CN117430908A - 苯乙烯基组合物、苯乙烯基材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种苯乙烯基组合物、苯乙烯基材料及其制备方法与应用。该苯乙烯基组合物按照质量份数计，包括以下组分：苯乙烯嵌段共聚物100份、增塑剂10份～20份、填料5份～15份、及稳定剂1份～3份。苯乙烯基材料由该苯乙烯基组合物制得。苯乙烯基材料的制备方法，包括以下步骤：将苯乙烯基组合物的组分加热混合，制备苯乙烯基材料。通过组分间的合理配比，该苯乙烯基组合物制得的材料兼具较佳的抗张强度及伸长率，材料的机械性能较好，尤其适用于制备鞋底材料。
Description
技术领域
本申请涉及新型聚合物材料技术领域，具体涉及一种苯乙烯基组合物、苯乙烯基材料及其制备方法与应用。
背景技术
传统鞋底材料多为不可降解的橡胶或塑料，这些材料在使用后难以进行有效的回收和处理，对环境造成长期的污染。以苯乙烯嵌段共聚物为主要成分的新型可降解鞋底材料(简称IPU材料)具有可降解性，更为环境友好。然而，IPU材料的机械性能不足，限制了其在制备鞋底材料的广泛应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有较佳抗张强度和伸长率的的苯乙烯基组合物、苯乙烯基材料及其制备方法与应用。
本申请的一个方面，提供了一种苯乙烯基组合物，按照质量份数计，包括以下组分：
在其中一些实施方式中，所述苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
在其中一些实施方式中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯、醇酸酯、磷酸酯、烷基磺酸盐、生物基增塑剂中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，所述填料包括钙碳酸盐、二氧化硅、滑石粉、玻璃纤维、木粉中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，所述稳定剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、金属去活化剂中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，按照质量份数计，所述苯乙烯基组合物包括以下组分：
第二方面，本申请还提供了一种苯乙烯基材料，采用上述的苯乙烯基组合物制备得到。
第三方面，本申请还提供了上述的苯乙烯基材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述的苯乙烯基组合物的组分加热混合，制备所述苯乙烯基材料。
在其中一些实施方式中，所述加热混合的温度为50℃～80℃；所述加热混合的时间为20分钟～30分钟。
第四方面，本申请还提供了上述的苯乙烯基材料在制备鞋底中的应用。
本申请实施方式提供的苯乙烯基组合物通过组分间的合理配比，苯乙烯基组合物制得的材料兼具较佳的抗张强度及伸长率，材料的机械性能较好，尤其适用于制备鞋底材料。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将对本申请进行更全面的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
本文中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本文中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
在本文中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，800～850nm表示左端点“800”和右端点“850”的单位都是nm(纳米)。
本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
本文中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一个方面，提供了一种苯乙烯基组合物，按照质量份数计，包括以下组分：
本申请实施方式提供的苯乙烯基组合物通过组分间的合理配比，苯乙烯基组合物制得的材料兼具较佳的抗张强度及伸长率，材料的机械性能较好，尤其适用于制备鞋底材料。
苯乙烯嵌段共聚物是上述苯乙烯基组合物的主要成分，其为组合物提供良好的韧性和弹性。在其中一些实施例中，苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(简称为SBS)。
增塑剂能够调节组合物的柔韧性。在其中一些实施例中，增塑剂包括邻苯二甲酸酯((Phthalates)、醇酸酯、磷酸酯、烷基磺酸盐、生物基增塑剂中的一种或多种。具体地，邻苯二甲酸酯包括但不限于邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(简称为DEHP)、邻苯二甲酸二异壬酯(简称为DINP)、邻苯二甲酸丁酯(简称为DBP)中的一种或多种。醇酸酯包括但不限于醋酸乙酯。磷酸酯包括但不限于三甲基磷酸酯(TMP)。生物基增塑剂包括但不限于植物油衍生物。
在其中一些实施例中，苯乙烯基组合物中增塑剂的质量份数为10份、12份、15份、18份、20份或者以上任意数值组成的范围内。
填料能够提升组合物的刚性及机械强度，且具有较低的成本。在其中一些实施方式中，填料包括钙碳酸盐、二氧化硅、滑石粉、玻璃纤维、木粉中的一种或多种。具体地，滑石粉是一种工业产品，为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成。玻璃纤维(Fiberglass)，是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高。木粉指木材打成的粉末，一般是指家具厂、密度板厂、多层板厂木材加工剩余的边角废料，分为造香木粉、造纸木粉、木塑木粉。木粉用途广泛，是新型节能环保原料。在一些实施例中，填料为滑石粉。
在其中一些实施例中，苯乙烯基组合物中填料的质量份数为5份、8份、10份、12份、15份或者以上任意数值组成的范围内。
稳定剂能够防止或延缓组合物中SBS等聚合物材料在加工和使用过程中的降解。在其中一些实施方式中，稳定剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、金属去活化剂中的一种或多种。抗氧剂能够阻止或延缓聚合物材料的氧化反应。具体地，抗氧剂包括但不限于丁基羟基甲苯(简称为BHT)、受阻胺光稳定剂(Hindered Amine Light Stabilizers，简称HALS)中的一种或多种。紫外线吸收剂能够吸收紫外线并转化为热量。具体地，紫外线吸收剂包括但不限于苯甲酮、苯并三唑中的一种或多种。金属去活化剂能够防止塑料材料的热降解反应。具体地，金属去活化剂可选为钙锌稳定剂。
在其中一些实施例中，苯乙烯基组合物中稳定剂的质量份数为1份、1.5份、2份、2.5份、3份或者以上任意数值组成的范围内。
在其中一些实施方式中，按照质量份数计，苯乙烯基组合物包括以下组分：
经本申请发明人研究发现，烷基磺酸盐、滑石粉与组合物组分合理配合，并且在抗氧剂、紫外线吸收剂及金属去活化剂的协同作用下，苯乙烯基组合物制备的苯乙烯基材料具有较佳的抗张强度及伸长率，且苯乙烯基材料的耐候性更佳。
第二方面，本申请还提供了一种苯乙烯基材料，采用上述的苯乙烯基组合物制备得到。
采用上述苯乙烯基组合物制备得到的苯乙烯基材料具有较佳的抗张强度及伸长率，苯乙烯基材料的机械性能较佳。
第三方面，本申请还提供了上述的苯乙烯基材料的制备方法，包括以下步骤：将苯乙烯基组合物的组分加热混合，制备苯乙烯基材料。
在其中一些实施方式中，加热混合的温度为50℃～80℃；加热混合的时间为20分钟～30分钟。可选地，加热混合的温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或者以上任意数值组成的范围内。加热混合的时间为20分钟、22分钟、24分钟、25分钟、26分钟、28分钟、30分钟或者以上任意数值组成的范围内。
具体地，将组分加热混合的步骤包括：
步骤S110：将苯乙烯嵌段共聚物在50℃～60℃下加热熔融。
步骤S120：向步骤S110熔融的苯乙烯嵌段共聚物中加入增塑剂，并升温至75℃～80℃下，混合5分钟～15分钟。
步骤S130：向步骤S120的混合物中加入其余组分，继续混合15分钟～25分钟。
通过上述步骤S110～S130处理，制得的苯乙烯基材料的均质化程度较好，均一性较佳。
第四方面，本申请还提供了上述的苯乙烯基材料在制备鞋底中的应用。
本申请还提供一种鞋底，包括上述的苯乙烯基材料。
本申请还提供上述鞋底的制备方法，包括以下步骤：
步骤S210：将苯乙烯基材料熔融注塑至鞋底模具中。
步骤S220：冷却包含上述苯乙烯基材料的鞋底模具，使熔融的苯乙烯基材料冷却固化。
步骤S230：从鞋底模具中取出制得的鞋底。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本申请用以下具体实施例进行说明，但本申请绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本申请较好的实施例，可用于描述本申请，不能理解为对本申请的范围的限制。应当指出的是，凡在本申请的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
实施例1
本实施例提供了一种苯乙烯基材料，按照质量份数计，包括：100份SBS、15份增塑剂邻苯二甲酸酯、10份填料碳酸钙及1份稳定剂BHT。
苯乙烯基材料的制备方法包括以下步骤：将混合设备预热到50℃，然后加入SBS搅拌，当SBS开始熔融，加入增塑剂。然后将混合设备的温度提升至80℃，混合10分钟。再向混合设备中加入填料及稳定剂，继续混合20分钟。将混合设备温度降至室温，停止搅拌，得到苯乙烯基材料。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，增塑剂邻苯二甲酸酯的质量份数为10份，填料碳酸钙的质量份数为10份，稳定剂BHT的质量份数为3份。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，增塑剂邻苯二甲酸酯的质量份数为20份，填料碳酸钙的质量份数为15份，稳定剂BHT的质量份数为2份。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，增塑剂为烷基磺酸盐，填料为滑石粉，稳定剂BHT的质量份数为1.5份。
实施例5
实施例5与实施例4的区别在于，按照质量份数计，稳定剂包括0.5份BHT、0.5份苯并三唑及0.5份钙锌稳定剂。
对比例1
本对比例为纯的SBS材料。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，不含有增塑剂。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，不含有填料。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，不含有稳定剂。
实施例1～5及对比例2～4的苯乙烯基材料的组成记录在表1中。
表1
测试实施例1～5、对比例1～4的苯乙烯基材料的抗张强度及伸长率，测试结果记录在表2中。
抗张强度的测试方法：使用万能材料试验机(通常为拉伸试验机)进行拉伸试验。试样被固定在两个夹具之间，然后以恒定的速度拉伸，直到试样断裂。抗张强度是试样断裂时的最大力除以原始横截面积。
伸长率的测试方法：在万能材料试验机中，记录试样从初始状态到断裂时的长度变化，然后计算伸长率，通常以百分比表示。伸长率是指材料在断裂前可承受的最大长度变形与原始长度之比。
表2
| 序号 | 抗张强度(MPa) | 伸长率(％) |
| 实施例1 | 10.2 | 250 |
| 实施例2 | 9.8 | 245 |
| 实施例3 | 10.4 | 244 |
| 实施例4 | 10.8 | 253 |
| 实施例5 | 11.0 | 260 |
| 对比例1 | 3 | 200 |
| 对比例2 | 5.4 | 215 |
| 对比例3 | 6.6 | 230 |
| 对比例4 | 4.8 | 240 |
从表2相关数据可以看出，与对比例1～4相比，实施例1～5制得的苯乙烯基材料的抗张强度为9.8MPa～11.0MPa，伸长率为244％～260％，苯乙烯基材料具有较好的机械性能，尤其适合用于鞋底材料。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，便于具体和详细地理解本申请的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本申请提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本申请附权利要求的保护范围内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种苯乙烯基组合物，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的苯乙烯基组合物，其特征在于，所述苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
3.根据权利要求1所述的苯乙烯基组合物，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯、醇酸酯、磷酸酯、烷基磺酸盐、生物基增塑剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的苯乙烯基组合物，其特征在于，所述填料包括钙碳酸盐、二氧化硅、滑石粉、玻璃纤维、木粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的苯乙烯基组合物，其特征在于，所述稳定剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、金属去活化剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5任一项所述的苯乙烯基组合物，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
7.一种苯乙烯基材料，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的苯乙烯基组合物制备得到。
8.如权利要求7所述的苯乙烯基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1至6任一项所述的苯乙烯基组合物的组分加热混合，制备所述苯乙烯基材料。
9.根据权利要求8所述的苯乙烯基材料的制备方法，其特征在于，所述加热混合的温度为50℃～80℃；所述加热混合的时间为20分钟～30分钟。
10.权利要求7所述的苯乙烯基材料在制备鞋底中的应用。
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