一种热塑性弹性体材料及其制备方法
【专利摘要】本发明适用于工程塑料领域，提供了一种热塑性弹性体材料及其制备方法。该热塑性弹性体材料包括如下重量份数的下列组分：基体树脂40-60份，软化增塑剂5-20份，导电炭黑15-25份，相容剂5-15份，阻燃剂30-40份，润滑剂0-2份，稳定剂0-2份。本发明提供的热塑性弹性体材料，防静电能力强、且放静电剂永不析出，使防静电效果持久有效，同时，其具有较好的阻燃性能、且环保。
【专利说明】一种热塑性弹性体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工程塑料领域，尤其涉及一种热塑性弹性体材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]塑胶属于高分子材料，由于其表面电阻、体积电阻均在1012Ω以上，赋予了塑胶材料的良好绝缘性能。但是，也正因为如此，塑胶材料在生产、搬运、接触、分离、摩擦、碰撞、介入电磁感应场合极易产生静电，给其使用带来了一定的限制。如何有效的提高塑胶制品的抗静电性能，是多年来人们关注和期待的话题。
[0003]通常，当塑胶材料表面阻值大于IOkiQ时，极易产生静电；当表面阻值在IO8 —IO10 Ω之间时，塑胶材料具有一定防静电性能；当表面阻值在IO6 -1O8 Ω之间时，塑胶材料有很好的防静电性能；当表面阻值在IO4 — IO6 Ω之间时，具有最佳的防静电性能；当低于IO4时，便成为导体、半导体材料。现有的降低塑胶静电的办法是:加入具有吸湿作用而又对塑料无害的助剂，吸取空气中的水分，降低表面电阻，来降低其表面电阻，以达到防静电性能，这就是防静电剂。根据塑胶品种的不同，可以选择不同的抗静电剂种类。但是目前，几乎所有的抗静电剂都有析出现象发生，无法达到永久抗静电效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种热塑性弹性体材料，旨在解决现有热塑性弹性体材料抗静电效果差、抗静电时间短、不能实现永久性抗静电的问题。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种热塑性弹性体材料的制备方法。
[0006]本发明是这样实现的，一种热塑性弹性体材料，包括如下重量份数的下列组分:
[0007]`
基体树脂40-60份，
软化增塑剂5-20份，
导电炭黑15-25份,
相容剂5-15份
阻燃剂30-40份，
润滑剂0-2份，
稳定剂0-2份。
[0008]以及，本发明的另一目的在于提供了一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤:[0009]按照上述热塑性弹性体材料配方分别称取各组分；
[0010]依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0011 ] 将上述混合物料进行熔融挤出，造粒。
[0012]本发明提供的热塑性弹性体材料，环保、抗阻燃性能好，更重要的是其抗静电效果好，抗静电时间长，能实现永久性抗静电功能。本发明提供的热塑性弹性体材料的制备方法，工艺成熟，易控，生产效率高，同时熔融挤出工艺成熟，易控，生产效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例提供的热塑性弹性体材料的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]本发明实施例提供了一种热塑性弹性体材料，包括如下重量份数的下列组分:
[0016]
基体树脂40-60份，
软化增塑剂5-20份，
导电炭黑15-25份，`
相容剂5-15份，
阻燃剂30-40份，
润滑剂0-2份，
稳定剂0-2份。
[0017]具体的，所述基体树脂作为热塑性弹性体材料的主体组分之一，可选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。作为进一步优选实施例，所述基体树脂为聚乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。当基体树脂选用聚乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种时，所述热塑性弹性体材料的物理机械性能得到增强，同时，由于上述三种基体树脂均为相容性较好的高聚物，因此，其能有效地与其他成分共同配合，充分发挥各组分的作用效果。作为具体实施例，所述基体树脂含量可以是40份、45份、50份、55份、60份等具体分数。
[0018]为了热塑性弹性体材料的加工性能和柔韧性，本发明实施例中加入了软化增塑剂。软化增塑剂的添加可以使热塑性弹性体材料在加工和使用过程中柔韧性增强，便于加工。作为优选实施例，所述软化增塑剂为饱和直链烷烃或环烷烃中的至少一种。为了增加热塑性弹性体材料的阻燃性能、提高其安全性能，本发明实施例所述软化增塑剂进一步优选为闪点高于180°c的饱和直链烷烃或环烷烃中的至少一种。作为具体实施例，所述软化增塑剂的含量可以是5份、10份、12份、15份、20份等具体份数。
[0019]本发明实施例中，所述导电炭黑作为防静电剂，其对热塑性弹性体材料中抗静电性能的提高起着重要作用。由于通常的塑胶材料中，常用的其他防静电剂，其防静电性能较差、且容易析出，导致防静电时间大大缩短。本发明实施例中，由于所述基体树脂、软化增塑剂及其它成分之间采用了合理的重量份数配比，因此，采用导电碳黑作为防静电剂后，导电炭黑的重量份数可有效增加至15-25份。在其他各组分的含量合理配比后，添加分量较多的导电炭黑，可明显增加本发明实施例热塑性弹性体材料的防静电效果，同时，该防静电剂不会出现析出现象，使得防静电时间明显增长，能够实现永久抗静电功能。作为具体实施例，所述导电炭黑的重量份数可以是15份、18份、20份、22份、25份等具体份数。
[0020]为了提高热塑性弹性体材料中各组分之间的相容性，从而充分发挥各组分的作用，更好地促进阻燃剂和导电炭黑的分散塑化，同时减少分层现象，本发明实施例中加入了相容剂。作为优选实施例，所述相容剂为聚丙烯-马来酸酐接技物、聚乙烯-马来酸酐接技物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物-马来酸酐接技物、三元乙丙橡胶-马来酸酐接技物中的至少一种。作为具体实施例，所述相容剂的含量可以是5份、10份、12份、15份等具体份数。
[0021]阻燃剂是上述热塑性弹性体材料中重要的组分之一，是赋予热塑性弹性体材料具有难燃性的功能性助剂。本发明优选实施例中，所述阻燃剂选自阻燃效率高、且低毒环保的磷氮阻燃剂。在具体实施例中，该阻燃剂的含量可以是30份、33份、35份、38份、40份等具体组分。
[0022]为了防止热塑性弹性体材料发生分解、老化，延长其热稳定时间，提高上述实施例热塑性弹性体材料在制备和使用过程中的耐热和抗氧化性能，可根据实际需要选择性地加入或不加入适量的稳定剂。为在优选实施例中，所述稳定剂为二苯甲硐类、受阻酚类、亚磷酸脂类、受阻胺类之中的至少一种。作为具体实施例，上述热稳定剂的含量可以是0.2份、
0.3 份、0.4 份、0.5 份、0.6 份、0.7 份、0.8 份、0.9 份、1.0 份、1.1 份、1.2 份、1.3 份、1.4 份、
1.5份、1.6份、1.8份、2.0份等具体组分。
[0023]为了减轻热塑性弹性体材料各组分之间摩擦力，提高其外观性能，本发明实施例可根据实际需要添加或不添加润滑剂。作为优选实施例，所述润滑剂为脂肪酸类、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺类、聚硅硐类中的至少一种。作为具体实施例，该润滑剂的含量可以是0.2份、0.3 份、0.4 份、0.5 份、0.6 份、0.7 份、0.8 份、0.9 份、1.0 份、1.1 份、1.2 份、1.3 份、1.4份、1.5份、1.6份、1.8份、2.0份等具体重量份数。
[0024]本发明实施例提供的热塑性弹性体材料，在所述基体树脂、软化增塑剂及其它成分之间采用了合理的重量份数配比后，采用导电炭黑作为防静电剂、且导电炭黑的含量高，明显提高了热塑性弹性体材料的防静电能力，且导电炭黑在本发明实施例热塑性弹性体材料中不会析出，从而增加 了热塑性弹性体材料的抗静电性能，能够实现热塑性弹性体材料的永久抗静电功能。此外，本发明实施例热塑性弹性体材料选用合适的软化增塑剂、相容剂，提高了各组分之间的相容性，有利于各组分之间作用的充分发挥；采用不含卤的磷氮阻燃剂，增加了热塑性弹性体材料的阻燃效果，且由于磷氮阻燃剂分解产生的毒性气体少，提高了其环保性能。
[0025]一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤，如附图1所示:
[0026]S01.按照上述述热塑性弹性体材料配方分别称取各组分；
[0027]S02.依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0028]S03.将上述混合物料进行 熔融挤出，造粒。
[0029]具体地，上述步骤SOl中热塑性弹性体材料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
[0030]上述步骤S02中，将所述称取的各组分进行混料处理。所述混料处理香江基体树脂放入混料设备后，在混合加入所述软化增塑剂，以便软化增塑剂尽可能完全得被基体树脂吸收；之后加入剩余各组分进行混料处理。所述混料处理的时间可以根据实际生产条件进行灵活的调整，只要各组分预混充分即可，如混合的设备可以是混料筒等。
[0031]上述步骤S03中，上述共混物的熔融挤出可以采用本领域常规的工艺。通过对挤出时间和温度的控制，使得各组分之间充分发生作用后形成稳定的热塑性弹性体材料。为了使得各组分在熔融挤出中更好的协同作用，赋予上述热塑性弹性体材料更加优异的性能，在优选实施例中，混合物料熔融挤出是采双螺杆挤出机熔融挤出，挤出工艺条件为:
[0032]双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25_40Hz，螺杆转速为200-350转/分钟。
[0033]作为进一步优选实施例，所述双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机。经过同向双螺杆挤出机高速剪切，混炼，所述混合物料达到充分混炼的目的，通过机头挤出，由水槽冷却，再由切粒机造粒，然后送到可烤料的储料桶，边搅拌边烤干，接着装包入仓即可。
[0034]本发明实施例提供的热塑性弹性体材料的制备方法，只需将各组分混合后进行熔融挤出处理，制备工艺简单；同时熔融挤出工艺成熟，易控，生产效率高。同时熔融挤出工艺成熟，易控，生产效率高。
[0035]现以具体热塑性弹性体材料的配方和制备方法为例，对本发明实施例进行进一步详细说明。下述各实施例中，在实施例中，所述基体树脂可选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS (如岳阳石化YH792)，聚丙烯PP (如台湾化纤工业K8009，K8025)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS (如美国科腾公司D114，D1124)，苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS (如美国科腾公司的G-1650，G-1651，G-1654，台湾台橡公司的6150,6151,6154,岳阳石化的YH-501, YH-502, YH-503,日本可乐丽公司的4033，4044, 4055)，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEPS (如美国科腾公司G-1726, G-1730),乙烯-辛烯共聚物POE (如日本三井化学DF740, DF810, DF640, DF740,美国埃克森5061，美国杜邦8150)，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA(如三井聚合化学公司P2805，韩国现代430)，三元乙丙橡胶EPDM (如美国陶氏EPDM4725, EPDM3745EPDM4770);软化增塑剂可选用新疆克拉玛依的KN4010，KN4006，韩国双龙的250N，500N ;导电炭黑可选用美国卡博特CABOT的VXC系列；相容剂可选用能之光的MC218，MC328，美国科腾公司的FG1901 ;稳定剂可选用汽巴精化公司的1010，UV770，金海雅宝的168,330 ;阻燃剂可选用日本申川的SF-3510。
[0036]实施例1
[0037]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例1，其中，基体树脂为重量份数比为5:1:1的SEBS、PP、EVA的混合物，软化增塑剂选用饱和直链烷烃，相容剂为聚丙烯-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭黑。
[0038]热塑性弹性体材料的制备方法:
[0039]( I)按表1中实施例1配方称取各组分；
[0040](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0041](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25-40HZ，螺杆转速为200-300转/分钟。
[0042]实施例2
[0043]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例2，其中，基体树脂为重量份数比为25:6:4的SEBS、PP、EPDM的混合物，软化增塑剂选用环
烷烃，相容剂为三元乙丙橡胶-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭
m
O
[0044]热塑性弹性体材料的制备方法:
[0045]( I)按表1中实施例2配方称取各组分；
[0046](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0047](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25-30HZ，螺杆转速为250-350转/分钟。
[0048]实施例3
[0049]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例3，其中，基体树脂为重量份数比为15:7:10:3的SEBS、PP、SBS、POE的混合物，软化增塑剂
选用环烷烃，相容剂为聚丙烯-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭黑。[0050]热塑性弹性体材料的制备方法:
[0051 ] (I)按表1中实施例3配方称取各组分；
[0052](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0053](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25-35HZ，螺杆转速为250-350分钟。
[0054]实施例4
[0055]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例4，其中，基体树脂为重量份数比为15:8:12的SEBS、PP、P0E的混合物，软化增塑剂选用环烷烃，相容剂为聚丙烯-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭黑。
[0056]热塑性弹性体材料的制备方法:
[0057]( I)按表1中实施例4配方称取各组分；[0058](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0059](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25-40HZ，螺杆转速为200-350转/分钟。
[0060]实施例5
[0061]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例5，其中，基体树脂为重量份数比为15:9:5:6的SEBS、PP、POE、EPDM的混合物，软化增塑剂选用环烷烃，相容剂为苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭黑。
[0062]热塑性弹性体材料的制备方法:
[0063](I)按表1中实施例5配方称取各组分；
[0064](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0065](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~185°C，喂料频率为25-40HZ，螺杆转速为200-350转/分钟。
[0066]实施例6
[0067]一种热塑性弹性体材料，其包括的配方组份和相应组份的含量见下表1中实施例6，其中，基体树脂为重量份数比为2:5的SEPS、SIS的混合物，软化增塑剂选用环烷烃，相容剂为三元乙丙橡胶-马来酸酐接技物，阻燃剂为磷氮阻燃剂，抗静电剂为导电炭黑。
[0068]热塑性弹性体材料的制备`方法:
[0069]( I)按表1中实施例6配方称取各组分；
[0070](2)依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料；
[0071](3)将混合物料经熔融共混，挤出造粒成复合材料。熔融挤出工艺条件为:双螺杆挤出机温度为175~195°C，喂料频率为25-40HZ，螺杆转速为200-350转/分钟。
[0072]性能测试:
[0073]将上述实施例1-6制备的热塑性弹性体材料制备的热塑性弹性体材料进行性能测试，相关性能测试方法如下:
[0074](I)邵氏硬度:按ASTM D-224标准进行测试；
[0075](2)熔融指数:按ASTM D-123标准进行测试；
[0076](3)拉伸断裂伸长率:按ASTM D-412标准进行测试；
[0077](4)拉伸断裂强度:按ASTM D-412标准进行测试；
[0078](5)表面电阻:按IEC60093标准进行测试；
[0079](6)阻燃性能:按照UL-94标准进行测试；
[0080](7 )密度:ASTM D-792标准进行测试。
[0081]测定性能结果见下述表2所示。
[0082]表1
[0083]
【权利要求】
1.一种热塑性弹性体材料，包括如下重量份数的下列组分:基体树脂40-60份，软化增塑剂5-20份，导电炭黑15-25份，相容剂5-15份，阻燃剂30-40份，润滑剂0-2份，稳定剂0-2份。
2.如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷氮阻燃剂。
3.如权利要求1所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述基体树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。
4.如权利要求3任一所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述基体树脂为聚乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶中的至少一种。
5.如权利要求1~4任一所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述软化增塑剂为饱和直链烷烃或环烷烃中的至少一种。
6.如权利要求1~4任一所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯-马来酸酐接技物、聚乙烯-马来酸酐接技物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物-马来酸酐接技物、三元乙丙橡胶-马来酸酐接技物中的至少一种。
7.如权利要求1~4任一所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸类、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺类、聚硅硐类中的至少一种。
8.如权利要求1~4任一所述的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述稳定剂为二苯甲硐类、受阻酚类、亚磷酸脂类、受阻胺类之中的至少一种。
9.一种热塑性弹性体材料的制备方法，包括如下步骤: 按照权利要求1~8任一所述热塑性弹性体材料配方分别称取各组分； 依次加入基体树脂、软化增塑剂后，加入其它剩余各组分进行混合处理，形成混合物料； 将上述混合物料进行熔融挤出，造粒。
【文档编号】C08L53/02GK103740032SQ201310737824
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】徐东, 徐瑞敬 申请人:安徽科聚新材料有限公司