段的大幅度伸长变形及弹性回复提供应力结点,进而提升P-TPE材料拉伸强度和韧性,赋予P-TPE材料更高的回弹特性和更好的耐磨特性和耐划伤特性。
3、本发明加入含有反应官能团的耐候剂,在挤出熔融改性过程中,被扩链剂牢牢锁在三维网络结构中,实现长期的耐候、无析出、无发粘特性,满足在汽车仪表板蒙皮、门板蒙皮、转向柱护套蒙皮、座椅蒙皮、方向盘蒙皮材料应用要求。
4、本发明以一定比例混合热塑性弹性体、增容剂、扩链剂、耐候剂、其他助剂,通过加工制得的热塑弹性体材料,其柔软度、爽滑感舒适,具有良好的力学性能和热学性能,且高回弹、超耐候、高耐磨、耐刮白、耐析出和可回收等优点;
5、本发明以一种合理的配方,在160-250℃挤出熔融温度、350-450r/min螺杆转速、-0.06~-0.1MPa真空下,经过长径比40:1-60:1的平行双螺杆挤出造粒,可获得整体性能优异热塑性弹性体TPE材料粒子。
具体实施方式
为更好理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步描述,以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例一:
本实施例中的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料是由下列原料按重量份组成:
针对于部分原料说明:
梯希爱B1511:梯希爱(上海)化成工业发展有限公司,产品编码:B1511,别名:1,3-双(4,5-二氢-2-恶唑基)苯;2,2'-(1,3-亚苯基)双(2-恶唑啉);
具体制备方法包括以下步骤:
(1)先将100份聚烯烃类热塑性弹性体、5份C9石油树脂增容剂在70-120℃高速混合2-5分钟,冷却到20-50℃,再将0.3份B1511扩链剂、0.2份R-455耐候剂、0.1份硬脂酸钙润滑剂、0.1份受阻酚1010抗氧剂、0.1份亚磷酸酯168抗氧剂、0.2份黑色母,加入混合机中,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(2)将(1)混合物料投入长径比40:1平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
实施例二:
本实施例中的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料是由下列原料按重量份组成:
针对于部分原料说明:
巴斯夫ADR-4440:是一种含有环氧官能团的反应性扩链剂,能与基体的反应基团(羟基、羧基、氨基、硫醚基等)发生接枝反应,形成支化结构,提高基体材料的机械性能、热性能、加工性能等;
具体制备方法包括以下步骤:
(1)先将100份聚酯类热塑性弹性体、15份C8石油树脂增容剂在70-120℃高速混合2-5分钟,冷却到20-50℃,再将2份ADR-4440扩链剂、1份R-455耐候剂、0.5份硬脂酸钙润滑剂、0.2份受阻酚1010抗氧剂、0.2份亚磷酸酯168抗氧剂、0.4份黑色母,加入混合机中,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(2)将(1)混合物料投入长径比40:1平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
实施例三:
本实施例中的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料是由下列原料按重量份组成:
针对于部分原料说明:
艾约塔Iota 105-1000:安徽艾约塔硅油有限公司,IOTA 105-1000;
具体制备方法包括以下步骤:
(1)先将100份聚苯乙烯类热塑性弹性体、30份C5石油树脂增容剂在70-120℃高速混合2-5分钟,冷却到20-50℃,再将5份Iota 105-1000扩链剂、2份R-455耐候剂、1份硬脂酸钙润滑剂、0.5份受阻酚1010抗氧剂、0.5份亚磷酸酯168抗氧剂、1份黑色母,加入混合机中,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(2)将(1)混合物料投入长径比40:1平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
实施例四:
本实施例中的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料是由下列原料按重量份组成:
针对于部分原料说明:
艾约塔Iota 105-1000:安徽艾约塔硅油有限公司,IOTA 105-1000;
具体制备方法包括以下步骤:
(1)先将100份聚酯类热塑性弹性体、100份聚苯乙烯类热塑性弹性体、25份C5石油树脂增容剂在70-120℃高速混合2-5分钟,冷却到20-50℃,再将5份Iota 105-1000扩链剂、2份反应性R-455耐候剂、0.5份硬脂酸钙润滑剂、0.5份受阻酚1010抗氧剂、0.5份亚磷酸酯168抗氧剂、1份黑色母,加入混合机中,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(2)将(1)混合物料投入长径比40:1平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
对比例:
本实施例中的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料是由下列原料按重量份组成:
针对于部分原料说明:
倍特50#:上海倍特化工有限公司,为C16-C31的正异构烷烃组成的液体混合物,密度:0.831-0.883g/cm3,闪点164-223℃;
艾约塔Iota 105-1000:安徽艾约塔硅油有限公司,IOTA 105-1000;
具体制备方法包括以下步骤:
(1)先将100份聚苯乙烯类热塑性弹性体、30份50#白油在70-120℃高速混合2-5分钟,冷却到20-50℃,再将5份Iota 105-1000扩链剂、2份R-455耐候剂、1份硬脂酸钙润滑剂、0.5份受阻酚1010抗氧剂、0.5份亚磷酸酯168抗氧剂、1份黑色母,加入混合机中,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(2)将(1)混合物料投入长径比40:1平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
将上述实施例1-4以及对比例制得的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料主要物性指标根据相关检测标准进行测试:熔融指数,按照ISO 1133方法,使用230℃,2.16Kg条件检测;硬度,使用ISO 868方法,加载10N负荷进行测试;拉伸强度和断裂伸长率,在1mm皮子上按照ISO 527方法裁1B样条,测试速率100mm/min;回弹性,按照ISO 4662方法进行测试;刮擦,按照GMW 14688方法,10N加载力,测试划伤前后明度变化,数据越大越差;耐磨性,按照GMW 3208方法,CS-10砂轮,500g负载力进行测试,等级越高越好;耐老化,按照SAEJ 2412方法,辐照强度(0.55±0.01)W/m2@340nm,辐照量1240.8kJ/m2;耐析出,按照PES11040方法,辐照强度40W/m2@(300-400)nm,辐照量70MJ,等级越高越好;粘结力,按照ASTMD412方法进行测试;检测结果如表1所示:
表1:实施例和对比例主要物性指标
如在本发明的制备组份中添加增容剂、扩链剂、耐候剂等功能助剂,使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。与现有技术相比,本发明具有如下优势:
1、本发明一方面以运用和基体相容性优异的不饱和石油树脂为流变助剂,并利用其含有的不饱和键和芳环等强极性官能团提高与骨架的包覆黏结力,添加双恶唑啉类、环氧类、硅氧烷等多官能团扩链剂,在TPE分子链上引入特殊的多官能团链段,在基体内部形成三维网状空间结构,化学交联点的形成,在牵制无定形区TPE软段分子链段滑移的同时,为软段的大幅度伸长变形及弹性回复提供应力结点,提升TPE材料拉伸强度和韧性,赋予TPE材料更高的回弹特性和更好的耐磨特性,且三维网状结构的形成,有利于锁住含有官能团的耐老化助剂,实现产品长期耐候、无析出、无发粘等特性,满足在汽车仪表板、门板、中央通道、方向盘、座椅等蒙皮材料应用要求。可实现对PP、PS、ABS、PC、PC/ABS、PMMA、PA、PBT等不同树脂基体骨架的包覆成型,提升了我国热塑性弹性体TPE材料的技术水平;运用现有的薄壁注塑成型技术来实现表皮制品的制备,同时材料表面极性大,在制品骨架、聚氨酯发泡层和表皮层粘结工序中,该材料与骨架或聚氨酯发泡层的粘结力强,省去常规工艺的火焰处理或涂胶处理表面极化改性工序环节;
2、本发明制备的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料未添加常规增塑剂,通过加入不饱和石油树脂为流变助剂和TPE软硬相增容剂,大幅提升TPE材料流动性,材料熔融指数在70g/10min以上,硬度在60Shore A左右,与PP、PS、ABS、PC、PC/ABS、PMMA、PA、PBT等不同树脂基体骨架的包覆粘结力强,通过注塑成型可制得大型薄壁软质内饰,如仪表板蒙皮、门板蒙皮、转向柱护套蒙皮、座椅蒙皮、方向盘蒙皮等,制得的产品厚度可达到1.0mm,且触感柔软舒适,能够在一定程度上改变现有汽车内饰的驾乘体验;
3、本发明制备的高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料由于扩链剂和耐候剂的加入,在基体内部形成三维网状空间结构,为大幅度伸长变形及弹性回复提供应力结点,进而提升P-TPE材料拉伸强度和韧性,赋予P-TPE材料更高的回弹特性和更好的耐磨特性和耐划伤特性,并实现长期的耐候、无析出、无发粘特性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:所述的极性热塑性弹性体为聚酯类弹性体、聚酰胺类弹性体、聚氨酯类弹性体、聚丙烯酸酯类中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:所述的非极性热塑性弹性体为聚苯乙烯类弹性体、聚烯烃类弹性体、聚硅氧烷类弹性体中的至少一种。
4.据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:所述的增容剂为不饱和石油树脂;优选的,不饱和石油树脂为C9石油树脂、C8石油树脂、C5石油树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:所述的扩链剂为双恶唑啉类、环氧类、硅氧烷类扩链剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:所述的耐候剂为反应性紫外吸收剂。
7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体TPE材料,其特征在于:还包括其他助剂,其他助剂为润滑剂、抗氧剂、着色剂中的至少一种;其他助剂重量份为0.5-3份;优选的,
润滑剂为硬脂酸钙;
抗氧剂为亚磷酸酯168、受阻酚1010中的至少一种;
着色剂为黑色母。
9.一种制备如权利要求7或8所述的热塑性弹性体TPE材料的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)按配比,将热塑性弹性体TPE材料、增容剂一起加入温度为70-120℃高速混合机中混合2-5分钟后冷却至20-50℃;
(2)加入扩链剂、耐候剂、其他助剂,在20-50℃下继续混合2-5分钟;
(3)将步骤(2)中混合好的物料投入长径比40:1-60:1的平行双螺杆挤出机中熔融,经挤出、冷却、造粒制得高回弹、超耐候、包覆型热塑性弹性体TPE材料;其中挤出机的机筒温度为160-250℃,螺杆转速为350-450r/min,真空度为-0.06~-0.1MPa。
10.一种塑料制品,其特征在于,所述塑料制品包含由权利要求1~8任一项所述热塑性弹性体TPE材料制成的制品。
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