一种热塑性有机硅弹性体母粒、其制备方法及复合材料与流程

本发明属于有机高分子材料，尤其涉及一种热塑性有机硅弹性体母粒、其制备方法及复合材料。

背景技术：

1、热塑性弹性体(tpe)的组成可以分为橡胶相和树脂相，橡胶相提供tpe的弹性，树脂相使tpe具有强度。按制备方法的不同，tpe可分为化学合成型和动态硫化共混(tpv)两大类。其中，化学合成是将具有软段(弹性)和硬段(刚性)的链段结构通过化学聚合的方法有机地结合在聚合物或者共聚物中，典型的有聚氨酯(tpu)以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(sbs)。化学合成方法得到的聚合物性能稳定，但是合成路线繁琐，且品种单一，应用领域极大地受到限制。

2、tpv是由橡胶与树脂在熔融共混时通过动态硫化技术被“就地”硫化，且在高速剪切应力作用下，硫化的微纳米橡胶颗粒均匀分散在连续相树脂中的新型聚合物反应共混技术。tpv主要由二部分组成，一是塑料，作为连续相，二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能，一些无机填料会被填加。热塑性有机硅弹性体(si-tpv)是一种具有橡胶的力学性能和使用性能，又能按热塑性塑料进行加工和回收的材料，具有高模量、高强度、高弹性等优异的性能。聚丙烯(pp)具有高强度、韧性好、耐老化及质量轻、易加工、成品尺寸稳定好等优点。有机硅橡胶(sr)具有优异的耐油、耐老化、耐磨性以及自润滑性。

3、将聚丙烯(pp)与有机硅橡胶(sr)通过动态硫化技术复合，发挥彼此优势，制成pp/sr热塑性弹性体，具有良好的耐老化、流动性好、抗疲劳、耐磨损、压缩永久变形小、热稳定性良好、易于加工成型等特点。将该弹性体与聚丙烯进一步混合加工成型，制备的复合材料si-tpv相对于普通的热塑性弹性体而言，其具有更加优异的包覆性和独特的人体美学触感，并且可以回收使用、绿色环保，目前广泛应用于智能穿戴、塑料包覆、密封胶条、婴幼儿产品、医疗、成人用品等行业。

4、但是，由于硅橡胶与热塑性聚丙烯材料的粘度相差巨大，在混合过程中以及在动态硫化过程中出现橡胶不易剪切、破碎形成均匀微小的分散相颗粒，最终导致硅橡胶聚丙烯热塑性弹性体的微观形态不够精细，而且出现微观甚至宏观相分离，导致力学性能较差，此外动态硫化工艺为使硅橡胶充分硫化，一般需要在密炼机或挤出机中混炼时间长，不仅对工艺稳定性控制要求较高，而且长时间热剪切处理对热塑性聚丙烯基材的性能造成不良影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热塑性有机硅弹性体母粒、其制备方法及复合材料，本发明中的中的制备方法能够解决硅橡胶与聚丙烯相容性差导致产品质量不稳定、力学性能差的问题。

2、本发明提供一种热塑性有机硅弹性体母粒的制备方法，包括以下步骤：

3、a)将有机硅橡胶生胶、聚丙烯、相容剂和抗氧剂在高速混炼机中进行共混，得到共混物；

4、b)将所述共混物经双螺杆挤出机熔融挤出，得到有机硅橡胶/聚丙烯混合物；

5、c)将所述有机硅橡胶/聚丙烯混合物、硫化剂和促进剂在高速混合机中混合，然后在双螺杆挤出机中进行硫化成型反应，挤出得到热塑性有机硅弹性体母粒；

6、所述步骤c)中双螺杆挤出机的温度为170～250℃，螺杆转速为100～500rpm。

7、优选的，所述有机硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶以及甲基苯基硅橡胶中的一种或几种，重均分子量为1×105～6×106g/mol。

8、优选的，所述有机硅橡胶生胶与聚丙烯的质量比为20:80～80:20。

9、优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯和/或马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐的接枝率为0.1～5wt％；所述相容剂的添加量为有机硅橡胶生胶和聚丙烯的总质量的1～20％。

10、优选的，所述抗氧剂为质量比1：(0.5～2)的抗氧化剂168和抗氧化剂1010的混合物；

11、所述抗氧剂的添加量为有机硅橡胶生胶和聚丙烯的总质量的0.5～2％。

12、优选的，所述步骤a)中高速混炼机的温度为170～230℃，转速为50～500rpm。

13、优选的，所述硫化剂为pt催化剂、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基和硫磺粉中的一种或几种；所述硫化剂的添加量为有机硅橡胶/聚丙烯混合物质量的0.01～10％。

14、优选的，所述促进剂为氧化铝、氧化铅和氧化镁的混合物、氧化镁和季戊四醇酯中的一种或几种；

15、所述促进剂的添加量为有机硅橡胶/聚丙烯混合物质量的0.01～1％。

16、本发明提供如上文所述的制备方法制备得到的热塑性有机硅弹性体母粒。

17、本发明提供一种复合材料，包括上文所述的热塑性有机硅弹性体母粒。

18、本发明提供了一种热塑性有机硅弹性体母粒的制备方法，包括以下步骤：a)将有机硅橡胶生胶、聚丙烯、相容剂和抗氧剂在高速混炼机中进行共混，得到共混物；b)将所述共混物经双螺杆挤出机熔融挤出，得到有机硅橡胶/聚丙烯混合物；c)将所述有机硅橡胶/聚丙烯混合物、硫化剂和促进剂在高速混合机中混合，然后在双螺杆挤出机中进行硫化成型反应，挤出得到热塑性有机硅弹性体母粒；所述步骤c)中双螺杆挤出机的温度为170～250℃，螺杆转速为100～500rpm。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)该制备工艺简单，采用普通tpv制造设备即可，无须额外设备改造或投资；(2)本发明通过熔融、接枝等化学物理方法将聚丙烯及有机硅橡胶有机地结合在一起，解决了传统制备方法导致的二者之间相容性差、力学性能不稳定的问题；同时，通过反复调整相容剂、接枝率、硫化剂以及硅橡胶、聚丙烯之间的配比，辅以加工工艺的调整，由此制得的热塑性有机硅橡胶弹性体母粒材料的强度高、硬度高、低分子析出率低、耐磨性好；(3)本发明通过筛选并选择苯基有机硅产品的加入，提升了橡胶弹性体的耐高低温性能以及相应的力学强度，从而使其可以应用于更宽的温度范围；(4)基于此母粒制备得到的热塑性有机硅橡胶弹性体制品，其接触感良好，应用广泛，除了用作汽车密封胶条外，还可以于智能穿戴领域。

技术特征：

1.一种热塑性有机硅弹性体母粒的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶以及甲基苯基硅橡胶中的一种或几种，重均分子量为1×105～6×106g/mol。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅橡胶生胶与聚丙烯的质量比为20:80～80:20。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯和/或马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐的接枝率为0.1～5wt％；所述相容剂的添加量为有机硅橡胶生胶和聚丙烯的总质量的1～20％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为质量比1：(0.5～2)的抗氧化剂168和抗氧化剂1010的混合物；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中高速混炼机的温度为170～230℃，转速为50～500rpm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫化剂为pt催化剂、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基和硫磺粉中的一种或几种；所述硫化剂的添加量为有机硅橡胶/聚丙烯混合物质量的0.01～10％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述促进剂为氧化铝、氧化铅和氧化镁的混合物、氧化镁和季戊四醇酯中的一种或几种；

9.如权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的热塑性有机硅弹性体母粒。

10.一种复合材料，包括权利要求9中的热塑性有机硅弹性体母粒。

技术总结
本发明提供了一种热塑性有机硅弹性体母粒及其制备方法，包括以下步骤：A)将有机硅橡胶生胶、聚丙烯、相容剂和抗氧剂在高速混炼机中进行共混，得到共混物；B)将所述共混物经双螺杆挤出机熔融挤出，得到有机硅橡胶/聚丙烯混合物；C)将所述有机硅橡胶/聚丙烯混合物、硫化剂和促进剂在高速混合机中混合，然后在双螺杆挤出机中进行硫化成型反应，挤出得到热塑性有机硅弹性体母粒；所述步骤C)中双螺杆挤出机的温度为170～250℃，螺杆转速为100～500rpm。本发明中的制备方法将聚丙烯及有机硅橡胶有机地结合在一起，解决了传统制备方法导致的二者之间相容性差、力学性能不稳定的问题。本发明提供了一种复合材料。

技术研发人员：樊志国,刘继,何伟超,郑智,杨旭,黄俊,陈杰,周建梅
受保护的技术使用者：浙江新安化工集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13