一種耐刮擦熱塑性彈性體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐刮擦熱塑性彈性體材料及其制備方法，所述熱塑性彈性體材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由以下原料組成：苯乙烯?乙烯/丁烯?苯乙烯三嵌段共聚物20～30%；聚丙烯10～20%；軟化油20～40%；無機材料20～30%；防玻纖外露改性劑YY?703 0.5～2%；石油樹脂1～3%；流動協(xié)效劑1～2%；高分子量硅烷0.2～2%；抗氧劑0.1～0.2%。本發(fā)明提供的熱塑性彈性體材料具有較好的耐刮擦性能，避免了刮擦過程中界面破壞引起的泛白現(xiàn)象，在日常用品、辦公自動化、汽車配件、家用電器和電動工具等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種耐刮擦熱塑性彈性體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐刮擦熱塑性彈性體材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性彈性體(TPE)具有熱固性橡膠的彈性和普通熱塑性塑料的反復(fù)多次加工特 性，其性價比高、邊角料可回收、可重復(fù)使用、對環(huán)境污染小而廣泛應(yīng)用于辦公用品、家用電 器、日常用品、醫(yī)療衛(wèi)生、交通工具和電動工具等領(lǐng)域。
[0003] 熱塑性彈性體在實際應(yīng)用中，為了降低成本、提高產(chǎn)品的市場競爭能力，一般需要 采用添加無機材料如碳酸鈣、滑石粉和硫酸鋇等組分對熱塑性彈性體進行填充。無機材料 的加入不僅可以降低成本，還可以提高材料的耐熱溫度。然而，由于無機組分與高分子基體 之間存在界面，其界面是兩相最容易破壞之處，當(dāng)無機材料的含量超過20%以上時材料容 易出現(xiàn)刮擦泛白、表面易磨損等不足和外觀不良等問題。為了解決刮擦泛白、表面易磨損等 問題，現(xiàn)有技術(shù)的方法是降低無機材料的含量，當(dāng)其用量小于10%時，刮擦泛白不明顯，但 是其代價是犧牲了材料的性價比。
[0004] 因此，仍需研究開發(fā)一種無機材料含量高并且耐刮擦性能好的熱塑性彈性體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐刮擦熱塑性彈性體材料，本 發(fā)明提供的熱塑性彈性體材料在無機材料含量超過20%以上時，仍具有較好的耐刮擦性 能，克服了刮擦過程中界面和表面破壞引起的泛白問題。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐刮擦熱塑性彈性體材料的制備方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種耐刮擦熱塑性彈性體材料，所述熱塑性彈性體材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由以下原料組 成： 苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物 20~30%; 聚丙稀 10~20%:; 軟化油 20~40%;
[0009] 無機材料 20~30%: 防玻纖外露改性劑YY-703 認(rèn)5~2%; 石油樹脂 1~3%; 流動協(xié)效劑 0.5~2%; 高分子量硅烷 0.2~2%;
[0010] 抗氧劑 0.1~0.2%;
[0011] 其中，所述高分子量硅烷為分子量1000~3000的聚硅氧烷。
[0012] 本發(fā)明選用防玻纖外露改性劑YY-703對無機材料進行表面處理和改性，改善了無 機材料與尚分子基體之間的相容性，提尚了無機材料與尚分子基體之間的作用力；選用尚 分子量硅烷提高了熱塑性彈性體材料的耐刮擦性能;選用石油樹脂來解決高分子基體與無 機組分的分散和相容的問題，進一步提高了無機材料與高分子基體之間的結(jié)合力。本發(fā)明 通過高分子量硅烷、防玻纖外露改性劑YY-703、流動改性劑及石油樹脂四者之間的協(xié)同作 用，提高了無機材料與高分子基體之間的相容性和作用力，加工成型可獲得具有皮芯結(jié)構(gòu) 特征，改善了熱塑性彈性體材料的耐刮擦性能。
[0013] 優(yōu)選地，所述石油樹脂為氫化雙環(huán)戊二烯石油樹脂，200 °C時的熔融粘度為300~ 500mpa. s;氫化雙環(huán)戊二烯石油樹脂為一種環(huán)狀聚烯烴分子，其具有較高的溶劑化能力，從 而有效提高無機填料與高分子基體的粘合特性。
[0014] 優(yōu)選地，所述高分子量硅烷為分子量1500~2500的聚硅氧烷。
[0015]優(yōu)選地，所述的流動協(xié)效劑為流動協(xié)效劑PA-501，流動協(xié)效劑PA-501通過協(xié)同改 善材料的流變性能，在注塑成型或擠出成型過程中獲得表皮無機組分含量低-芯層無機組 分含量較高的皮芯結(jié)構(gòu)，通過降低表層無機組分含量有效提高耐刮擦的效果，從而改善材 料的耐刮擦性能。
[0016]優(yōu)選地，所述苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物的數(shù)均分子量為5000~ 20000,所述苯乙烯嵌段的含量為30~45 %;實驗表明，苯乙烯嵌段的含量越高，分子鏈的作 用力越強，彈性體材料的耐刮擦性能越好；因此更為優(yōu)選地，所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙 烯三嵌段共聚物的數(shù)均分子量為8000~16000,所述苯乙烯嵌段的含量為40~45%。
[0017]優(yōu)選地，所述聚丙烯為均聚聚丙烯，所述均聚聚丙烯的流動指數(shù)為3~30g/10min， 結(jié)晶度多30%。
[0018] 優(yōu)選地，所述軟化油為石蠟油或環(huán)烷油中的一種或幾種;進一步優(yōu)選地，所述石蠟 油在100°C條件下的運動粘度為15~25mm 2/s;所述環(huán)烷油在100°C條件下的運動粘度為25 ~30mm2/s〇
[0019] 優(yōu)選地，所述無機材料為碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇中的一種或幾種，所述無機材料 的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20~50%。
[0020] 本發(fā)明中所使用的抗氧劑為本領(lǐng)域常用材料，優(yōu)選地，所述抗氧劑為酚類抗氧劑、 亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種;進一步優(yōu)選地，所述酚類抗氧劑1〇1〇、1〇76或磷酸酯 酯類抗氧劑168、626。
[0021] 上述刮擦熱塑性彈性體材料的制備方法，采用密煉工藝或雙螺桿擠出工藝。
[0022] 優(yōu)選地，所述密煉工藝的具體步驟如下：
[0023] S1:將無機材料在溫度為140°C的高速混合機高速混打10分鐘以上，當(dāng)物料溫度達(dá) 到130°C以上時添加防玻纖外露改性劑YY-703，繼續(xù)混合5~10分鐘；
[0024] S2:按配方比例將其它組分加入高混機，低速混合1~2分鐘；
[0025] S3:采用密煉機進行熔融混煉，混煉溫度為160~200°C，時間為3~lOmin;
[0026] S4:采用單螺桿擠出造粒，擠出溫度為160~230°C，主機轉(zhuǎn)速為50~400rpm。
[0027] 優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出工藝的具體步驟如下：
[0028] S1:將無機材料在溫度為140°C的高速混合機高速混打10分鐘以上，當(dāng)物料溫度達(dá) 到130°C以上時添加防玻纖外露改性劑YY-703，繼續(xù)混合5~10分鐘；
[0029] S2:按配方配料，然后采用混合機將各組分預(yù)先混合均勻；
[0030] S3:采用雙螺桿擠出機熔融混煉、擠出造粒，溫度為160~230°C，主機轉(zhuǎn)速為10~ 400rpm。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0032]本發(fā)明選用防玻纖外露改性劑YY-703對無機材料進行表面處理，改善了無機材料 與高分子基體之間的相容性，提高了兩相界面作用力;選用石油樹脂來解決高分子基體與 無機組分的分散和相容的問題，進一步提高了無機材料與高分子基體之間的結(jié)合力；添加 流動協(xié)效劑改善材料的流變性能，在成型加工時獲得表皮無機組分含量低-芯層無機組分 含量較高的皮芯結(jié)構(gòu)，通過降低表層無機組分含量有效提高耐刮擦的效果；同時本發(fā)明選 用高分子量硅烷降低材料的表面摩擦系數(shù)，起到良好的耐刮擦改性效果。本發(fā)明提供的熱 塑性彈性體材料具有較好的耐刮擦性能，避免了刮擦過程中界面破壞引起的泛白現(xiàn)象，在 日常用品、家用電器和電動工具等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的描述，這些實施例僅是對本發(fā)明的典型描 述，但本發(fā)明不限于此。以下各實施例中，所述的SEBS彈性體材料的牌號為SEBS 6154,購自 臺塑公司；聚丙烯的商品牌號為HP550J，購自中海殼牌公司；潤滑偶聯(lián)多功能改性劑，牌號 為YY-703，購自廣州源泰合成材料有限公司；石油樹脂的牌號為氫化DCH)石油樹脂，購自河 南凱瑞德公司；高分子量聚硅氧烷，牌號為Tcgomer?E525，購自德固薩公司；流動協(xié)效劑購 自無錫佳盛公司，牌號為PA-501，其它原料及試劑等，如無特殊說明，均為可從常規(guī)市場等 商業(yè)途徑得到的原料和試劑。
[0034] 實施例1
[0035] 準(zhǔn)確稱取20份SEBS 6154、18.1份聚丙烯、40份石蠟油、20份碳酸鈣、0.5份￥￥-703、 〇. 5份石油樹脂、0.5份PA-501、0.2份E525、0.1份抗氧劑1010、0.1份抗氧劑168。
[0036]首先將碳酸鈣在溫度為140 °C高速混合機進行預(yù)熱混打5分鐘，然后加入YY-703進 行表面處理，再加入其它組分混合均勻，最后采用雙螺桿擠出機融混煉、擠出造粒;雙螺桿 擠出機加熱區(qū)從下料口至機頭的溫度依次設(shè)定為：160 °C、170 °C、180 °C、180 °C、180 °C、180 。(：、180。(：、180。(：、180。(：，轉(zhuǎn)速500印111。
[0037] 實施例2
[0038] 準(zhǔn)確稱取25份SEBS 6154、10份聚丙烯、35份環(huán)烷油、25份硫酸鋇、0.5份YY-703、 2.1份石油樹脂、1份PA-501、0.2份E525、0.1份抗氧劑1076、0.1份抗氧劑168。
[0039]首先將滑石粉在溫度為140°C高速混合機進行預(yù)熱混打5分鐘，然后加入YY-703進 行表面處理，再加入其它組分預(yù)先混合均勻，最后采用雙螺桿擠出機融混煉、擠出造粒;雙 螺桿擠出機加熱區(qū)從下料口至機頭的溫度依次設(shè)定為：160°C、170°C、180°C、180°C、180°C、 180。(：、180。(：、180。(：、180。(：，轉(zhuǎn)速500印111。
[0040] 實施例3
[0041 ] 準(zhǔn)確稱取30份SEBS 6154、10份聚丙烯、20.8份環(huán)烷油、30份滑石粉、2份YY-703、3 份石油樹脂、2份PA-501、2份E525、0.1份抗氧劑1076、0.1份抗氧劑626。
[0042] 首先將硫酸鋇在溫度為140°C高速混合機進行預(yù)熱混打5分鐘，然后加入YY-703進 行表面處理，再加入其它組分混合均勻，最后采用雙螺桿擠出機融混煉、擠出造粒;雙螺桿 擠出機加熱區(qū)從下料口至機頭的溫度依次設(shè)定為：160 °C、170 °C、180 °C、180 °C、180 °C、180 。(：、180。(：、180。(：、180。(：，轉(zhuǎn)速500印111。
[0043] 實施例4
[0044] 準(zhǔn)確稱取21.9份SEBS 6154、20份聚丙烯、20份環(huán)烷油、20份碳酸鈣、10份滑石粉、2 份YY-703、3份石油樹脂、1份PA-501、2份E525、0.1份抗氧劑1076。
[0045] 首先將碳酸鈣和滑石粉在溫度為140°C高速混合機進行預(yù)熱混打5分鐘，然后加入 YY-703進行表面處理，再加入其它組分混合均勻，最后采用密煉機在160 °C下熔融混煉10分 鐘，采用單螺桿擠出造粒;單螺桿擠出機加熱區(qū)從下料口至機頭的溫度依次設(shè)定為：160°C、 170。(：、180。(：、180。(：、180。(：、180。(：，轉(zhuǎn)速200印111。
[0046] 實施例5
[0047] 準(zhǔn)確稱取32.8份SEBS 6154、16份聚丙烯、20份環(huán)烷油、5份碳酸鈣、10份滑石粉、10 份硫酸鋇、1份YY-703、3份石油樹脂、1份PA-501、1份E525、0.2份抗氧劑1010。
[0048] 首先將碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇在溫度為140°C高速混合機進行預(yù)熱混打5分鐘，然 后加入YY-703進行表面處理，再加入其它組分混合均勻，最后采用密煉機在160°C下熔融混 煉10分鐘，采用雙螺桿擠出造粒;雙螺桿擠出機加熱區(qū)從下料口至機頭的溫度依次設(shè)定為： 160。(：、170。(：、180。(：、180。(：、180。(：、180。(：，轉(zhuǎn)速400印111。
[0049] 對照例1
[0050] 準(zhǔn)確稱取20份SEBS 6154、18.1份聚丙烯、40份石蠟油、20份碳酸鈣、0.1份抗氧劑 1010、0.1份抗氧劑168。
[00511制備方法同實施例1。
[0052] 對照例2
[0053] 準(zhǔn)確稱取20份SEBS 6154、18.1份聚丙烯、40份石蠟油、20份碳酸鈣、0.5份￥￥-703、 1份石油樹脂、〇. 1份抗氧劑1 〇 1 〇、〇. 1份抗氧劑168。
[0054] 制備方法同實施例1。
[0055] 對照例3
[0056] 準(zhǔn)確稱取20份SEBS 6154、18.1份聚丙烯、40份石蠟油、20份碳酸鈣、0.5份￥￥-703、 0 · 2份E525、0 · 1份抗氧劑1010、0 · 1份抗氧劑168。
[0057]制備方法同實施例1。
[0058] 對照例4
[0059] 準(zhǔn)確稱取20份SEBS 6154、18.1份聚丙烯、40份石蠟油、20份碳酸鈣、1份石油樹脂、 0 · 2份E525、0 · 1份抗氧劑1010、0 · 1份抗氧劑168。
[0060] 制備方法同實施例1。
[0061] 將實施例1~5及對照例1~4制備得到的熱塑性彈性體材料進行性能測試，測試方 法如下，測試結(jié)果見表1。
[0062] (1)熔融指數(shù)按照GB 3682-2000進行測試，溫度190°C、載荷5Kg;
[0063] (2)硬度采用邵A硬度計按ISO 868測試，延遲時間15s;
[0064] (3)拉伸強度和斷裂伸長率按ISO 37測試，拉伸速率為500mm/min;
[0065] (4)耐刮擦性能按照GM W14688交叉刮擦法進行，將上述材料添加1 %的黑色母注 塑標(biāo)準(zhǔn)樣板，刮劃力5N，采用測色儀測試刮劃前后劃痕趨于的顏色變化值的差異評價 耐刮擦性能，色差越小，材料的耐刮擦性能越好。
[0066]表1:彈性體材料的性能測試結(jié)果
[0067]
[0068] 根據(jù)表1中的實施例和比較例的性能數(shù)據(jù)對比可知，采用本發(fā)明的MFR相對較高， 流動性能提高，力學(xué)性能與對照例變化不大;然而，本發(fā)明實施的色差較對照例有明顯下 降，說明實施例的耐刮擦性能明顯優(yōu)于對照例。
[0069]總之，本發(fā)明制備的熱塑性彈性體材料具有良好的耐刮擦性能，在日常用品、辦公 自動化、汽車配件、家用電器和電動工具等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1. 一種耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述熱塑性彈性體材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由 以下原料組成： 苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物 20~30%; 聚丙烯 10~20%; 軟化油 20~40%; 無機材料 20~30%; 防玻纖外露改性劑YY-703 0.5~2%; 石油樹脂 1~3%; 流動協(xié)效劑 0.5~2% 高分子量硅烷 0.2~2%; 抗氧劑 0.1~0.2%; 其中，所述高分子量硅烷為分子量1000~3000的聚硅氧烷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述石油樹脂為氫化雙 環(huán)戊二烯石油樹脂，200°C時的熔融粘度為300~500mPa. s。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述高分子量硅烷為分 子量1500~2500的聚硅氧烷。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述流動協(xié)效劑為流動 協(xié)效劑PA-501。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述苯乙烯-乙烯/丁 烯-苯乙烯三嵌段共聚物的數(shù)均分子量為5000~20000,所述苯乙烯嵌段的含量為30~45%。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，優(yōu)先苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯三嵌 段共聚物的數(shù)均分子量為8000~16000,所述苯乙烯嵌段的含量為35~40%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐刮擦熱塑性彈性體材料，其特征在于，所述聚丙烯為均聚聚丙 烯，所述均聚聚丙烯在230°C/2.16KG條件下的的流動指數(shù)為3~30g/10min，結(jié)晶度多30%。8. 權(quán)利要求1~7所述刮擦熱塑性彈性體材料的制備方法，其特征在于，采用密煉工藝 或雙螺桿擠出工藝。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述制備方法，其特征在于，所述密煉工藝的具體步驟如下： S1:將無機材料在溫度為120~140 °C的高速混合機高速混打10分鐘以上，當(dāng)物料溫度 達(dá)到130°C以上時添加防玻纖外露改性劑YY-703，繼續(xù)混合5~10分鐘； S2:按配方比例將其它組分加入高混機，低速混合1~2分鐘； S3:采用密煉機進行熔融混煉，混煉溫度為160~200°C，時間為3~lOmin; S4:采用單螺桿擠出造粒，擠出溫度為160~230°C，主機轉(zhuǎn)速為50~400rpm。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出工藝的具體步驟如下： S1:將無機材料在溫度為140°C的高速混合機高速混打10分鐘以上，當(dāng)物料溫度達(dá)到 130°C以上時添加防玻纖外露改性劑YY-703，繼續(xù)混合5~10分鐘； S2:按配方比例將其它組分加入高混機，低速混合1~2分鐘； S 3 :采用雙螺桿擠出機熔融混煉、擠出造粒，溫度為16 0~2 3 0 °C，主機轉(zhuǎn)速為10~ 400rpm〇
【文檔編號】C08L53/02GK106084808SQ201610456796
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】陽范文, 劉鵬, 黎澤順, 盧俊文
【申請人】廣東波斯科技股份有限公司