CN116120699A - 一种tpe枕芯填充材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C08L53/00领域，具体为一种TPE枕芯填充材料及其制备方法，热塑性弹性体80‑120份，三元共聚物10‑30份，聚丙烯1‑5份，乙烯‑辛烯共聚物5‑10份，有机硅油20‑50份、交联剂0.1‑0.3份、助剂0.1‑1份，提供了一种TPE高弹、柔软填充枕芯材料及其制备方法，并对枕芯材料加工结构进行设计，使提供的枕芯填充材料具有良好的透气性、弹性和强度，在使用过程中能够很好地维持其形状并具有较好的舒适性；制备方法简单，成本较低，有助于实现大规模工业化生产；本发明所生产的枕芯材料，防虫、防菌、防霉、透气吸湿性好，轻盈、柔软、舒适、无过敏，无气味、易清洗、可回收、价格合理寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及C08L53/00领域，具体为一种TPE枕芯填充材料及其制备方法。
背景技术
从现代医学研究认为，人体的脊柱，从正面看是一条直线，但侧面看是具有三个生理弯曲的曲线，为了保护颈部的正常生理弯曲，维持人们睡眠时正常的生理活动，人们睡眠时必须采用枕头。枕头一般由枕芯和枕套两个部分构成，枕芯是枕头的填充材料，也是枕头的关键所在，随着科技的发展和新材料的不断涌现，市场上枕芯的材料也日益丰富。
随着人们生活水平的提高，生活节奏的加快，对睡眠的质量越来越重视，对枕头的要求也越来越高，中国专利CN111700453A公开了一种保健枕芯填充材料及制备方法，主要通过利用汉麻秆芯碎屑协同负氧离子陶瓷球以实现枕芯材料的吸湿透气、抗霉杀菌和保健功能，但是成产成本较高，不利于实现大规模工业化生产；目前市面上的枕芯通常采用植物(决明子，荞麦等)、乳胶、记忆棉、动物绒毛、丝、麻等材料，虽然这些材料具有各自的优点，但是无法兼顾满足现阶段人们对枕芯材料促进睡眠、防虫、防菌、防霉、透气吸湿性好、轻盈、柔软、无过敏，无气味、易清洗、可回收、价格合理、寿命长等实际使用需求。
热塑性弹性体TPE是一种具有橡胶的高弹性、高强度、高回弹性，又具有可塑加工特征的新型多功能环保材料。TPE具有环保安全无毒可回收，硬度范围广，着色性优良，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性优异，加工性能优越，无须硫化等诸多优点，广泛应用于家用电器、体育用品、日用品、汽车材料、医疗器械、建筑业和制鞋业等领域。中国专利CN113861611A公开了一种TPE发泡材料、制备方法及枕芯，通过以SEPS和聚烯烃弹性体为原料，提供一种可应用于枕芯的TPE发泡材料，但是TPE作为枕芯材料使用时，要求具有良好的弹性、强度、耐候性以及环保性能，同时也需要降低气味。
因此，本发明提供一种TPE高弹、柔软填充枕芯材料及其制备方法，并对枕芯材料加工结构进行设计，使提供的枕芯填充材料具有良好的透气性、弹性和强度，在使用过程中能够很好地维持其形状并具有较好的舒适性；制备方法简单，成本较低，有助于实现大规模工业化生产，这具有很高的应用价值。
发明内容
本发明一方面提供了一种TPE枕芯填充材料，按照重量份计，其制备原料至少包括：热塑性弹性体80-120份，三元共聚物10-30份，聚丙烯1-5份，乙烯-辛烯共聚物5-10份，石蜡油50-100份，有机硅油20-50份，交联剂0.1-0.3份，助剂0.1-1份。
作为一种优选的技术方案，所述热塑性弹性体选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-聚乙烯-聚丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的至少一种；优选的，所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)；
作为一种优选的技术方案，所述SEBS包括低分子量SEBS和高分子量SEBS；优选的，所述低分子量SEBS、高分子量SEBS的质量比为(1-2)：(0.8-1.8)；优选的，所述高分子量SEBS的甲苯溶液粘度(10wt％甲苯溶液，25℃)为800-3000cps。
所述低分子量SEBS的型号为G1652、G1643M、FG1901，所述高分子量SEBS的型号为G1651、E1818、G1641，所述低分子量SEBS、高分子量SEBS均为科腾牌，来源于美特高分子材料有限公司。
发明人在探究过程中发现，通过引入质量比为(1-2)：(0.8-1.8)的低分子量SEBS和高分子量SEBS，改善SEBS充油效果，使提供的TPE枕芯材料质量轻盈，尤其是当所述高分子量SEBS的甲苯溶液粘度(10wt％甲苯溶液，25℃)为800-3000cps时，保证体系具有良好的加工性能的同时，保证材料的力学性能，使提供的TPE枕芯填充材料在使用过程中能够很好地维持其形状。
作为一种优选的技术方案，所述三元共聚物选自三元共聚聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM)中的至少一种；优选的，所述三元共聚物为三元乙丙橡胶(EPDM)；作为一种优选的技术方案，所述SEBS、EPDM的质量比为10：(1-3)；
发明人发现，虽然通过采用SEBS配合高分子量SEBS可以保证体系的良好加工性能的同时使TPE枕芯材料具有较高的弹性，但是在使用过程中的使用舒适性有待提高，本发明中通过引入三元乙丙橡胶，协同SEBS提高TPE枕芯材料的弹性，发明人经过大量的创造性探究试验发现，尤其是当所述SEBS、EPDM的质量比为10：(1-3)时，显著改善TPE枕芯材料的耐温性能、耐磨性能，使提供的TPE枕芯材料在使用过程中具有较好的舒适性，材料表面光泽度和手感较好，这可能是由于体系中一定质量的EPDM经过氧化物进行动态交联后，形成的网状橡胶微结构有助于提高材料的耐温性能、耐磨性能，改善表面光泽度及手感，同时，由于EPDM分子结构内无极性取代基，分子间内聚能低，因此使提供的TPE枕芯填充材料可以在较宽的温度范围内保持柔顺性，在使用过程中能够维持其形状并具有较好的舒适性。
作为一种优选的技术方案，所述聚丙烯(190℃，2.16kG)的熔融指数为1-5g/10min；作为一种优选的技术方案，所述SEBS、PP、POE的质量比为100：(1-5)：(5-10)。
所述聚丙烯的牌号为S51655，购买自上海源叶生物科技有限公司；所述乙烯-辛烯共聚物的牌号为DOW9500，来源于东莞煜城塑化有限公司。
基于本发明体系，通过引入乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为1-5g/10min的聚丙烯以改善TPE枕芯填充材料的韧性，发明人在探究过程中发现，尤其是当SEBS、PP、POE的质量比为100：(1-5)：(5-10)使，体系的流动性较佳，SEBS、EPDM、PP、POE熔融共混体系稳定性好，有效提高TPE枕芯填充材料的韧性和吸湿透气性。
作为一种优选的技术方案，所述有机硅油为氨基化可接枝硅油，所述氨基化可接枝硅油的平均分子量为5000-50000；
作为一种优选的技术方案，所述石蜡油的平均分子量为300-1000，改善体系的流动度，改善TPE枕芯填充材料的手感爽滑性。
作为一种优选的技术方案，所述交联剂为过氧化物交联剂，优选的，所述过氧化物交联剂选自过氧化二异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷中的至少一种；优选的，所述过氧化物交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷，实现体系中EPDM的高效稳定交联，保证材料的综合性能。
作为一种优选的技术方案，所述助剂至少包括抗氧剂、光稳定剂；优选的，所述抗氧剂、光稳定剂的质量比为(0.1-0.5)：(0.1-0.5)；优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的组合，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为(1-2)：(1-2)；优选的，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；优选的，所述受阻胺类光稳定剂选自光稳定剂770、光稳定剂944、光稳定剂292、光稳定剂700、光稳定剂791、光稳定剂783；优选的，所述受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783，改善并提高TPE枕芯填充材料的光稳定性，延长材料的使用寿命。
本发明另一方面提供了一种TPE枕芯填充材料的制备方法，至少包括以下步骤：
(1)将EPDM与有机硅油、PP、白油按重量份混合后，在双螺杆挤出机中进行熔融共混；
(2)将SEBS与白油按重量份混合后，充分吸油12-15h；
(3)将步骤(1)所得的产物，加入交联剂于约170℃～220℃过双螺杆进行接枝硫化80-100s；
(4)将步骤(2)及步骤(3)所得的产物，加入POE、抗氧剂、光稳定剂，于170℃～220℃过双螺杆，成膜除味，熔融共混，得到TPE枕芯填充材料；
(5)将步骤(4)所得的产物，采用挤出设备，于约150℃～190℃经单螺杆挤出机挤吹，经切刀裁剪，得到挤出管型枕芯材料或挤出球型枕芯材料。
有益效果
1、本发明提供了一种TPE高弹、柔软填充枕芯材料及其制备方法，并对枕芯材料加工结构进行设计，使提供的枕芯填充材料具有良好的透气性、弹性和强度，在使用过程中能够很好地维持其形状并具有较好的舒适性；制备方法简单，成本较低，有助于实现大规模工业化生产。
2、本发明中通过引入质量比为(1-2)：(0.8-1.8)的低分子量SEBS和高分子量SEBS，改善SEBS充油效果，使提供的TPE枕芯材料质量轻盈，尤其是当所述高分子量SEBS的甲苯溶液粘度(10wt％甲苯溶液，25℃)为800-3000cps时，保证体系具有良好的加工性能的同时，保证材料的力学性能，使提供的TPE枕芯填充材料在使用过程中能够很好地维持其形状。
3、本发明中通过引入三元乙丙橡胶，协同SEBS提高TPE枕芯材料的弹性，尤其是当所述SEBS、EPDM的质量比为10：(1-3)时，显著改善TPE枕芯材料的耐温性能、耐磨性能，使提供的TPE枕芯材料在使用过程中具有较好的舒适性，材料表面光泽度和手感较好。
4、基于本发明体系，通过引入乙烯-辛烯共聚物和熔融指数为1-5g/10min的聚丙烯以改善TPE枕芯填充材料的韧性，尤其是当SEBS、PP、POE的质量比为100：(1-5)：(5-10)使，体系的流动性较佳，SEBS、EPDM、PP、POE熔融共混体系稳定性好，有效提高TPE枕芯填充材料的韧性和吸湿透气性。
5、本发明所生产的枕芯材料，防虫、防菌、防霉、透气吸湿性好，轻盈、柔软、舒适、无过敏，无气味、易清洗、可回收、价格合理寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的挤出管型TPE枕芯填充材料的实际产品图。
图2为本发明实施例2制备得到的挤出球型TPE枕芯填充材料的实际产品图。
具体实施方式
实施例1
本发明的实施例1一方面提供了一种TPE枕芯填充材料，按照重量份计，其制备原料包括：热塑性弹性体100份，三元共聚物20份，聚丙烯3份，乙烯-辛烯共聚物8份，石蜡油60份，有机硅油40份，交联剂0.2份，助剂0.6份。
所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)；
所述SEBS包括低分子量SEBS和高分子量SEBS；所述低分子量SEBS、高分子量SEBS的质量比为1.5：1.2。
所述低分子量SEBS的型号为G1652，所述高分子量SEBS的型号为G1651所述低分子量SEBS、高分子量SEBS均为科腾牌，来源于美特高分子材料有限公司。
所述三元共聚物为三元乙丙橡胶(EPDM)；所述SEBS、EPDM的质量比为10：2。
所述SEBS、PP、POE的质量比为100：3：8。
所述聚丙烯的牌号为S51655，购买自上海源叶生物科技有限公司；所述乙烯-辛烯共聚物的牌号为DOW9500，来源于东莞煜城塑化有限公司。
所述有机硅油为氨基化可接枝硅油，所述有机硅油为氨基化可接枝硅油，所述氨基化可接枝硅油的型号为8468，购买自江苏融点化工有限公司；
所述石蜡油的平均分子量为500。
所述交联剂为过氧化物交联剂，所述过氧化物交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷。
所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂；所述抗氧剂、光稳定剂的质量比为1：1；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的组合，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1：1；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783。
本发明的实施例1另一方面提供了一种TPE枕芯填充材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EPDM与有机硅油、PP、白油按重量份混合后，在双螺杆挤出机中进行熔融共混；
(2)将SEBS与白油按重量份混合后，充分吸油15h；
(3)将步骤(1)所得的产物，加入交联剂于约170℃～220℃过双螺杆进行接枝硫化90s；
(4)将步骤(2)及步骤(3)所得的产物，加入POE、抗氧剂、光稳定剂，于200℃过双螺杆，成膜除味，熔融共混，得到TPE枕芯填充材料；
(5)将步骤(4)所得的产物，采用挤出设备，于约180℃经单螺杆挤出机挤吹，经切刀裁剪，得到挤出管型枕芯材料。
实施例2
本发明的实施例2一方面提供了一种TPE枕芯填充材料，按照重量份计，其制备原料包括：热塑性弹性体100份，三元共聚物30份，聚丙烯5份，乙烯-辛烯共聚物10份，石蜡油70份，有机硅油50份，交联剂0.3份，助剂1份。
所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)；
所述SEBS包括低分子量SEBS和高分子量SEBS；所述低分子量SEBS、高分子量SEBS的质量比为1：1。
所述低分子量SEBS的型号为G1643M，所述高分子量SEBS的型号为E1818，所述低分子量SEBS、高分子量SEBS均为科腾牌，来源于美特高分子材料有限公司。所述三元共聚物为三元乙丙橡胶(EPDM)；所述SEBS、EPDM的质量比为10：3。
所述SEBS、PP、POE的质量比为100：5：10。
所述聚丙烯的牌号为S51655，购买自上海源叶生物科技有限公司；所述乙烯-辛烯共聚物的牌号为DOW9500，来源于东莞煜城塑化有限公司。
所述有机硅油为氨基化可接枝硅油，所述氨基化可接枝硅油的型号为8468，购买自江苏融点化工有限公司；
所述石蜡油的平均分子量为500。
所述交联剂为过氧化物交联剂，所述过氧化物交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷。
所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂；所述抗氧剂、光稳定剂的质量比为1：1；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的组合，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1：1；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述受阻胺类光稳定剂为光稳定剂783。
本发明的实施例2另一方面提供了一种TPE枕芯填充材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EPDM与有机硅油、PP、白油按重量份混合后，在双螺杆挤出机中进行熔融共混；
(2)将SEBS与白油按重量份混合后，充分吸油15h；
(3)将步骤(1)所得的产物，加入交联剂于约170℃～220℃过双螺杆进行接枝硫化90s；
(4)将步骤(2)及步骤(3)所得的产物，加入POE、抗氧剂、光稳定剂，于200℃过双螺杆，成膜除味，熔融共混，得到TPE枕芯填充材料；
(5)将步骤(4)所得的产物，采用挤出设备，于约180℃经单螺杆挤出机挤吹，经切刀裁剪，得到挤出球型枕芯材料。
对比例1
本发明的对比例1提供了一种TPE枕芯填充材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述SEBS、EPDM的质量比为15：1。
对比例2
本发明的对比例2提供了一种TPE枕芯填充材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述SEBS、PP、POE的质量比为100：1：1。
对比例3
本发明的对比例3提供了一种TPE枕芯填充材料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述SEBS不包括高分子量SEBS。
性能测试
1、参照国家标准GB/T22843-2009，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的硬度进行测试，测试结果见表1。
2、采用塑料比重测试仪，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的比重进行测试，测试结果见表1。
3、参照标准ISO37-2011，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的断裂伸长率进行测试，测试结果见表1。
4、参照标准ISO4662-2009，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的回弹率进行测试，测试结果见表1。
5、参照标准ASTM E 2149-2001，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的抗菌率进行测试，测试结果见表1。
6、参照标准GB/T5453，对实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的透气率进行测试，测试结果见表1。
表1实施例和对比例制备得到的TPE枕芯填充材料的性能测试结果。
Claims (10)
1.一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，按照重量份计，其制备原料至少包括：热塑性弹性体80-120份，三元共聚物10-30份，聚丙烯1-5份，乙烯-辛烯共聚物5-10份，石蜡油50-100份，有机硅油20-50份，交联剂0.1-0.3份，助剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述热塑性弹性体选自苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚乙烯-聚丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述三元共聚物选自三元共聚聚丙烯、三元乙丙橡胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为1-5g/10min；。
6.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述有机硅油为氨基化可接枝硅油。
7.根据权利要求6所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述氨基化可接枝硅油的平均分子量为5000-50000。
8.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化物交联剂。
9.根据权利要求1所述的一种TPE枕芯填充材料，其特征在于，所述助剂至少包括抗氧剂、光稳定剂。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种TPE枕芯填充材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
(1)将三元共聚物与有机硅油、聚丙烯按重量份混合后，进行在双螺杆挤出机中进行熔融共混；
(2)将热塑性弹性体与石蜡油按重量份混合后，充分吸油12-15h；
(3)将步骤(1)所得的产物，加入交联剂在170℃～220℃过双螺杆进行接枝硫化80-100s；
(4)将步骤(2)及步骤(3)所得的产物，加入乙烯-辛烯共聚物、助剂，于170℃～220℃过双螺杆，成膜除味，熔融共混，得到熔融共混材料；
(5)将步骤(4)所得的熔融共混材料，采用挤出设备，在150℃～190℃的条件下，经单螺杆挤出机挤吹，切刀裁剪，得到挤出管型枕芯材料或挤出球型枕芯材料。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116987398A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-11-03 | 北京旭华时代科技有限公司 | 一种可持续释放负氧离子的记忆枕芯材料及其制备方法与应用 |
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2022
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