阻尼热塑性弹性体的制作方法

文档序号:11284975阅读:698来源:国知局

优先权要求

本申请要求于2015年2月11日提交的代理人案卷号为12015002的美国临时专利申请序列号62/114708、以及于2015年2月11日提交的代理人案卷号为12015002的美国临时专利申请序列号62/114701的优先权,它们都通过引用将全文纳入本文。

发明领域

本发明涉及表现出有用的阻尼性质,例如在室温或高于室温下的振动阻尼、声音阻尼和/或冲击阻尼的热塑性弹性体配混物。

发明背景

在多种应用中都存在要求具有阻尼性质的材料。通常,阻尼是机械能从系统中消散。阻尼在例如电子、隔音、汽车和运输、建筑和结构、房屋设施、工业设备、火器、健康护理和医学器件、以及个人和/或运动防护等应用中是重要的。

一种材料的阻尼能力与其δ正切的峰温度(正切δ峰温度)有关,该δ正切的峰温度可通过例如m.p.sepe在《聚合物的热分析(thermalanalysisofpolymers)》,raprareviewreports,第8卷第11号,1997中描述的动态机械分析(dma)进行测定,通过引用将其纳入本文。材料的δ正切(正切δ)是指该材料的损耗模量(e″)与其储能模量(e′)的比率。因此,随着正切δ的值升高,材料的响应相对地更加粘性而不是弹性,因此具有更好的阻尼。当相对于温度以图形描述时,正切δ曲线在特定温度下具有主峰,该主峰为正切δ峰温度并且能够代表材料的玻璃化温度(tg)或与材料的玻璃化温度(tg)相差不大。通常,与具有相对地低于应用温度的正切δ峰温度的材料相比,具有相对地更接近应用温度,例如在室温或高于室温的正切δ峰温度的材料拥有更好的阻尼性能。

热塑性弹性体(tpe)是在保持热塑性时呈现弹性的聚合物材料,其能被用于阻尼应用。热塑性弹性体可包括苯乙烯类嵌段共聚物(sbc)、热塑性硫化橡胶(tpv)、热塑性烯烃(tpo、共聚酯(cope)、热塑性聚氨酯(tpu)、共聚酰胺(copa)和烯烃嵌段共聚物(obc)。

一些可商业获得的sbc,例如可从可乐丽有限公司(kurarayco.,ltd.)获得的hybrar5127,已知在室温下具有振动阻尼性质。hybrar5127具有据报道为20℃(即,约为室温)的正切δ峰温度。虽然hybrar5127能配合在常规的tpe配混物中并呈现有效的室温阻尼,但它是分子量较低且非氢化的材料,不能经受一些应用所需的高温处理,也不适合高温应用。

另外的可商业获得的sbc,例如可从可乐丽有限公司获得的hybrar7125,是氢化的材料且能经受高温下的加工。但是,hybrar7125的正切δ峰温度据报道为-5℃。不利的是,基于hybrar7125的常规的tpe配混物在室温下不具有令人满意的阻尼性质。进一步不利的是,与其他可商业获得的sbc相比,可获得的hybrar商标的sbc更贵,这使得这种hybrar商标的sbc对于一些终端用途的应用而言在经济上不太希望采用。

此外,对于一些sbc,根据处理和/或终端用途的应用需求可能希望通过油扩增(oilextension)使sbc更软。例如,可使用石蜡油作为增塑剂来选择性地将sbc的软嵌段塑化。尽管在sbc中添加石蜡油会导致较低的硬度和较低的熔化粘度,这可能是所希望的,但是这样做也会严重降低sbc的正切δ峰温度,这会消极地影响室温下的阻尼性质。



技术实现要素:

因此,需要一种tpe配混物,该tpe配混物能在相对较高的温度下加工或适合于在相对较高温度下的应用,同时还表现出有用的阻尼性质,例如在室温或高于室温下的阻尼性质,并且在经济上可用于广范围的终端用途的应用。对于包含增塑剂的tpe配混物,尤其存在这种需求。

本发明的一个或多个方面能满足上述的需求。

已发现,通过将高软化点的增粘剂添加到苯乙烯类嵌段共聚物中,该苯乙烯类嵌段共聚物是高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(高乙烯基sebs),从而得到热塑性弹性体配混物,上述高乙烯基sebs的共聚物正切δ峰温度可转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度),因此,上述高乙烯基sebs的阻尼能力能增加以适合规定温度、例如室温或高于室温的预期终端用途的应用。令人惊讶的是,上述高乙烯基sebs的共聚物增强δ峰温度能转移到较高的温度,即使是在热塑性弹性体配混物还包含增塑剂时,已知热塑性弹性体配混物包含增塑剂会降低正切δ峰温度。

本发明的一个方面是一种热塑性弹性体配混物,其包含高乙烯基sebs和高软化点增粘剂。上述高乙烯基sebs具有共聚物正切δ峰温度,且上述配混物具有配混物正切δ峰温度。配混物正切δ峰温度大于共聚物正切δ峰温度。

本发明的再一个方面是一种塑料制品,其由上述的热塑性弹性体配混物制成。

本发明的又一个方面是一种多组分塑料制品,该多组分塑料制品包含至少两种由不同的热塑性材料形成的组分,其中上述不同的热塑性材料中的至少一种是上述的热塑性弹性体配混物。

本发明的又一个方面是一种通过在热塑性弹性体配混物中进一步包含高软化点增粘剂来增加热塑性弹性体配混物的阻尼性能的方法,上述热塑性弹性体配混物包含为高乙烯基sebs的苯乙烯类嵌段共聚物。

参考以下实施方式,本发明的特征将变得显而易见。本发明的上述各方面所涉及的特征存在多种变形。附加的特征也可结合到本发明的上述各方面中。这些变形和附加特征可单独存在,也可以任何组合的形成存在。例如,本发明的任一方面所涉及的以下所述的各种特征可单独地或以任何组合的形式结合到本发明的任何方面中。

具体实施方式

在一些实施方式中,本发明涉及一种热塑性弹性体配混物,其包含苯乙烯类嵌段共聚物和高软化点增粘剂,上述苯乙烯类嵌段共聚物是高乙烯基sebs。在其它实施方式中,本发明涉及一种塑料制品,其由上述的热塑性弹性体配混物制成。在又一些实施方式中,本发明涉及一种多组分塑料制品,其至少包含一种由上述的热塑性弹性体配混物形成的热塑性组分。以下说明本发明的这些和其他实施方式的必需的和任选的特征。

如本文中所用,术语“配混物正切δ峰温度”是指本发明的热塑性弹性体配混物的正切δ峰温度,上述热塑性弹性体配混物包含高软化点增粘剂和高乙烯基sebs。

如本文中所用,术语“共聚物正切δ峰温度”是指纯的高乙烯基sebs的正切δ峰温度,即,对于上述高乙烯基sebs,是指其本身,在与本发明的热塑性弹性体配混物的其他任何成分结合之前。

如本文中所述,术语“基本上不含”某组分是指,在一些实施方式中,故意地将含量为零的该组分结合到配混物中。在又一些实施方式中,其表示故意地将少于1重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式,其表示故意地将少于0.1重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式中,其表示故意地将少于0.01重量%的该组分结合到配混物中;在又一些实施方式中,其表示故意地将少于0.001重量%的该组分结合到配混物中。

如本文中所用,术语“高软化点增粘剂”表示具有基于astm6493的至少为80℃的软化点的增粘剂。

如本文中所用,术语“软化点”是指通过基于astm6493的环球式方法测定的材料软化点温度。

如本文中所用,术语“高乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量大于50摩尔%。例如,如本领域技术人员所知晓的那样,通过添加极性化合物进行聚合,将存在于中间嵌段的大于50摩尔%的聚丁二烯在1,2-位聚合。在上述高乙烯基苯乙烯类嵌段共聚物的氢化后,有少量或没有乙烯基不饱和残留。尽管如此,这样的苯乙烯类共聚物,即高乙烯基sebs仍然记作“高乙烯基”,这是因为其衍生自高乙烯基前体。

如本文中所用,“高乙烯基sebs”是指高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物。

如本文中所用,术语“低乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量不大于50摩尔%。

如本中所用,术语“室温”是指限定的环境、通常是室内环境的温度范围,其通常被认为适合人类居住,并且可以包括例如从约15℃到约26℃的范围内的任何温度。

如本中所用,术语“正切δ”是指材料的δ的正切,且是该材料的损耗模量(e″)与该材料的储能模量(e′)的比率。

如本文中所用,术语“正切δ峰温度”是指在材料的正切δ与温度的图示中出现主峰处的温度,该温度通过利用动态机械分析、使用ta仪器动态机械分析模型q800在“剪切夹心”模式下,以每分钟升高5℃的速率从-40℃扫描至100℃的温度,并采用10hz的振荡频率来进行测定。

热塑性弹性体配混物

在一些实施方式中,本发明涉及一种热塑性弹性体配混物,其包含高乙烯基sebs和高软化点增粘剂。

已发现,通过将高软化点增粘剂添加到高乙烯基sebs中以得到热塑性弹性体配混物,上述高乙烯基sebs的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。也就是说,对于本发明的热塑性弹性体配混物,配混物正切δ峰温度大于共聚物正切δ峰温度。

在一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为-10℃。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为0℃。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度至少为室温。在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度为约-10℃~约70℃,在又一些实施方式中,配混物正切δ峰温度为约5℃~约50℃。

高乙烯基sebs苯乙烯类嵌段共聚物

本发明的热塑性弹性体配混物包含一种或多种苯乙烯类嵌段共聚物,该苯乙烯类嵌段共聚物是高乙烯基sebs。

可商业获得的高乙烯基sebs的例子包括来自科腾聚合物公司的苯乙烯类嵌段共聚物的kraton商标的一种或多种,包括kratoners商标,例如g1641、g1642、g1643、g1645、md6958和md6959级别。已知kraton商标g系列的苯乙烯类嵌段共聚物具有约-55℃~约-38℃的范围的玻璃化温度(tg)。

如本文中所用,术语“高乙烯基”是指苯乙烯类嵌段共聚物(氢化之前)的乙烯基含量大于50摩尔%。在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的乙烯基含量为约55摩尔%~约90摩尔%,并且在又一些实施方式中,为约65摩尔%~约90摩尔%。

上述高乙烯基sebs具有乙烯/丁烯中间嵌段,其为1,3-丁二烯的氢化产物。

合适的高乙烯基sebs包括例如,djiauw等在美国专利第5777031号、gu在美国专利第6984688号中描述的那些,通过引用将它们纳入本文。

应当理解,氢化的异戊二烯中间嵌段转化为乙烯/丙烯中间嵌段。同样地,应当理解,氢化的丁二烯中间嵌段转化为乙烯/丁烯中间嵌段。

在一些实施方式中,合适的高乙烯基sebs具有相对较低的重均分子量。在又一些实施方式中,合适的高乙烯基sebs具有相对较高的重均分子量。例如,合适的高乙烯基sebs的重均分子量为超过75000,优选超过200000。在一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的重均分子量在约75000~约1000000的范围,或者在约75000~约500000的范围。在又一些实施方式中,苯乙烯类嵌段共聚物的重均分子量在约200000~约1000000的范围,或者在约200000~约500000的范围。

上述高乙烯基sebs具有共聚物正切δ峰温度。如上所述,通过将高软化点增粘剂添加到高乙烯基sebs中以得到热塑性弹性体配混物,上述高乙烯基sebs的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。

据认为,对于具有共聚物正切δ峰温度的苯乙烯类嵌段共聚物,高软化点增粘剂在将共聚物正切δ峰温度转移至更高温度时更加有效,其中,上述共聚物正切δ峰温度为大于约-40℃,但是例如小于约-10℃,或者作为又一例,小于约0℃,作为又一例,小于室温,或者作为又一例,小于某一温度且大于室温。

在一些实施方式中,高乙烯基sebs具有共聚物正切δ峰温度,该共聚物正切δ峰温度为大于约-40℃但小于-10℃,或者小于0℃,或者小于室温,或者小于某一温度且大于室温。

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物可在高乙烯基sebs之外还包含一种或多种其他的苯乙烯类嵌段共聚物。其他苯乙烯类嵌段共聚物的非限制性例子包括低乙烯基苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(低乙烯基sebs)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(seps)、苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯(seeps)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯(sibs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis),及其组合。

但是,在又一些实施方式中,上述热塑性弹性体配混物基本上不含特定的其他苯乙烯类嵌段共聚物。例如,在一些实施方式中,上述热塑性弹性体配混物基本上不含任何具有小于约-40℃的共聚物正切δ峰温度的高乙烯基sebs,和/或任何具有小于-40℃的共聚物正切δ峰温度的其他苯乙烯类嵌段聚合物。

在又一些实施方式中,上述热塑性弹性体配混物基本上不含苯乙烯-(乙烯-乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物或低乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物,或两者都不含。一些标准的或低乙烯基苯乙烯类嵌段共聚物,例如以septon商标从可乐丽有限公司获得的那些,包括septon4000系列的seeps共聚物,通常具有小于约-40℃的共聚物正切δ峰温度。

在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物基本上不含具有氢化的乙烯类异戊二烯中间嵌段的氢化的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。一些可商业获得的这样的苯乙烯类嵌段共聚物的例子,例如以hybrar商标从可乐丽有限公司获得的那些,包括7125和7135级别,更加昂贵,因此在经济上不太希望用于一些终端用途的应用。

高软化点增粘剂

本发明的热塑性弹性体配混物包括一种或多种高软化点增粘剂。

通过将高软化点增粘剂添加到为高乙烯基sebs的苯乙烯类嵌段共聚物,上述高乙烯基sebs的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。

适合用于本发明的高软化点增粘剂具有基于astm6493的至少约80℃的软化点。在一些实施方式中,软化点至少为100℃;在又一些实施方式中,至少为约120℃;在又一些实施方式中,至少为约140℃;在又一些实施方式中,软化点在约80℃~约150℃的范围内。

合适的高软化点增粘剂包括自松香原料、萜烯原料或烃原料衍生的那些增粘剂。基于烃的高软化点增粘剂可以是脂肪族的或芳族的,可以是饱和的或不饱和的。

可商业获得的高软化点增粘剂的例子包括以arkon商标获得的氢化的烃树脂,例如来自荒川化学工业株式会社(arakawachemicalindustries,ltd.)的p100、p115、p125和p140级别;以eastotac商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司(eastmanchemicalcompany)的h-125-w、h-140-w和h-142-w级别;以plastolyn商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司的r1140级别;以regalrez商标获得的氢化的烃树脂,例如来自伊士曼化学公司的1139级别。

在一些实施方式中,高软化点增粘剂包括自芳烃原料衍生的非结晶的烃树脂。在又一些实施方式中,高软化点增粘剂被全部氢化且具有饱和的脂环族结构。

在一些实施方式中,高软化点增粘剂具有约400~约3500的重均分子量。在又一些实施方式中,高软化点增粘剂具有约1000~约2000的重均分子量。

高软化点增粘剂以相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为约20重量份~约200重量份的量包含在本发明的热塑性弹性体配混物中。在一些实施方式中,高软化点增粘剂的量为相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为约30重量份~约150重量份。

通常,这被认为,对于具有相对较高的分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,需要相对较高比例的高软化点增粘剂以将正切δ峰温度转移至较高的温度。相反地,通常,这被认为,对于具有相对较低的分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,需要相对较低比例的高软化点增粘剂以将正切δ峰温度转移至较高的温度。

应当注意,确保将本发明的热塑性弹性体配混物配制成提供tpe配混物所需的性质,而不是提供粘合剂组合物中常见的性质。通常,粘合剂组合物与tpe配混物不同,至少是因为粘合剂组合物通常为粘度较低的组合物,其不具有tpe配混物的有用的机械性质。因此,即使使用相对于100重量份苯乙烯类嵌段共聚物为最高约200重量份的高软化点增粘剂,本发明的热塑性弹性体也不是粘合剂组合物。例如,热塑性弹性体配混物不发粘,或人手触摸时不粘。

任选的增塑剂

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包含增塑剂。增塑剂可被用于例如调节柔软度和/或提高热塑性弹性体配混物的流动性质或者其他性质。

任何常规的能塑化苯乙烯类嵌段共聚物的油,例如矿物油、蔬菜油、合成油等,均能被用于本发明。可商业获得的油的例子包括:以puretol380商标从加拿大石油公司(petro-canada)获得的油;和以primol382商标从埃克森美孚石油公司(exxonmobil)获得的油。

在一些实施方式中,可以使用具有比上述的常规的油的分子量高的分子量的增塑剂。聚异丁烯(pib)是这样的具有较高分子量的塑化剂的例子。例如,中分子量至高分子量的pib可以oppanol商标从巴斯夫公司(basf)商业获得。

任选的填料

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包含无机填料。

可以使用无机填料,例如来降低成本和/或控制热塑性弹性体配混物的性质。在其他实施方式中,也可使用无机填料,例如作为无机填料阻燃剂。

无机填料的非限制性例子包括氧化铁、氧化锌、氧化镁、氧化钛、氧化锆、二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙(重质、轻质、胶体)、硫酸钡、硫酸钙、硫酸钠、亚硫酸钙、硅酸钙、磷酸钙、磷酸镁、滑石、云母、高岭土、粘土、硅灰石、水滑石、玻璃珠、玻璃粉、硅砂、硅石、氮化硅、石英粉、火山石、硅藻土、白炭黑、铁粉和铝粉。

在一些实施方式中,无机填料是碳酸钙、滑石或它们的混合物。

任选的第二聚合物

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包含第二聚合物。在热塑性弹性体配混物中,第二聚合物应当与苯乙烯类嵌段共聚物相容,并且能例如有利于提高加工性能或所需的物理性质,例如硬度。

合适的第二聚合物包括基于聚烯烃的树脂,其包括:均聚物、共聚物、聚合物的掺混物、聚合物的混合物、聚合物的合金、和它们的组合。

适合用于本发明的聚烯烃的非限制性例子包括:聚乙烯(包括低密度(ldpe)、高密度(hdpe)、超高分子量(uhdpe)、线性低密度(lldpe)、极低密度等)、马来酸酯化的聚丙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚己烯(polyhexalene)、聚辛烯、和它们的共聚物,烯烃嵌段共聚物例如乙烯/α烯烃共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯(eva)共聚物。在一些实施方式中,优选高密度聚乙烯(hdpe)、和/或聚丙烯(pp)。这些聚烯烃可以从各种商业来源获得。

合适的第二聚合物还包括橡胶,例如丁基橡胶和乙烯丙烯二烯单体(epdm)橡胶。橡胶可以是交联的或非交联的。

第二聚合物的混合物、掺混物或合金包括例如热塑性硫化橡胶(tpv),其为聚烯烃例如聚丙烯的连续相和硫化橡胶例如交联的epdm的非连续相的掺混物。

合适的第二聚合物还包括聚苯醚(ppe)。ppe,有时也记作聚亚苯基氧化物,其种类的非限制性例子可包括聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-乙基-6-丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二甲氧基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二(氯甲基)-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二(溴甲基)-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二苯基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二甲苯甲酰基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二苄基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,5-二甲基-1,4-亚苯基醚)及其组合。

任选的粘合剂

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物被覆盖模制到热塑性基板上,上述热塑性弹性体配混物还包括至少一种粘合剂。

对于热塑性基板是聚酰胺(尼龙)的实施方式,合适的粘合剂包括马来酸酐功能化的聚合物,例如马来酸酐化的聚烯烃和马来酸酐功能化的苯乙烯类嵌段共聚物。例如,合适的马来酸酐功能化的聚烯烃是gu等在美国专利第7842747号中记载的那些,通过引用将其纳入本文。

可商业获得的马来酸酐功能化的聚烯烃的例子包括:以exxelor商标从埃克森美孚化学公司(exxonmobilchemical)获得的那些;以polybond商标从艾迪凡特公司(addivant)获得的那些;以及以fusabond商标从杜邦公司(dupond)获得的那些。

可商业获得的马来酸酐功能化的苯乙烯类嵌段共聚物的例子包括以kratonfg商标从科腾高性能聚合物公司(kratonperformancepolymersinc.)获得的那些,例如fg1901和fg1924级别。

在热塑性基板是聚烯烃例如聚丙烯的实施方式中,合适的粘合剂包括相容的聚烯烃,例如上述的作为第二聚合物的那些聚烯烃,包括聚丙烯。可商业获得的例子包括以braskemh521商标从布拉斯科美国公司(braskemamericainc)获得的聚丙烯。

在热塑性基板是另一种热塑性材料例如热塑性聚氨酯(tpu)、聚碳酸酯(pc)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs)、和聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(pbt/pc)的实施方式中,合适的粘合剂包括相容的聚合物,例如tpu或共聚酯弹性体(cope)或tpu/cope的掺混物。可商业获得的例子包括以elastollan商标从巴斯夫公司获得的tpu。

其他任选的添加剂

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包括常规的塑料添加剂,其量是足以使配混物获得所需的加工性质或性能性质。添加剂的量不应造成添加剂的浪费或对配混物的加工性质或性能有害。热塑性配混领域的技术人员无需过多的实验,仅须参考一些文献,例如来自“塑料设计库”(plasticsdesignlibrary)(elsevier.com)的《塑料添加剂数据(plasticsadditivesdatabase)(2004)》,就能够选择许多不同类型的添加剂加入本发明的配混物中。

本发明的热塑性弹性体配混物中可包含的任选的添加剂的非限制性例子包括粘合促进剂;杀生物剂;抗雾化剂;抗静电剂;起泡剂和发泡剂;粘合剂和粘合聚合物;分散剂;阻燃剂和烟雾抑制剂;抗冲改性剂;引发剂;润滑剂;云母;颜料、着色剂和染料;加工助剂;脱模剂;硅烷类、钛酸盐/酯(titanate)和锆酸盐/酯(zirconate);滑爽剂和抗粘连剂;稳定剂;硬脂酸盐/酯(stearate);紫外光吸收剂;粘度调节剂;蜡;以及上述添加剂的任意组合。

在一些实施方式中,热塑性弹性体配混物还包括物理发泡剂,例如二氧化碳、氮、或空气,和/或化学发泡剂,例如在分解时释放气体的有机或无机化合物,并且能被注模或挤出至发泡的tpe材料中。

tpe配混物中的成分的范围

下表1示出了本发明的热塑性弹性体配混物的成分的可接受的、所需的和优选的范围,该范围是基于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份的苯乙烯类嵌段共聚物。

本发明的热塑性弹性体配混物可包含这些成分,基本上由这些成分组成,或由这些成分组成。任何所述范围之间的数值也被视为一个范围的端值,从而所有可能的组合被视为均在表1所示的可能范围中,以作为本发明所用的配混物的实施方式。除非在本文中另外清楚地说明,任何揭示的数值意指确切的该揭示的数值、“约”该揭示的数值、或者同时表示确切的该揭示的数值和“约”该揭示的数值。

在一些实施方式中,特别是对于那些用于低压缩形变的应用,相对于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份苯乙烯类嵌段共聚物,热塑性弹性体配混物可包含至少约50重量份、或至少约70重量份,且少于约100重量份、或少于约80重量份的高软化点增粘剂。在又一些实施方式中,由本发明的热塑性弹性体配混物可以达到所需的低压缩形变和有用的阻尼性质,上述热塑性弹性体配混物包含少于约40重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或在一些实施方式中,包含少于约35重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或在又一些实施方式中,包含少于约25重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或者在又一些实施方式中,包含少于约20重量%的苯乙烯类嵌段共聚物。

在又一些实施方式中,特别是对于那些用于噪音或声音阻尼的应用,相对于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份苯乙烯类嵌段共聚物,热塑性弹性体配混物可包含至少约20重量份、或至少约40重量份,且少于约70重量份、或少于约50重量份的高软化点增粘剂。

在又一些实施方式中,特别是对于那些用于冲击阻尼的应用,相对于热塑性弹性体配混物中所含的100重量份苯乙烯类嵌段共聚物,热塑性弹性体配混物可包含至少约75重量份、或至少约90重量份,且少于约150重量份、或少于约110重量份的高软化点增粘剂。

在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物可包含相对于配混物总重量为少于30重量%的高软化点增粘剂。在又一些实施方式中,热塑性弹性体配混物可包含相对于配混物总重量为少于28重量%的高软化点增粘剂。

加工

一旦选择了合适的成分,本发明的热塑性弹性体配混物的制备并不复杂。本发明的配混物可以间歇或连续操作的方式制得。

以连续工艺进行的混合通常在挤出机中进行,该挤出机的温度升高到足以使聚合物基体熔化的程度,且在进料喉处、或通过注射或下游侧的支进料机添加所有的添加剂。挤出机速度范围可为约200~约700转/分钟(rpm),优选为约300~约500rpm。通常,将挤出机的输出物制成粒状,供后续挤出、模塑、热成形、发泡、压延和/或用其它方法加工成聚合物制品。

后续的挤出、模塑、热成型、发泡、压延和/或其它加工技术是热塑性聚合物工程领域的技术人员所熟知的。不需要过多的实验,仅仅需要参考诸如《挤出,权威加工指南和手册》(extrusion,thedefinitiveprocessingguideandhandbook);《模塑部件收缩和翘曲手册》(handbookofmoldedpartshrinkageandwarpage);《专业模塑技术》(specializedmoldingtechniques);《旋转模塑技术》(rotationalmoldingtechnology)和《模具、工具和模头修补焊接手册》(handbookofmold,toolanddierepairwelding)(均由塑料设计资料库出版(www.elsevier.com))之类的参考文献,本领域技术人员就能使用本发明的配混物制得具有任何想得到的形状和外观的制品。

本发明的实用性

在一些实施方式中,本发明涉及一种塑料制品,其由本文中所述的热塑性弹性体配混物制成。

在又一些实施方式中,本发明涉及一种多组分塑料制品,该多组分塑料制品包含至少两种由不同的热塑性材料形成的组分,其中上述热塑性材料中的一种是本文中所述的热塑性弹性体配混物。

在又一些实施方式中,上述塑料制品或上述多组分塑料制品的一个组分可以由tpe配混物通过模制、挤出、热成型、压延、吹塑、和增材3d制造来成型。

在又一些实施方式中,本发明涉及一种用于增加热塑性弹性体配混物的阻尼性能的方法,上述热塑性弹性体配混物包含苯乙烯类嵌段共聚物,且在热塑性弹性体配混物中还包含高软化点增粘剂。

如上所述,已发现,通过将高软化点增粘剂添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到热塑性弹性体配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰温度能转移到较高的温度(即,配混物正切δ峰温度)。有利的是,苯乙烯基嵌段共聚物的阻尼能力能增加以适合规定温度、例如至少-10℃、或至少0℃、或室温、或大于室温的预期终端用途的应用。

因此,本发明的热塑性弹性体配混物可被用于需要tpe的物理性质,例如柔性、伸长率、和/或柔软的或丝滑的感觉的任何塑料制品、或多组分塑料制品的任何组分,同时还提供有用的阻尼能力以用于例如至少-10℃、或至少0℃、或室温、或大于室温的温度下的应用。此外,有利的是,本发明的热塑性弹性体配混物能在较高的温度下被加工,例如那些需要覆盖模制的加工。

由于其有用性和多功能性,本发明的热塑性弹性体配混物具有可用于多种不同的工业领域中的各种阻尼应用的潜力,包括但不限于:汽车和运输;房屋设施;工业设备;电子;声学;通信;健康护理和医学;国防;火器;安全保障;个人安全;运动防护;和获益于配混物的独特的性能组合、例如低压缩变形和/或声音阻尼和/或冲击阻尼的其它工业领域或应用。

压缩形变是粘弹性材料在经受恒定压力和升高的温度后的永久性的变形。常规的振动阻尼热塑性弹性体配混物通常采用低分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,例如hybrar5127苯乙烯类嵌段共聚物。这些常规的tpe配混物倾向于具有高(即、差)的压缩形变,且要达到好的阻尼,通常需要在tpe配混物中含有至少40重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,该苯乙烯类嵌段共聚物是较为昂贵的成分。

根据本发明,可以使用高分子量的苯乙烯类嵌段共聚物,其具有低压缩形变,并且还能获得在室温或高于室温下的有用的阻尼能力。在一些实施方式中,本发明的热塑性弹性体配混物的压缩形变(根据astmd395在70℃下22小时)小于50%,在又一些实施方式中小于40%,在又一些实施方式中小于30%。此外,由本发明的热塑性弹性体配混物可以达到所需的低压缩形变和有用的阻尼性质,上述热塑性弹性体配混物包含少于约40重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或在一些实施方式中,包含少于约35重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或在又一些实施方式中,包含少于约25重量%的苯乙烯类嵌段共聚物,或者在又一些实施方式中,包含少于约20重量%的苯乙烯类嵌段共聚物。

声音阻尼对于许多应用而言是非常需要的,这种应用包括例如:高质量头戴式耳机和/或耳机;或扬声器和元件,例如扬声器的边缘或垫圈。在声学领域,声音阻尼可通过打击测试和摩擦测试进行评价。作为打击测试,使用木制的圆棒反复地敲击线缆(例如,对于带线的头戴式耳机或耳机),以模仿实际的使用条件。作为摩擦测试,使上述木制的杆沿着线缆前后移动。由上述敲击和摩擦产生的声响应或有效的声压级通过根据例如iec711的方法的人工电子耳进行测定,或者由具有所谓的“金耳朵”资格的人进行评估。

因为阻尼是频率特异的,振荡阻尼和声音阻尼可在不同的频率下产生。因此,振荡阻尼好的材料不需要声音阻尼也好。实际上,包含低分子量的苯乙烯类嵌段共聚物的常规的tpe配混物,例如hybrar5127苯乙烯类嵌段共聚物,具有好的室温下的振动阻尼性质。但是,根据打击测试和摩擦测试,对于带线的头戴式耳机和/或耳机线的应用,同样的tpe配混物在声音阻尼上并不是十分有效。

根据本发明,能提供基于打击测试和摩擦测试的优良的声音阻尼性能,同时还能实现有用的振动阻尼性质。例如,由本发明的tpe配混物制成的制品对噪音刺激响应,与由对相同的噪音刺激响应的对照制品产生的基于iec711的有效的声压级相比,能产生至少低80%的基于iec711的有效的声压级,且在一些实施方式中,至少低90%。

冲击阻尼,例如用于运动防护,通常需要具有较低硬度(例如,具有小于约50的肖氏a硬度)的材料,该材料具有良好的户外(例如,uv和热)稳定性和能经受很多次反复的工业洗衣机循环(例如70℃洗涤和90℃干燥的150次循环),同时保持尺寸温度性(例如,没有经历实质上的皱缩)。包含低分子量的苯乙烯类嵌段共聚物的常规的tpe配混物,例如hybrar5127苯乙烯类嵌段共聚物,具有好的室温下的振动阻尼性质。但是,相同的tpe配混物具有差的uv和热稳定性,并且不能经受反复的工业洗衣机循环。

根据本发明,用热塑性弹性体配混物能提供有用的室温下的冲击阻尼性质,该热塑性弹性体配混物还具有良好的uv和热稳定性,并且能经受反复的工业洗衣机循环。此外,乙烯-乙酸乙烯酯和/或聚氨酯(urethane,pu)热固性泡沫是冲击阻尼运动防护应用中的基准材料,与乙烯-乙酸乙烯酯和/或聚氨酯(pu)热固性泡沫相比,本发明的热塑性弹性体配混物能向运动设备制造商提供相对的设计自由(例如,本发明的tpe配混物能被模制成具有复杂的几何结构),并且能向运动设备使用者提供相对的额外舒适度(例如,本发明的tpe配混物可以比eva泡沫更软且更柔韧)。由本发明的tpe配混物制得的用于冲击防护的制品与常规的由eva和/或pu制得的冲击防护制品相比,能够更柔软、更紧凑且更柔韧,因此也更舒适。

此外,对于任何应用,如果需要,可以将热塑性弹性体配混物覆盖模制在基板上。在一些实施方式中,上述基板是热塑性基板,例如聚酰胺(尼龙)、聚烯烃(例如聚丙烯)、或其它热塑性材料,例如热塑性聚氨酯(tpu)、聚碳酸酯(pc)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(pbt/pc)。根据本发明,覆盖模制在热塑性基板上的热塑性弹性体配混物的90度剥离强度在一些实施方式中为大于约8磅/英寸,在又一些实施方式中,大于约10磅/英寸。

实施例

制备了本发明的多种实施方式的热塑性弹性体配混物的非限制性实施例。

显示高软化点增粘剂的效果的实施例

下表2a示出实施例1~16的热塑性弹性体配混物的成分的来源。

下表2b示出实施例1~5的配方和某些性质。

下表2c示出实施例6~9的配方和某些性质。

下表2d示出实施例10~13的配方和某些性质。

下表2e示出实施例14~16的配方和某些性质。

具有低压缩形变的tpe配混物的实施例

下表3a示出实施例17和18的热塑性弹性体配混物的成分来源,这些热塑性弹性体配混物对于需要低压缩形变和良好的阻尼性能(例如,振动和/或声音阻尼)的终端用途应用是有用的。

下表3b示出实施例17~18的配方和某些性质。

用于声音阻尼的tpe配混物的实施例

下述的表4a示出实施例19的热塑性弹性体配混物的成分来源,上述热塑性弹性体配混物对于终端用途的应用的声音和/或噪音阻尼是有用的。

下表4b示出实施例19的配方和某些性质。

用于冲击阻尼(例如用于个人和/或运动防护)的tpe配混物的实施例

下表5a示出实施例20的热塑性弹性体配混物的成分来源,上述热塑性弹性体配混物对于个人和/或运动防护的终端用途应用的冲击阻尼是有用的。

下表5b示出实施例20的配方和某些性质。

用于覆盖模制在尼龙基板上的阻尼tpe配混物的实施例

下述的表6a示出实施例21的热塑性弹性体配混物的成分来源,上述热塑性弹性体配混物对于涉及覆盖模制在尼龙基板上的阻尼终端用途应用是有用的。

下表6b示出实施例21的配方和某些性质。

无需过多的实验,本领域技术人员能利用本发明的书写描述,包括实施例,来配制表现出有用的阻尼性质、例如在室温或高于室温下的阻尼性质的热塑性弹性体配混物,并且能在较高的温度下进行加工,包括需要覆盖模制的条件的加工。

本发明的实施方式引用的所有文件是通过引用纳入本文的相关部分,对任何文件的引用并不是承认其为本发明的现有技术。

虽然已经阐述和说明了本发明的具体实施方式,但是对本领域技术人员显而易见的是,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种其他的改变和改进。因此,所附权利要求意在涵盖本发明范围内的所有这些改变和改进。

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