CN117624876A - 一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料及其制备方法，涉及热塑性弹性体材料技术领域，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷15‑25份、环氧化天然橡胶10‑20份、2,4‑二氨基‑6‑二烯丙氨基‑1,3,5‑三嗪3‑5份、N‑乙烯基噁唑烷酮2‑4份、(9CI)‑2‑乙烯嘧啶1‑3份、双(3‑氨基苯基)3,5‑二(三氟甲基)苯基氧化膦4‑6份、抗氧剂1‑3份、润滑剂2‑4份、硫化剂3‑5份、偶联剂3‑5份、无机填料10‑15份。该热塑性弹性体材料环保性、阻燃性好，耐磨性和耐寒性优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体材料技术领域，尤其涉及一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体(TPE)，有时也称为热塑性橡胶，是一类共聚物或聚合物(通常是塑料和橡胶)的物理混合物，由具有热塑性和弹性体特性的材料组成。这类材料既具有橡胶的使用性能，又具有塑料的加工工艺性能，被广泛应用于汽车、建筑、家电设备、胶管、胶带、电线电缆、电子产品、食品包装、医疗器械等众多行业。随着其应用领域的进一步拓宽，人们对热塑性弹性体的市场需求量越来越大，对其性能要求也越来越高。
传统热塑性弹性体普遍存在耐寒性能较差的缺陷，当环境温度低于-10℃时，硬度增加，弹性变差，强度降低，甚至发脆，影响使用。除此之外，市面上的热塑性弹性体还或多或少存在耐磨性不足，阻燃性和环保性仍然有待进一步提高的缺陷。
为了解决上述问题，申请公布号为CN104558714A的中国发明专利公开了一种耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法，解决了现有热塑性弹性体耐低温性能较差的问题，由粉末顺丁橡胶、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、粉末丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、石蜡油、硫磺、过氧化二异丙苯、异氰脲酸三烯丙酯、促进剂、防老剂、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、抗静电剂、导电炭黑、白炭黑、耐寒增塑剂、液体阻燃剂、固体阻燃剂制成。该发明在具有良好的力学性能和加工性能的前提下，能够在-60℃的环境下长期使用，且具有优异的阻燃性能，同时具有弹性好、工艺简单、能源消耗低、生产效率高、可回收利用等优点，是制造耐寒阻燃输送带、传动带、胶管、电缆、汽车密封制品和轨道交通减震制品等产品的良好材料。然而，其环保性和耐磨性仍然有待进一步提高。
因此，开发一种环保性、阻燃性好，耐磨性和耐寒性优异，使用寿命长的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进热塑性弹性体材料的进一步发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保性、阻燃性好，耐磨性和耐寒性优异，使用寿命长的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料及其制备方法。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明所述的一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷15-25份、环氧化天然橡胶10-20份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3-5份、N-乙烯基噁唑烷酮2-4份、(9CI)-2-乙烯嘧啶1-3份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4-6份、抗氧剂1-3份、润滑剂2-4份、硫化剂3-5份、偶联剂3-5份、无机填料10-15份。
优选的，所述无机填料为白炭黑、炭黑、滑石粉、双飞粉中的至少一种；所述无机填料的粒径为800-1200目。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比(2-3):1混合形成的混合物。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺中的至少一种。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的至少一种。
优选的，所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan GuthrieBerhad公司。
优选的，所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成。
优选的，所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
本发明还提供了一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料。
优选的，所述双螺杆挤出机的模头温度为190℃-220℃，螺杆转速为500-800r/min。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明公开的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，采用常规设备和生产线即可实现，资金投入少，制备效率和成品合格率高，操作控制方便，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值。
(2)本发明公开的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷15-25份、环氧化天然橡胶10-20份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3-5份、N-乙烯基噁唑烷酮2-4份、(9CI)-2-乙烯嘧啶1-3份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4-6份、抗氧剂1-3份、润滑剂2-4份、硫化剂3-5份、偶联剂3-5份、无机填料10-15份。通过各原料之间的相互配合作用，使得制成的材料环保性、阻燃性好，耐磨性和耐寒性优异，使用寿命长。以TPU、超支化聚硅氧烷和环氧化天然橡胶为基材，结合了它们的优点，使得制成的材料耐磨性和耐寒性优异；2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的引入，与其它原料配合作用，能改善阻燃性和环保性。
(3)本发明公开的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，通过各原料之间的相互配合作用，在材料结构中同时引入聚氨酯、超支化聚硅氧烷、天然橡胶、三嗪、噁唑烷酮、嘧啶、含氟苯基氧化膦结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，使得最终产品环保性、阻燃性好，耐磨性和耐寒性优异，使用寿命长。材料硫化后，会形成互穿网络结构，进一步改善上述性能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷15份、环氧化天然橡胶10份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3份、N-乙烯基噁唑烷酮2份、(9CI)-2-乙烯嘧啶1份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4份、抗氧剂1份、润滑剂2份、硫化剂3份、偶联剂3份、无机填料10份。
所述无机填料为白炭黑；所述无机填料的粒径为800目；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比2:1混合形成的混合物；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan Guthrie Berhad公司；所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成；所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料；所述双螺杆挤出机的模头温度为190℃，螺杆转速为500r/min。
实施例2
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷17份、环氧化天然橡胶13份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3.5份、N-乙烯基噁唑烷酮2.5份、(9CI)-2-乙烯嘧啶1.5份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4.5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硫化剂3.5份、偶联剂3.5份、无机填料12份。
所述无机填料为炭黑；所述无机填料的粒径为900目；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比2.3:1混合形成的混合物；所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan Guthrie Berhad公司；所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成；所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料；所述双螺杆挤出机的模头温度为200℃，螺杆转速为600r/min。
实施例3
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷20份、环氧化天然橡胶15份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪4份、N-乙烯基噁唑烷酮3份、(9CI)-2-乙烯嘧啶2份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦5份、抗氧剂2份、润滑剂3份、硫化剂4份、偶联剂4份、无机填料13份。
所述无机填料为滑石粉；所述无机填料的粒径为1000目；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比2.5:1混合形成的混合物；所述润滑剂为油酸酰胺；所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan Guthrie Berhad公司；所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成；所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料；所述双螺杆挤出机的模头温度为210℃，螺杆转速为650r/min。
实施例4
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷23份、环氧化天然橡胶18份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪4.5份、N-乙烯基噁唑烷酮3.5份、(9CI)-2-乙烯嘧啶2.5份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦5.5份、抗氧剂2.5份、润滑剂3.5份、硫化剂4.5份、偶联剂4.5份、无机填料14份。
所述无机填料为白炭黑、炭黑、滑石粉、双飞粉按质量比1:2:3:1混合形成的混合物；所述无机填料的粒径为1100目；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比2.8:1混合形成的混合物；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan GuthrieBerhad公司；所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成；所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料；所述双螺杆挤出机的模头温度为215℃，螺杆转速为750r/min。
实施例5
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷25份、环氧化天然橡胶20份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪5份、N-乙烯基噁唑烷酮4份、(9CI)-2-乙烯嘧啶3份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦6份、抗氧剂3份、润滑剂4份、硫化剂5份、偶联剂5份、无机填料15份。
所述无机填料为双飞粉；所述无机填料的粒径为1200目；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比3:1混合形成的混合物；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％，购于Kumpulan Guthrie Berhad公司；所述乙烯基超支化聚硅氧烷是按中国发明专利CN102276836B中实施例1的方法制成；所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
一种所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料；所述双螺杆挤出机的模头温度为220℃，螺杆转速为800r/min。
对比例1
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪。
对比例2
一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦。
同时，为了评估本发明所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的具体技术效果，对各例高耐磨耐寒热塑性弹性体材料进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：按GB/T2406.2-2009进行极限氧指数测试；采用美特斯工业系统有限公司CMT 6014型万能试验机测试材料的力学性能，拉伸强度的测试参照国家标准GB/T528-2009；DIN耐磨耗按GB/T9867-2008A法测定；耐寒性能是将各例材料置于-50℃下24h，恢复至室温后再次检测其拉伸强度，以拉伸强度的保留率来衡量耐寒性，其数值越大，耐寒性能越佳。
表1
| 项目 | 拉伸强度(MPa) | 极限氧指数(％) | DIN耐磨耗 | 耐寒性(％) |
| 实施例1 | 56.6 | 33.0 | 60 | 98.5 |
| 实施例2 | 57.8 | 33.6 | 54 | 98.9 |
| 实施例3 | 58.5 | 34.4 | 51 | 99.3 |
| 实施例4 | 59.5 | 34.9 | 49 | 99.5 |
| 实施例5 | 59.8 | 35.2 | 45 | 99.8 |
| 对比例1 | 47.5 | 28.7 | 72 | 96.7 |
| 对比例2 | 45.3 | 27.2 | 80 | 96.0 |
从表1可以看出，本发明实施例公开的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，与对比例产品相比，具有更佳的拉伸强度、耐磨性、耐寒性和阻燃性能，2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦的加入对改善上述性能有益。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：热塑性弹性体TPU 100份、乙烯基超支化聚硅氧烷15-25份、环氧化天然橡胶10-20份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3-5份、N-乙烯基噁唑烷酮2-4份、(9CI)-2-乙烯嘧啶1-3份、双(3-氨基苯基)3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4-6份、抗氧剂1-3份、润滑剂2-4份、硫化剂3-5份、偶联剂3-5份、无机填料10-15份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述无机填料为白炭黑、炭黑、滑石粉、双飞粉中的至少一种；所述无机填料的粒径为800-1200目。
3.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺按质量比(2-3):1混合形成的混合物。
5.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述环氧化天然橡胶为ENR50，环氧化率为50％。
8.根据权利要求1所述的高耐磨耐寒热塑性弹性体材料，其特征在于，所述热塑性弹性体TPU为热塑性聚氨酯弹性体德国巴斯夫TPU1195A10。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到高耐磨耐寒热塑性弹性体材料。
10.根据权利要求9所述高耐磨耐寒热塑性弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的模头温度为190℃-220℃，螺杆转速为500-800r/min。
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