CN116589822A - 一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性弹性体，具体为一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体及其制备方法，由以下原料组成：基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂、矿物油和填充剂，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物至少一种。本发明以基材树脂、聚苯乙烯树脂和石油树脂为主料，辅以相容剂、矿物油和填充剂，制备出一种具有优良的粘合性、缩水性、耐磨性的热塑性弹性体，制备的弹性体磨块可显著提升全抛釉瓷砖产品的品质，无论理化性能还是外观性能，均优于现有同类产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体，具体为一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
弹性磨块又名抛釉磨块，可安装于普通的抛光机上。弹性磨块材料在目前主要用于陶瓷花边的工艺、仿制古董的表面处理、石材的表面加工等。市场上的弹性磨块料主要为橡胶磨块料，这种材料存在易老化、不可重复利用、难作二次加工处理、气味较大的缺点，容易造成资源浪费，环境污染等问题。而TPR热塑性弹性磨块具有可二次加工、粘合性高、不易老化、气味小、抛釉光泽度高、无磨痕等特点，在物性性能上有良好的尺寸稳定性，具体表现为耐高温，耐磨性，遇水冷却后有具有较低的缩水率。
近年来，弹性磨块的下游建筑陶瓷行业抛釉砖生产线不断增加，全抛釉瓷砖产品抢得市场青睐,成为各大企业主打主推的产品，并且以SBC树脂为基材的弹性体磨块逐步替代碳化硅磨块，基于此，弹性磨块的研究和应用成为热门课题。
现有技术中，弹性磨块在应用中还存在一些不足之处，在粘合性，缩水性，耐磨性方面达不到更高的产业需求，而弹性磨块性能也进一步限制了全抛釉瓷砖产品的品质，为此，我们提出了一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体及其制备方法，以基材树脂、聚苯乙烯树脂和石油树脂为主料，辅以相容剂、矿物油和填充剂，制备出一种具有优良的粘合性、缩水性、耐磨性的热塑性弹性体。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，由以下原料组成：基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂、矿物油和填充剂，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)至少一种。
其中，基材树脂选择不饱和的，中低分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)，这些树脂具有更强的黏合性、良好的回弹性以及加工性、优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，在提高弹性磨块的耐磨性具有显著作用，在生产过程，加工性能优异等特性。聚苯乙烯树脂与基材树脂有良好的相容性，也可通过增减该树脂用量可调节成品物料的软硬度，聚苯乙烯树脂具有良好的尺寸稳定性，电绝缘性、加工便捷等优点，同时也有良好的经济性。弹性磨块的重要性格能之一是粘接性，该树脂为粘接性提供了一定的帮助。石油树脂与基材树脂具有良好的相容性，具有有剥离粘接强度高、快粘性好、粘接性能稳定，与高聚物基质的相容性好，且价格低等特点。相容剂能使非均相体系有较好的相容性。矿物油不同于市面上的增塑剂，其不含卤素，不含邻苯等，是非常优良的环保材料，其与基材树脂有非常好的相容性，同时也是TPR热塑性弹性磨块料流动性的基础。填充剂用来降低成本、提高经济效益、增强结构强度和稳定性的。
优选的，一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂42-64份、聚苯乙烯树脂14-21份、石油树脂22-28份、相容剂4-8份、矿物油16-24份和填充剂13-18份。
优选的，所述聚苯乙烯树脂为GPS、EPS和HIPS中的一种或多种。
优选的，所述石油树脂为C5碳树脂、伯碳、仲碳和叔碳中的一种或多种。
优选的，所述相容剂为PS-G-MAH或PP-G-MAH，其中，PS-G-MAH为马莱酸酐接枝苯乙烯，PP-G-MAH为马来酸酐接枝聚丙烯。
优选的，所述矿物油为环烷烃油或直链烷烃油。
优选的，所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土和白碳黑中的一种或多种。
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间6-12h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
优选的，S2中，温度为130-150℃，混合时间为5-8min。
优选的，S3中，挤出温度为180-220℃。
本发明的有益效果：
1、以基材树脂、聚苯乙烯树脂和石油树脂为主料，辅以相容剂、矿物油和填充剂，制备出一种具有优良的粘合性、缩水性、耐磨性的热塑性弹性体，制备的弹性体磨块可显著提升全抛釉瓷砖产品的品质，无论理化性能还是外观性能，均优于现有同类产品。
2、易于回收利用，降低成本：生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品，可以直接返回再利用；用过的热塑性弹性体旧品可以简单再生之后回收利用，减少环境污染，扩大再生资源来源。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂46份、聚苯乙烯树脂15份、石油树脂23份、相容剂7份、矿物油17份和填充剂18份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，聚苯乙烯树脂为GPS，石油树脂为C5碳树脂，相容剂为PS-G-MAH，矿物油为环烷烃油，填充剂为重量比2:3的碳酸钙和滑石粉混合。
实施例1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间8h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油，温度为130℃，混合时间为6min；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型，挤出温度为190℃；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
实施例2
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂52份、聚苯乙烯树脂18份、石油树脂25份、相容剂6份、矿物油18份和填充剂17份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，聚苯乙烯树脂为EPS，石油树脂为伯碳，相容剂为PS-G-MAH，矿物油为环烷烃油，填充剂为重量比1:2的碳酸钙和高岭土混合。
实施例2所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间9h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油，温度为135℃，混合时间为6min；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型，挤出温度为200℃；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
实施例3
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂58份、聚苯乙烯树脂19份、石油树脂26份、相容剂5份、矿物油20份和填充剂16份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，聚苯乙烯树脂为重量比1:1的GPS和EPS混合物；石油树脂为仲碳，相容剂为PP-G-MAH，矿物油为直链烷烃油；填充剂为高岭土。
实施例3所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间10h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油，温度为140℃，混合时间为7min；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型，挤出温度为200℃；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
实施例4
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂62份、聚苯乙烯树脂20份、石油树脂27份、相容剂4份、矿物油22份和填充剂14份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，聚苯乙烯树脂为HIPS，石油树脂为C5碳树脂，相容剂为PP-G-MAH，矿物油为直链烷烃油，填充剂为重量比2:1的高岭土和白碳黑混合。
实施例4所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间11h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油，温度为145℃，混合时间为8min；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型，挤出温度为210℃；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
对比例1
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂46份、石油树脂23份、相容剂7份、矿物油17份和填充剂18份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，相容剂为PS-G-MAH，矿物油为环烷烃油，填充剂为重量比2:3的碳酸钙和滑石粉混合。
对比例1与实施例1相比，不含有聚苯乙烯树脂。
对比例2
一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，以重量份计，由以下原料组成：基材树脂52份、聚苯乙烯树脂18份、相容剂6份、矿物油18份和填充剂17份，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其中，聚苯乙烯树脂为EPS，石油树脂为伯碳，相容剂为PS-G-MAH，矿物油为环烷烃油，填充剂为重量比1:2的碳酸钙和高岭土混合。
对比例2与实施例2相比，不含有石油树脂。
对比例3-4，市售产品。
实验例一
对实施例1-4和对比例1-2制得的热塑性弹性体分别进行性能测试，具体结果见表1。
参数均基于以下测定条件：
1、管路挤出拉伸比测试：单螺杆挤出机直径为45mm，长径比为28:1，管路模具口模内径为10mm，管路模具芯棒外径为5.2mm，从加料口到模具出口设定挤出温度为125℃、145℃、165℃、170℃、170℃、165℃，螺杆转速为30rpm/min，模具出口至冷却水槽间距30mm，不断增加牵引机的牵引速度，至模具出口的熔体发生断裂，测量此时的管路尺寸，通过口模内径/管路外径获得拉伸比，并观测熔体下垂程度。
2、熔融指数测定条件：190℃下载重5kg。
3、熔点测定条件：DSC法，室温到180℃，升温速率为10℃/min。
4、硬度测试：将热塑性弹性体材料制成6mm厚度样片，22±2℃放置24h以上，邵氏A硬度计，载荷1kg，以针入10s时的硬度读数为测定结果，至少在样片上测定5个不同点，结果取其平均值。
5、粘结性测试：首先将实施例1-4分别取1平方米小样粘合在1平方米的PP板上，静置放置30分钟，分别得到组合样品1-4；然后在室温条件下，在万用拉力机上进行测试，测试180度剥离力以表示粘结性时，万用拉力机的不移动夹具和可移动夹具分别夹住1平方米的小样的两端，测试时拉力机按照预先设定好的程序移动可移动夹具，并分别观察拉力曲线的变化。当实施例1-4分别与PP板之间发生剥离或撕裂时，此时曲线变成拉力基本不随着位移变化或则曲线中断，即拉力就表示为热塑性弹性体共混材料的剥离力。对比例1-2同样操作，测试时样品的剥离是在接近180度的情况下进行的，测试结果为剥离力单位是kg/cm(宽度)。
6、回弹性测试：预先得到的1平方米的组合样品1-4上，在室温下将100g的重物(铁质秤砣)扣压在组合样品1-4上，要求重物分别与实施例1-4直接接触，扣压12小时后观察组合样品的回弹性，对比例1-2同样操作，并记录数据。
测试结果见表1。
表1
测试表明，本发明制备的高粘合弹性磨块用热塑性弹性体比对比例1-4在硬度，粘结性及回弹性等方面均有增强，而对比例1和2中，由于不含有聚苯乙烯树脂或石油树脂，性能较实施例1-4有所下降，但综合性能仍旧优于对比例3和4(市售产品)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：由以下原料组成：基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂、矿物油和填充剂，其中，基材树脂为不饱和的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：基材树脂42-64份、聚苯乙烯树脂14-21份、石油树脂22-28份、相容剂4-8份、矿物油16-24份和填充剂13-18份。
3.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：所述聚苯乙烯树脂为GPS、EPS和HIPS中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：所述石油树脂为C5碳树脂、伯碳、仲碳和叔碳中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：所述相容剂为PS-G-MAH或PP-G-MAH。
6.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：所述矿物油为环烷烃油或直链烷烃油。
7.根据权利要求1所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体，其特征在于：所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、高岭土和白碳黑中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将矿物油倒入充油槽内，将基材树脂浸入其中，充油时间6-12h；
S2.充油后，将充油后基材树脂、聚苯乙烯树脂、石油树脂、相容剂和填充剂在高速热混合机中充分混合，混合过程中匀速加入S1中剩余的矿物油；
S3.将共混物注入到双螺杆挤出机中塑化交联，并挤出成型；
S4.经过水环冷却塔充分冷却，并按设置的规格剪切。
9.根据权利要求8所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，S2中，温度为130-150℃，混合时间为5-8min。
10.根据权利要求8所述的一种高粘合弹性磨块用热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，S3中，挤出温度为180-220℃。
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