一种热塑性弹性体医用呼吸器材料及其加工方法与流程

本发明涉及材料制造领域，具体涉及一种热塑性弹性体医用呼吸器材料及其加工方法。
背景技术：
：目前市场上的医用呼吸器材料多为聚氯乙烯(pvc)、硅橡胶等材质经不同加工方式加工而成。众所周知，聚氯乙烯(pvc)虽然材料成本低，但大多不环保，气味大，且加工工序复杂、比重高、不耐低温、易黄变、能耗高、不利于人类健康及环保特性。硅橡胶虽然具备弹性好、触感佳、耐磨、耐温性佳等优点，但其材料成本及加工成本高、比重大、加工工序复杂、不易回收。技术实现要素：本发明的目的旨在克服上述缺陷,解决现有医用呼吸器材料存在的以上技术难题，及从材料的多样性及选择性为出发点，提供一种新型的热塑性弹性体医用呼吸器材料及其加工方法，以满足市场医用呼吸器材料对于低气味、加工工艺简单、环保可回收、质轻、回弹性好、触感佳、防摔防震性好、耐老化性能好的性能要求，以及满足市场医用呼吸器对于材料选择的多样性的需求。本发明为实现上述目的采用的技术方案如下：本发明提供了一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，由如下重量百分比的组分制造而成：线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物30～50％；加工油30～50％；聚丙烯10～20％。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：所述线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选自溶液粘度在1500～2200cps范围内的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或几种。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：所述线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选自重均分子量大于20万的高重均分子量的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或几种。在本发明中，高重均分子量的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物一般指重均分子量大于20万的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)，优选的采用重均分子量20～30万的此类聚合物。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：所述加工油选自运动粘度(40℃)为20-50，cp值为60％～75％，cn值为25％～40％的加工油中的一种或几种。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：所述聚丙烯选自熔体流动速率为50～100g/10min的聚丙烯中的一种或几种。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：更包含加工助剂，所述加工助剂，包括爽滑剂及内润滑剂；所述爽滑剂及内润滑剂的总重量为不含所述加工助剂之所有组分重量的0.1～1wt％。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：所述加工助剂，还包括抗氧化剂；所述抗氧化剂的重量为不含所述加工助剂之所有组分重量的0.1～1wt％。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：该材料在180℃，负重5kg时熔体流动速率mfr≥10g/10min，具有良好的加工性能。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：该材料的硬度hs为45a～55a，具有适中的软硬度。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：该材料的回弹性，rebond≥50％，具有很好的回弹性。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料，还具有这样的技术特征：该材料在2mm的厚度下的透光率≥80％，具有很好的透光度。本发明提供了一种热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，其特征在于：具体加工工艺流程为：流程s1：将线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入加工油中；流程s2：吸油静置；流程s3：加入配方中的其他组分混合；流程s4：双螺杆熔融混炼；流程s5：挤出造粒；流程s6：注塑成型；流程s7：吹气强脱模进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，还具有这样的技术特征：在上述流程s6中：进料段温度为160～170℃；前段温度为170～180℃；中段温度为180～185℃；后段温度为185～190℃；模头温度为190～200℃。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，还具有这样的技术特征：上述流程s4中，在双螺杆熔融混炼时，通过抽真空的方式，将材料中有气味的，以及挥发出的小分子抽掉，以达到低气味的性能。进一步地，本发明提供的一种热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，还具有这样的技术特征：在上述流程s7中，即上述材料在注塑成型后，采用吹气强脱模的方法进行脱模，吹气后撑开倍数可达三倍不破裂，合格率达95％以上。本发明的作用和有益效果：本发明涉及的热塑性弹性体医用呼吸器材料以苯乙烯类弹性体(sbc)中的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，sebs)弹性体为主体，加之以加工油、聚丙烯、加工助剂(包括爽滑剂、内润滑剂、抗氧化剂)等材料以不同配比物理共混而成。在本发明的配方中，线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，sebs)弹性体提供材料的主要性能，如柔软的触感、弹性、耐低温性、耐曲折性、止滑、防摔、抗震等性能，加工油具有可提高流动性及改善加工性作用，聚丙烯可改善加工性及热稳定性，抗氧化剂提供抗氧性和耐热老化性，爽滑剂可改善材料的干爽手感以及提高材料的加工成型性。与传统的医用呼吸器材料相比，如图1所示，本发明的热塑性弹性体医用呼吸器材料，材料新颖、性能优异、具有可回收利用、低气味、加工工序简单、无毒、良好的耐磨性和回弹性、硬度范围广、质轻、手感舒适等优异的性能。附图说明图1是本发明实施例中涉及的热塑性弹性体医用呼吸器的实物产品示意图。具体实施方式本发明实施例中的配方，摒弃了市场上传统聚氯乙烯(pvc)、硅橡胶等材料为基础的主材料体系，而选择人们知之甚少的苯乙烯类弹性体(sbc)中的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，sebs)弹性体为主体的配方体系，辅之以少量加工油、聚丙烯(pp)、抗氧化剂(ao)、爽滑剂、内润滑剂等。实施例一、本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的配方如下：原料重量百分比(wt％)sebs-615140oil-150n45pp-5600xt15爽滑剂芥酸酰胺0.06内润滑剂znsa0.1ao-500.1本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，具体加工工艺流程为：流程s1：线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入加工油；流程s2：吸油静置；流程s3：加入配方中的其他组分混合；流程s4：双螺杆熔融混炼；s5挤出造粒；流程s6：注塑成型；s7：吹气强脱模。上述流程s4中，在双螺杆熔融混炼时，通过抽真空的方式，将材料中有气味的，以及挥发出的小分子抽掉，以达到低气味的性能。上述流程s6加工参数如下所示：料筒温度设定值进料段温度160℃前段温度170℃中段温度180℃后段温度185℃模头温度190℃在上述流程s7中，即上述材料在注塑成型后，采用吹气强脱模的方法进行脱模，吹气后撑开倍数可达三倍不破裂，合格率达95％以上。本发明其他实施例：实施例二、本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的配方如下：原料重量百分比(wt％)sebs-yh60240oil-150n45pp-5600xt15爽滑剂芥酸酰胺0.1内润滑剂znsa0.1ao-500.1本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，具体加工工艺流程为：流程s1：线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入加工油；流程s2：吸油静置；流程s3：加入配方中的其他组分混合；流程s4：双螺杆熔融混炼；s5挤出造粒；流程s6：注塑成型；s7：吹气强脱模。上述流程s4中，在双螺杆熔融混炼时，通过抽真空的方式，将材料中有气味的，以及挥发出的小分子抽掉，以达到低气味的性能。上述流程s6加工参数如下所示：料筒温度设定值进料段温度170℃前段温度180℃中段温度185℃后段温度190℃模头温度200℃在上述流程s7中，即上述材料在注塑成型后，采用吹气强脱模的方法进行脱模，吹气后撑开倍数可达三倍不破裂，合格率达95％以上。实施例三、本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的配方如下：原料重量百分比(wt％)sebs-615140oil-150n45pp-491215爽滑剂芥酸酰胺0.06内润滑剂znsa0.1ao-500.1本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，具体加工工艺流程为：流程s1：线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入加工油；流程s2：吸油静置；流程s3：加入配方中的其他组分混合；流程s4：双螺杆熔融混炼；s5挤出造粒；流程s6：注塑成型；s7：吹气强脱模。上述流程s4中，在双螺杆熔融混炼时，通过抽真空的方式，将材料中有气味的，以及挥发出的小分子抽掉，以达到低气味的性能。上述流程s6加工参数如下所示：在上述流程s7中，即上述材料在注塑成型后，采用吹气强脱模的方法进行脱模，吹气后撑开倍数可达三倍不破裂，合格率达95％以上。实施例四、本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的配方如下：原料重量百分比(wt％)sebs-615140oil-150n50pp-5600xt10爽滑剂芥酸酰胺0.06内润滑剂znsa0.1ao-500.1本实施例中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的加工方法，具体加工工艺流程为：流程s1：线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入加工油；流程s2：吸油静置；流程s3：加入配方中的其他组分混合；流程s4：双螺杆熔融混炼；s5挤出造粒；流程s6：注塑成型；s7：吹气强脱模。上述流程s4中，在双螺杆熔融混炼时，通过抽真空的方式，将材料中有气味的，以及挥发出的小分子抽掉，以达到低气味的性能。上述流程s6加工参数如下所示：料筒温度设定值进料段温度160℃前段温度170℃中段温度180℃后段温度185℃模头温度190℃在上述流程s7中，即上述材料在注塑成型后，采用吹气强脱模的方法进行脱模，吹气后撑开倍数可达三倍不破裂，合格率达95％以上。上述基础配方是以苯乙烯为主体的配方体系，属于聚合物的改性，故采用机械式的双螺杆物理共混改性。上述实施例一至四中的热塑性弹性体医用呼吸器材料的性能测试结果：表一在表一中，mfr(熔体流动速率)代表材料的流动性，反映材料的加工性能，一般情况下，mfr在10g/10min以上，代表有较好的加工性能；hs代表的是材料的硬度，hs值越大，代表材料手感越硬，反之越软，用于医用呼吸器材料的硬度基本要求为45a～55a，在50a左右有较好的手感，且具备足够的回弹性；sp.gr代表的是材料的比重，sp.gr数值越大，代表材料单位体积下的重量越大，数值越小，代表材料越轻；rebond代表的是材料的回弹性，rebond数值越大，代表材料回弹性越好，数值越小，代表材料回弹性越差，一般来讲，rebond>50以上为较好；透光率代表材料成型成制品以后的透明度，透光率数值越大，代表材料透明性越好。从本案来看,热塑性弹性体材料作为医用呼吸器材料，mfr≥10g/10min均有较好的加工性能，sp.gr越小越好，rebond越大越好，透光率越大越好。由表一可知，本发明实施例一至四中的热塑性弹性体材料的流动性(mfr)、硬度(hs)、回弹性(rebond)、透光率及比重(sp.gr)等特性(各项性能指标)可达到医用呼吸器材料的基本要求且好于比较例，说明本发明实施例一至四的热塑性弹性体医用呼吸器材料相对于比较例的硅胶材料，具有加工性能好、比重轻及透光率高等综合性能；本发明实施例一至四的热塑性弹性体医用呼吸器材料相对于比较例的聚氯乙烯材料，具有比重轻、回弹性好及透光率高等综合性能。在本发明中，关于苯乙烯类弹性体(sbc)的选择：目前市场上使用较多的苯乙烯类弹性体(sbc)主要有氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，sebs)、未氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，sbs)、未氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，sis)，其中sbs价格低廉，加工工序简单，来源广，应用较广泛，但sbs耐高低温性、触感、耐老化等性能稍差。sis加工工序简单，价格适中，但耐高低温性、触感、耐热老化、加工性、触感等性能较差，应用范围较窄。而sebs价格适中，来源广、应用范围广，且止滑性、弹性、触感、耐低温性、耐热老化性等性能要明显优于其他常用的苯乙烯类弹性体，故选择线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)弹性体为配方的主体材料。根据本发明产品的需要，从sebs的重均分子量、耐热老化性、来源、价格、品质稳定性等因素综合考虑，本发明的配方优选溶液粘度在1500～2200cps范围内的线性氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，本发明实施例一至四的配方最优选择台橡(上海)实业有限公司生产的高重均分子量的sebs-6151、以及中国石化集团巴陵石化分公司生产的sebs-yh602为主体材料。关于加工油的选择：基于材料兼容性的考虑，本发明实施例一至四的配方选择与配方中其它材料兼容性较好的、粘度适中的、耐热老化性能较优的150n石蜡烃油(oil-150n)。关于聚丙烯的选择：在聚丙烯的选择上，基于产品性质的要求，本发明实施例一至四的配方选择在230℃负重2.16kg下熔体流动速率为50～100g/10min的聚丙烯，最优选择台塑工业公司生产的高流动性的pp-5600xt(共聚丙烯)，以及上海赛科石油化工有限公司生产的高透明pp-4912,以提供恰当的流动性与加工性能，以及很高的透明度。关于抗氧化剂的选择：可选用任何类型的抗氧化剂，最优选市场上使用较广泛的台湾长春化工生产的抗氧化剂ao-50，以满足医用呼吸器对于抗氧性及耐老化性的需求。关于滑剂的选择：根据产品性质的需要，本发明实施例中选用的爽滑剂芥酸酰胺分子量较高在400-500左右，能提供较好的分散性和爽滑作用；本发明实施例中选用的内润滑剂硬脂酸锌znsa,在材料熔融混炼时，能够改善材料的加工性能，以及降低部分剪切力，使得材料有更好的加工性能。当前第1页12