一种与双组份胶水粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于弹性体材料技术领域，特别涉及一种与双组份胶水粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.热塑性弹性体，简称tpe(thermoplastic elastomer)，橡胶、塑料、相容剂及填充等通过双螺杆挤出机共混生产的一种可热塑性的弹性体材料。目前，热塑性弹性体广泛被应用于汽车、家电、建筑、电线电缆等众多行业。
3.在实际应用中，遇到采用丙烯酸或者pur双组份胶水粘接tpe制件与铝板或铁板表面，常规的sebs/pp基材的tpe的表面极性较弱，无反应基团，导致tpe表面与胶水的粘接力较差。
4.中国专利cn106189041a公开了可溶剂粘接、抗扭结、透明输液管材料组分包括热塑性苯乙烯类弹性体、无规共聚聚丙烯、粘接促进剂、抗氧剂、润滑剂等，该材料具有高回弹、高强度等特点，同时具有与传统pvc输液管材料相当的粘接强度、抗扭结性，但是该材料与双组份胶水粘接力有待提高。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种与双组份胶水粘接的热塑性弹性体材料及其制备方法和应用，以克服现有技术中热塑性弹性体材料与双组份胶水粘接力较差的缺陷。
6.本发明提供一种热塑性弹性体材料，所述材料组分按照重量份数包括：
[0007][0008]
所述聚酯弹性体为聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚醚软段的线型嵌段共聚物，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和所述聚醚软段的重量比为(30-50)：(50-70)。
[0009]
优选地，所述材料组分按照重量份数包括：
[0010]
[0011][0012]
优选地，所述苯乙烯弹性体包括氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯)、氢化聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)、氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯/丁二烯-b-苯乙烯)中的一种或几种。
[0013]
优选地，所述白油包括环烷油、石蜡油中的一种或几种。
[0014]
优选地，所述聚醚软段为非结晶性聚醚，更优选地，所述非结晶性聚醚包括聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丁二醇醚中的一种或几种。
[0015]
优选地，所述乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯质量分数为6％～12％。
[0016]
优选地，所述填充物为表面包覆硅烷的填充物。
[0017]
优选地，所述填充物中硅烷质量分数为1-5％。
[0018]
优选地，所述表面包覆硅烷的填充物包括表面包覆硅烷的碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种或几种。
[0019]
优选地，所述表面包覆硅烷的填充物是将硅烷偶联剂与填充物混合搅拌获得。硅烷质量分数计算公式为：硅烷偶联剂的重量/填充物的重量*100％。
[0020]
优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或几种。
[0021]
优选地，所述搅拌时间为5-10min。
[0022]
优选地，所述材料还包括添加剂0-8份。
[0023]
优选地，所述添加剂包括抗氧剂、耐uv剂、矿粉中的一种或几种。
[0024]
优选地，所述抗氧剂包括季戊四醇酯、亚磷酸酯、硫代二丙酸的二烷基酯中的一种或几种。
[0025]
优选地，所述耐uv剂包括受阻苯甲酸酯类、苯并三唑类、二苯甲酮类中的一种或几种。
[0026]
优选地，所述矿粉包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石中的一种或几种。
[0027]
本发明还提供一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0028]
将苯乙烯弹性体与白油预混，然后将得到的预混物与其他各组分混合，将混合后的组分加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，得到热塑性弹性体材料。
[0029]
优选地，所述预混温度为常温，预混时间为3-6h。
[0030]
优选地，所述挤出温度为165-215℃，挤出过程的停留时间为55-105s。
[0031]
本发明还提供一种热塑性弹性体材料在汽车或家电中的应用。
[0032]
本发明涉及的乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯质量分数的测试标准为astm d4094-2007。
[0033]
本发明涉及的双组份胶水为双组份聚氨酯胶水，由主剂和固化剂组成，主剂为含活泼氢组份(比如含羟基的多元醇)，固化剂为含-nco基团的聚氨酯预聚体组份。
[0034]
本发明聚酯弹性体中软段能够提供粘接力，但硬段的强结晶性对粘接性是负面的，而聚酯弹性体与乙烯-丙烯酸酯共聚物复配后，乙烯-丙烯酸酯共聚物在体系中与聚酯弹性体硬段相容性不好，直接影响其结晶性能，从而提高粘接性能。填充物本身为惰性组分，但表面活化后，其表面的硅烷基团活性较高，可以与胶水中的基团进行反应，因此，可以
进一步提高粘接性能。
[0035]
有益效果
[0036]
本发明采用聚酯弹性体和乙烯-丙烯酸酯共聚物的复配，可以显著提高热塑性弹性体材料与双组份胶水的粘接性能。而采用表面包覆硅烷的填充物可以进一步提高热塑性弹性体材料与双组份胶水的粘接性能。并且本发明保证了热塑性弹性体材料具有合适的硬度(20d-50d)。
具体实施方式
[0037]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0038]
试剂来源：
[0039]
苯乙烯弹性体：氢化聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)，sebs g1651，科腾；
[0040]
白油：矿物白油，pw-90，日本出光；
[0041]
聚酯弹性体1：聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚丁二醇醚软段的线型嵌段共聚物，硬段和软段的重量比为30:70，hytrel 4053，杜邦；
[0042]
聚酯弹性体2：聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚丁二醇醚软段的线型嵌段共聚物，硬段和软段的重量比为50:50，hytrel 7246，杜邦；
[0043]
聚酯弹性体3：聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚乙二醇醚软段的线型嵌段共聚物，硬段和软段的重量比为30:70，kopel kp3339um，韩国kolon；
[0044]
聚酯弹性体4：聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚丁二醇醚软段的线型嵌段共聚物，硬段和软段的重量比为25:75，hytrel 3078，杜邦；
[0045]
聚酯弹性体5：聚对苯二甲酸丁二醇酯硬段和聚丁二醇软段的线型嵌段共聚物，硬段和软段的重量比为56:44，8238，杜邦；
[0046]
乙烯-丙烯酸酯共聚物1：escor 5000，埃克森美孚，丙烯酸酯质量分数为6.4％；
[0047]
乙烯-丙烯酸酯共聚物2：escor 5110，埃克森美孚，丙烯酸酯质量分数为11.5％；
[0048]
乙烯-丙烯酸酯共聚物3：lucalen a 2910m，巴塞尔，丙烯酸酯质量分数为4.8％；
[0049]
乙烯-丙烯酸酯共聚物4：escor 5200，埃克森美孚，丙烯酸酯质量分数为13.1％；
[0050]
填充物1：表面包覆硅烷的碳酸钙(硅烷质量分数为1％)，是通过乙烯基三乙氧基硅烷(a-151，美国联碳公司)1kg与碳酸钙(acmlt02，梅丽泰)100kg用粉体搅拌机200转/min均匀搅拌5min获得；
[0051]
填充物2：表面包覆硅烷的碳酸钙(硅烷质量分数为5％)，是通过乙烯基三乙氧基硅烷(a-151，美国联碳公司)5kg与碳酸钙(acmlt02，梅丽泰)100kg用粉体搅拌机200转/min均匀搅拌10min获得；
[0052]
填充物3：表面包覆硅烷的碳酸钙(硅烷质量分数为7％)，是通过乙烯基三乙氧基硅烷(a-151，美国联碳公司)7kg与碳酸钙(acmlt02，梅丽泰)100kg用粉体搅拌机200转/min均匀搅拌10min获得；
[0053]
填充物4：碳酸钙(未经硅烷包覆处理)，acmlt02，梅丽泰；
[0054]
添加剂：
[0055]
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，市售；
[0056]
实施例和对比例所用添加剂(抗氧剂)为同种市售产品。
[0057]
热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0058]
按照表1或表2中配比，将苯乙烯弹性体与白油在常温下预混3-6h，然后将得到的预混物与其他各组分混合，将混合后的组分加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，得到热塑性弹性体材料。其中挤出温度为165-215℃，挤出过程的停留时间为55-105s。
[0059]
性能测试：
[0060]
将热塑性弹性体材料在70-80℃的鼓风烘箱中干燥2～4小时，然后将干燥好的粒子在注塑成型机上制成标准样条用于如下测试。
[0061]
(1)邵氏d硬度：按照iso 7619-2010标准进行，采用邵氏d硬度计，砝码5kg，读数时间为15s。
[0062]
(2)粘接强度测试方法：将弹性体材料通过注塑的工艺制成2.0mm厚的150*40mm的矩形板，再将该矩形板与铁板通过双组份胶水(主剂为peg，固化剂为芳香族二异氰酸酯mdi，主剂与固化剂的重量比为2：1)粘接(粘接温度常温，时间5min)固化在一起。采用万能试验机，测试粘接力。测量并记录剥离过程中的力。数值越大，则剥离强度越大，当剥离力达到6.0n，则表明可以达到应用的要求。
[0063]
表1实施例配比(重量份数)
[0064][0065]
表2对比例配比(重量份数)
[0066]
[0067][0068]
由表1和表2可知，对比例1不添加聚酯弹性体，对比例4不添加乙烯-丙烯酸酯共聚物，对比例1和对比例4的剥离力均低于实施例1，且对比例1的硬度不合适。对比例2添加的聚酯弹性体硬段和软段的重量比小于30:70，对比例3添加的聚酯弹性体硬段和软段的重量比大于50:50，对比例2-3的剥离力均低于实施例1，且对比例2和对比例3硬度不合适。对比例5添加的乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯质量分数小于6％，对比例6添加的乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯质量分数大于12％，对比例5和6的剥离力均低于实施例1。由此可见，采用聚酯弹性体和乙烯-丙烯酸酯共聚物的复配，且聚酯弹性体中硬段和软段重量比要在一定范围内，同时乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯质量分数要在一定范围内，可以显著提高热塑性弹性体材料与双组份胶水的粘接性能，并且保证热塑性弹性体材料具有合适的硬度(20-50d)。
[0069]
实施例12中填充物表面不包覆硅烷，其剥离力低于实施例1，由此可见，填充物表面包覆硅烷可以进一步提高热塑性弹性体材料与双组份胶水的粘接性能，并且保证热塑性弹性体材料具有合适的硬度(20-50d)。