專利名稱：：一種具有阻隔性能的彈性體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有阻隔性能的彈性體材料及其制備方法，屬于聚合物加工領(lǐng)域
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：制造包裝材料和中空容器是塑料一個非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在許多場合要求塑料具有優(yōu)異的阻隔性能，如塑料油箱，碳酸類飲料及啤酒的包裝，貨物防潮、防腐和保鮮包裝等。同時，所用的許多彈性體要求具有較好的阻隔性能，人們已經(jīng)嘗試過很多方法來改進塑料的阻隔性和綜合性能，如多層復合、表面處理、共混等。多層復合和表面處理技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化，但設(shè)備投資高，工藝復雜，廢料不易回收，所以普及率不高。而通過層狀共混以及將塑料與層狀硅酸鹽插層復合制取納米復合材料來提高塑料的阻隔性能是兩種比較有效而易于操作的方法。目前研究較多的是將PET、PA、PE和PP與層狀硅酸鹽復合來提高材料的阻隔及阻燃性能。李同年等采用原位插層聚合方法制備了聚酰胺/粘土納米復合材料，當粘土含量僅5%(質(zhì)量分數(shù))時，材料的擴散系數(shù)就下降了50%，隨著粘土含量的上升和粘土片層長度的增加，材料的擴散系數(shù)和水透過性進一步下降。甄建(專利號CN1511871)在專利中利用蒙脫土制備了聚乙烯/蒙脫土復合阻隔材料，制備的復合物阻隔性能較基體樹脂提高了許多。但對于降低彈性體的透氧性能卻研究較少，特別是利用層狀硅酸鹽來降低彈性體的透氧性的研究在國內(nèi)外進行得更少。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有良好機械性能和加工性能的經(jīng)過納米材料改性的具有阻隔性能的彈性體材料及其制備方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，采用嵌段共聚物作為基體樹脂，納米材料作為添加物，它由以下重量百分比的原料制成(%)嵌段共聚物85—99納米材料0—5相容劑0—10抗氧劑0.3-0.5。所述的嵌段共聚物為一種含飽和脂肪族鏈段和苯乙烯鏈段的嵌段共聚物彈性體，其中苯乙烯含量20-70%，飽和脂肪族鏈段含量30-80%;所述的飽和脂肪族鏈段為飽和乙烯鏈段、飽和丁二烯鏈段以及飽和異戊二烯鏈段；所述的納米材料為一種改性的納米蒙脫土；其長徑比在100—250之間；所述的相容劑為一種酸酐類接枝的聚乙烯或聚丙烯聚合物；所述的抗氧劑為四[P_(3，5-二特丁基一4一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。一種具有較好阻隔性能的彈性體材料的制備方法，其特征在于，其制備方法如下第一步.按重量百分比稱取原料；第二步.將嵌段共聚物、納米蒙脫土、相容劑、抗氧劑均勻混合后進入雙螺桿擠出機，加工工藝如下一區(qū)溫度180-20(TC,二區(qū)溫度190-200。C,三區(qū)溫度190-20(TC，四區(qū)溫度190-20(TC，五區(qū)溫度190-200°C，六區(qū)溫度190-200。C,七區(qū)溫度190-2(XTC，八區(qū)溫度190-20(TC，九區(qū)溫度200-210。C;停留時間1.5-3.5分鐘，主機轉(zhuǎn)速200-300轉(zhuǎn)/分鐘；第三步.出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。本發(fā)明采用嵌段共聚物作為基體樹脂，納米材料作為添加物，經(jīng)共混擠出制備具有良好加工性能和阻隔性能的彈性體材料，分散后的層狀納米材料具有相當好的阻隔性能，增加了氣體在材料中的擴散距離，其阻隔性能較改性前有明顯的提高，制備的阻透彈性體可以應(yīng)用于許多需要阻隔氧氣的包裝領(lǐng)域。本發(fā)明的優(yōu)點是材料的阻隔性能有明顯的提高。具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的嵌段共聚物為苯乙烯一乙烯一丁烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，牌號YH-501，岳陽石化公司生產(chǎn)；納米蒙脫土為浙江豐虹粘土化工有限公司的聚合物級納米蒙脫土，牌號DK3，其長徑比為200;相容劑選用美國STRUKTOL公司的馬來酸酐接枝的聚丙烯(MPP)，牌號BONDYRAM1001?？寡鮿┻x用化學名稱為四[e-(3,5-二特丁基一4一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，商品名Irganox1010，瑞士汽巴精化公司生產(chǎn)。本發(fā)明的具有較好阻隔性能的彈性體材料的制備采用瑞亞公司生產(chǎn)的52A(長徑比為40)雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工工藝如下一區(qū)溫度180-200°C，二區(qū)溫度190-200°C，三區(qū)溫度190-200°C，四區(qū)溫度190-200。C，五區(qū)溫度190-20CTC，六區(qū)溫度190-20(TC，七區(qū)溫度190-200。C，八區(qū)溫度190-200°C，九區(qū)溫度200-210。C，;停留時間1.5-3.5分鐘，主機轉(zhuǎn)速200-300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例h將YH-50194%,DK31%，10014.7%，10100.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度24(TC，二區(qū)溫度240'C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度250'C，五區(qū)溫度250。C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度255。C,八區(qū)溫度255'C，九區(qū)溫度24(TC;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。實施例2:將YH-50193%，DK32%,10014.7%,10100.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度24(TC,二區(qū)溫度240'C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度250'C，五區(qū)溫度250'C，六區(qū)溫度250'C，七區(qū)溫度255'C，八區(qū)溫度255'C，九區(qū)溫度240'C;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。實施例3:將YH-50192%，DK33%，10014.7%,IOIO重量比為O.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度240'C，二區(qū)溫度240'C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度25(TC，五區(qū)溫度250'C，六區(qū)溫度250'C，七區(qū)溫度255。C，八區(qū)溫度255'C,九區(qū)溫度24(TC;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。實施例4:將YH-5091%，DK34%，10014.7%,IOIO重量比為O.3%,在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度240。C,二區(qū)溫度240。C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度25(TC，五區(qū)溫度250'C，六區(qū)溫度250。C，七區(qū)溫度255。C，八區(qū)溫度255。C，九區(qū)溫度24(TC;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。實施例5:將YH-501重量比為9(W，DK3重量比為5M，1001重量比為4.7%,IOIO重量比為0.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為..一區(qū)溫度24(TC,二區(qū)溫度240'C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度25(TC，五區(qū)溫度250。C，六區(qū)溫度25(TC，七區(qū)溫度255。C，八區(qū)溫度255。C，九區(qū)溫度240'C;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。實施例6:將YH-501重量比為85%，DK3重量比為5W,1001重量比為9.7%,IOIO重量比為0.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度240。C，二區(qū)溫度240。C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度250'C，五區(qū)溫度250。C，六區(qū)溫度25(TC，七區(qū)溫度255。C，八區(qū)溫度255'C，九區(qū)溫度240'C;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。對比例l:將YH-501重量比為95%，1001重量比為4.7%，IOIO重量比為O.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度240。C，二區(qū)溫度24(TC，三區(qū)溫度250。C，四區(qū)溫度25(TC，五區(qū)溫度250'C，六區(qū)溫度250。C，七區(qū)溫度255。C，八區(qū)溫度255。C，九區(qū)溫度240'C;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘后出料，擠出后冷卻、千燥、切粒即得成品。對比例2:將YH-501重量比為9(^，1001重量比為9.7%，IOIO重量比為O.3%，在高速混合器中將上述組分在室溫下混勻，之后在雙螺桿擠出機生產(chǎn)，加工條件為一區(qū)溫度240'C，二區(qū)溫度240。C，三區(qū)溫度25(TC，四區(qū)溫度250'C,五區(qū)溫度250'C，六區(qū)溫度250。C，七區(qū)溫度255'C，八區(qū)溫度255'C，九區(qū)溫度24(TC;停留時間3分鐘，主機轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘。阻隔性能測試將制備好的納米材料改性的復合物于平板硫化機上壓制成膜。先將混合物壓制成3mm厚的試樣，壓制條件為熱壓溫度為220。C，壓力15MPa，時間5min，脫氣3次；冷壓壓力為10MPa，時間5min。然后將一小塊3誦試樣，約重O.8g，在兩平板模具上壓制成膜，膜厚度在80-120iim左右，使用聚四氟乙烯膜作為脫膜材料，壓制后將膜小心地從聚四氟乙烯膜上剝離下來，然后用厚度計測量薄膜的厚度。壓制條件為熱壓溫度為23(TC，壓力15MPa，時間10min，脫氣3次；冷壓壓力為10MPa，時間5min。將制備的薄膜小心地放入測試透氧儀器的兩個膜腔之間，然后旋緊閥門。先將低壓室抽真空，達到平衡后以5ml/min的速度通入O"設(shè)定時間為20min，通過測試兩個膜腔之間的壓力差來計算薄膜的透氧性能，其計算公式如下此處，A:薄膜的暴露面積，單位為n)2;在時間為/,、壓力為A時測得的低壓側(cè)的初始體積，單位為m、F2/J2:在時間為^、壓力為^時測得的低壓側(cè)的初始體積，單位為m、高壓側(cè)的絕對壓力，單位為Pa;低壓側(cè)的絕對壓力，單位為Pa。b:試樣的厚度，單位為m;測試溫度為23'C。實施例和對比例配方(％)及阻隔性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從上表中可以看出，加入處理后的納米蒙脫土DK3后，YH-501的透氧性迅速下降，并且隨著DK3含量的增加而降低，其透氧性能能滿足許多包裝方面的要求，并且不降低SEBS本身的彈性；并且隨著相容劑1001量的增加，透氧性也降低，說明相容劑的加入，提高了基體樹脂和蒙脫土之間的相互作用。權(quán)利要求1.一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，采用嵌段共聚物作為基體樹脂，納米材料作為添加物，它由以下重量百分比的原料制成(％)嵌段共聚物85-99納米材料0-5相容劑0-10抗氧劑0.3-0.5。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，所述的嵌段共聚物為一種含飽和脂肪族鏈段和苯乙烯鏈段的嵌段共聚物彈性體，其中苯乙烯含量20-70%，飽和脂肪族鏈段含量30-80%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，所述的飽和脂肪族鏈段為飽和乙烯鏈段、飽和丁二烯鏈段以及飽和異戊二烯鏈段。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，所述的納米材料為一種改性的納米蒙脫土，其長徑比在100—250之間。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，所述的相容劑為一種酸酐類接枝的聚乙烯或聚丙烯聚合物。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有阻隔性能的彈性體材料，其特征在于，所述的抗氧劑為四[e-(3，5-二特丁基一4一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種具有阻隔性能的彈性體材料的制備方法，其特征在于，其制備方法如下第一步.按重量百分比稱取原料；第二步.將稱取的嵌段共聚物、納米蒙脫土、相容劑、抗氧劑均勻混合后進入雙螺桿擠出機，加工工藝如下一區(qū)溫度180-200℃，二區(qū)溫度190-20(TC，三區(qū)溫度190-200°C，四區(qū)溫度190-200℃，五區(qū)溫度190-200°C,六區(qū)溫度190-200'C，七區(qū)溫度190-20CTC,八區(qū)溫度190-200°C，九區(qū)溫度200-210。C;停留時間l.5-3.5分鐘，主機轉(zhuǎn)速200-300轉(zhuǎn)/分鐘。第三步.出料，擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。全文摘要本發(fā)明涉及一種具有阻隔性能的彈性體材料。其特點在于，采用一種含飽和脂肪族鏈段和苯乙烯鏈段的嵌段共聚物彈性體作為基體樹脂，采用一種納米材料對其進行改性，達到提高基體樹脂阻透性能的目的。它由嵌段共聚物、納米材料、相容劑、抗氧劑等均勻混合后進入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒后即得成品。本發(fā)明的優(yōu)點是制備的彈性體材料具有良好的阻隔性能和加工性能。文檔編號C08L53/00GK101200571SQ20071017170公開日2008年6月18日申請日期2007年12月4日優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日發(fā)明者馮德才,永張,殷年偉,妤蘇,偉陳申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司;廣州金發(fā)科技股份有限公司