本發(fā)明涉及一種熱塑性彈性體材料及其制備方法。

背景技術：

自行車從雛形到現(xiàn)在已經(jīng)有200多年的歷史了，但是爆胎問題一直是一個嚴重的問題。目前每年全球有超過一千萬條輪胎因爆胎而廢棄掉。雖然現(xiàn)在也有不會泄氣的實心輪胎，但是實心輪胎太重，騎起來還沒有減震，從而不被人們所接受。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種比重較小且彈性較好的熱塑性彈性體材料及其制備方法。

一種熱塑性彈性體材料，按質量份數(shù)計，包括：

上述熱塑性彈性體材料，各組分原料配比合理，經(jīng)實驗測定，比重小于0.9，比重較小且彈性較好，同時還具有高回彈性、高耐候性及不易變形等優(yōu)點；有機硅改性丙烯酸樹脂的添加改善了材料的耐磨性；SEBS與礦物油配合改善熱塑性彈性體材料表面的細膩程度；采用上述熱塑性彈性體材料制備的輪胎，不僅輕便耐用還能保持很好的彈性，即使不小心壓到釘子等銳器也不用擔心會爆胎，可以滿足免充氣防爆車胎的要求。

在其中一個實施例中，所述SEBS的重均分子量為18萬～22萬。

在其中一個實施例中，所述礦物油選自環(huán)烷烴油及石蠟油中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述有機硅改性丙烯酸樹脂中有機硅含量為30％～70％。

在其中一個實施例中，還包括0.1份～0.4份的光穩(wěn)定劑及0.1份～0.4份的紫外光吸收劑。

在其中一個實施例中，所述光穩(wěn)定劑選自雙(2,2,6,6－四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、雙(3,5-二叔丁基-4羥基芐基磷酸單乙酯)鎳、4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇雙甲基丁二酸聚合物及聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1,6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}中的至少一種；所述紫外光吸收劑選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2'-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)及2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑中的至少一種。

在其中一個實施例中，還包括0.1份～0.3份的抗氧劑。

在其中一個實施例中，所述抗氧劑選自(3,5-二叔丁基-4-4羥基苯基)丙酸十八碳酸酯及三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的至少一種。

一種熱塑性彈性體材料的制備方法，包括以下步驟：

按質量份數(shù)計，將35份～45份SEBS和30份～40份礦物油攪拌至所述SEBS充分吸收所述礦物油，放置3天～5天得到混合物；

將所述混合物與10份～20份的聚丙烯、5份～10份的乙烯辛烯嵌段共聚物及2份～5份的有機硅改性丙烯酸樹脂混合攪拌均勻得到預混物；

將所述預混物塑化、擠出、造粒得到熱塑性彈性體材料。

在其中一個實施例中，所述將預混物塑化、擠出在雙螺桿擠出機中進行，所述雙螺桿擠出機的溫度為180℃～230℃，螺桿的轉速為320Hz～350Hz，螺桿的長徑比為44:1～52:1。

具體實施方式

下面將結合具體實施方式對熱塑性彈性體材料及其制備方法進行進一步地詳細說明。

一實施方式的熱塑性彈性體材料，按照質量份數(shù)計包括：

苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚彈性體(SEBS)具有優(yōu)異的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高彈性，力學性能優(yōu)異，廣泛應用于熱塑性彈性體材料中，可以提高熱塑性彈性體的耐磨性及耐候性，增加熱塑性彈性體材料在室外情況下的使用壽命。在其中一個實施方式中，SEBS為超高分子量SEBS。優(yōu)選的，SEBS的重均分子量為18萬～22萬。優(yōu)選的，SEBS為美國科騰公司1633。

礦物油可以改善熱塑性彈性體材料的流動性，并且有較好的耐黃變性能。在其中一個實施例中，礦物油選自環(huán)烷烴油及石蠟油中的至少一種。礦物油為高粘度環(huán)烷烴油。優(yōu)選的，環(huán)烷烴油選自KN4006、KN4010、及600N中的至少一種。進一步優(yōu)選的，礦物油為新疆克拉瑪依的KN4010，該礦物油具有極低的極性物質含量，氮、硫、氧等極性雜環(huán)化合物含量低，可以有效地避免這些物質引起的充油材料的老化和日光照射下聚合物龜裂的情況。

在其中一個實施例中，聚丙烯為均聚聚丙烯。均聚聚丙烯軟化溫度較高，可以降低熱塑性彈性體材料的壓縮永久變形率，防止熱塑性彈性體材料在高溫情況下變形。優(yōu)選的，聚丙烯選自泰國石化的1100NK及中石化PPH-T03中的至少一種。

乙烯辛烯嵌段共聚物的加入可以增加熱塑性彈性體材料的強度，改善熱塑性彈性體材料的可加工性。在其中一個實施例中，乙烯辛烯嵌段共聚物的硬度為55A～85A。優(yōu)選的，乙烯辛烯嵌段共聚物選自艾克森美孚的6102及6202中的至少一種。在其中一個實施例中，乙烯辛烯嵌段共聚物中乙烯的質量百分含量為14％～18％。

有機硅改性丙烯酸樹脂可以降低材料的摩擦效果和材料的耐磨性、防止發(fā)出噪音、防止粘連、附著等。在其中一個實施例中，有機硅改性丙烯酸樹脂中有機硅含量為30％-70％。有機硅改性丙烯酸樹脂選自日本信越的FE-230N、NE-500及R-170EM中的至少一種。優(yōu)選的，有機硅改性丙烯酸樹脂為日本信越的R-170EM，該有機硅改性丙烯酸樹脂的有機硅含量為70％，可以更加有效地提高耐磨耗性。

在其中一個實施例中，熱塑性彈性體還包括0.1份～0.4份的光穩(wěn)定劑及0.1份～0.4份的紫外光吸收劑。光穩(wěn)定劑和紫外光吸收劑配合使用可以提高熱塑性彈性體材料在室外陽光暴曬下的使用壽命。光穩(wěn)定劑選自雙(2,2,6,6－四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、雙(3,5-二叔丁基-4羥基芐基磷酸單乙酯)鎳、4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇雙甲基丁二酸聚合物及聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1,6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}中的至少一種。紫外光吸收劑選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,2'-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2,2'-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)及2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑中的至少一種。優(yōu)選的，采用4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇雙甲基丁二酸聚合物和2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑聯(lián)用作為光穩(wěn)定劑和紫外光吸收劑。

在其中一個實施例中，熱塑性彈性體還包括0.1份～0.3份的抗氧劑?？寡鮿┻x自(3,5-二叔丁基-4-4羥基苯基)丙酸十八碳酸酯及三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的至少一種。

在其中一個實施例中，熱塑性彈性體材料，按質量份數(shù)計，包括：

上述熱塑性彈性體材料，各組分原料配比合理，經(jīng)實驗測定，比重小于0.9，比重較小且彈性較好，同時還具有高回彈性、高耐候性及不易變形等優(yōu)點；有機硅改性丙烯酸樹脂的添加改善了材料的耐磨性；SEBS與礦物油配合改善熱塑性彈性體材料表面的細膩程度；上述熱塑性彈性體材料環(huán)保無毒，可以回收進行二次加工；采用上述熱塑性彈性體材料制備的輪胎，不僅輕便耐用還能保持很好的彈性，即使不小心壓到釘子等銳器也不用擔心會爆胎，可以滿足免充氣防爆車胎的要求。

上述熱塑性彈性體材料的制備方法，包括以下步驟：

S110、將35份～45份SEBS和30份～40份礦物油攪拌至SEBS充分吸收礦物油，放置3天～5天得到混合物。

該步驟中，放置3天～5天使得礦物油擴散到SEBS中。

在其中一個實施方式中，攪拌的時間為3分鐘～5分鐘，攪拌速率為80Hz～120Hz。

S120、將混合物與10份～20份的聚丙烯、5份～10份的乙烯辛烯嵌段共聚物、2份～5份的有機硅改性丙烯酸樹脂、0.1份～0.4份的光穩(wěn)定劑、0.1份～0.4份的紫外光吸收劑及0.1份～0.3份的抗氧劑混合攪拌均勻得到預混物。

在其中一個實施方式中，攪拌的時間為3分鐘～5分鐘，攪拌速率為80Hz～120Hz。

可以理解，光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑及抗氧劑可以省略。

S130、將預混物塑化、擠出、造粒得到熱塑性彈性體材料。

在其中一個實施方式中，將預混物塑化、擠出和造粒在雙螺桿擠出機中進行。雙螺桿擠出機的溫度為180℃～230℃，螺桿的轉速為320HZ～350Hz，螺桿的長徑比為44:1～52:1。

在其中一個實施例中，將預混物塑化、擠出、冷卻。

在其中一個實施例中，將造粒得到的粒料在60℃～80℃下干燥處理。

上述熱塑性彈性體材料的制備方法工藝流程簡單，對設備要求低，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產。

以下為具體實施例。

以下實施例中的份數(shù)均為質量份數(shù)。

實施例1

將35份SEBS和40份礦物油攪拌5分鐘至SEBS充分吸收礦物油，放置5天得到混合物。

將混合物與18份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、5份的R-170EM(有機硅改性丙烯酸樹脂)、0.4份的雙(2,2,6,6－四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光穩(wěn)定劑)、0.1份的2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(紫外光吸收劑)及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羥基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧劑)混合攪拌3分鐘得到預混物。

將預混物加入雙螺桿擠出機中塑化、擠出、抽真空、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性彈性體材料，雙螺桿擠出機的溫度為180℃～200℃，螺桿的轉速為320r/min，螺桿的長徑比為44:1。

實施例2

將35份SEBS和40份礦物油攪拌5分鐘至SEBS充分吸收礦物油，放置5天得到混合物。

將混合物與18份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、3份的R-170EM(有機硅改性丙烯酸樹脂)、0.1份的4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇雙甲基丁二酸聚合物(光穩(wěn)定劑)、0.2份的2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(紫外光吸收劑)及0.2份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑)混合攪拌5分鐘得到預混物。

將預混物加入雙螺桿擠出機中塑化、擠出、抽真空、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性彈性體材料，雙螺桿擠出機的溫度為180℃～200℃，螺桿的轉速為350r/min，螺桿的長徑比為50:1。

實施例3

將40份SEBS和38份礦物油攪拌5分鐘至SEBS充分吸收礦物油，放置4天得到混合物。

將混合物與16份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、2份的R-170EM(有機硅改性丙烯酸樹脂)、0.4份的雙(3,5-二叔丁基-4羥基芐基磷酸單乙酯)鎳(光穩(wěn)定劑)、0.2份的2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑(紫外光吸收劑)及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羥基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧劑)混合攪拌3分鐘得到預混物。

將預混物加入雙螺桿擠出機中塑化、擠出、抽真空、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性彈性體材料，雙螺桿擠出機的溫度為190℃～230℃，螺桿的轉速為320r/min，螺桿的長徑比為50:1。

實施例4

將40份SEBS和37份礦物油攪拌3分鐘至SEBS充分吸收礦物油，放置5天得到混合物。

將混合物與16份的聚丙烯、5份的乙烯辛烯嵌段共聚物、3份的NE-500(有機硅改性丙烯酸樹脂)、0.3份的聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1,6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}(光穩(wěn)定劑)、0.2份的2,2'-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)(紫外光吸收劑)紫外光吸收劑及0.2份的3,5-二叔丁基-4-4羥基苯基)丙酸十八碳酸酯(抗氧劑)混合攪拌4分鐘得到預混物。

將預混物加入雙螺桿擠出機中塑化、擠出、抽真空、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性彈性體材料，雙螺桿擠出機的溫度為190℃～220℃，螺桿的轉速為330r/min，螺桿的長徑比為48:1。

實施例5

將40份SEBS和32份礦物油攪拌4分鐘至SEBS充分吸收礦物油，放置5天得到混合物。

將混合物與16份的聚丙烯、10份的乙烯辛烯嵌段共聚物、4份的FE-230N(有機硅改性丙烯酸樹脂)、0.4份的4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇雙甲基丁二酸聚合物(光穩(wěn)定劑)、0.4份的2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑(紫外光吸收劑)及0.2份的三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑)混合攪拌3分鐘得到預混物。

將預混物加入雙螺桿擠出機中塑化、擠出、抽真空、冷卻、造粒、干燥得到熱塑性彈性體材料，雙螺桿擠出機的溫度為180℃～230℃，螺桿的轉速為350r/min，螺桿的長徑比為52:1。

對實施例1～5的熱塑性彈性體材料的性能進行測試，結果如表1所示。

其中，表面硬度按照ASTM D-2240測試；拉伸強度按照ASTM D-412測試；斷裂伸長率按照ASTM D-412測試；熔融指數(shù)按照ASTM D-1238(200℃，5kg)測試；比重按照ASTM D-792測試；23℃壓縮永久變形率及70℃壓縮永久變形率按照ASTM D-695測試；耐磨性能按照DIN53516測試。

表1

由上表可知，通過各組分材料的選擇、適當?shù)呐浞奖壤?、原材料的預先處理及工藝控制使該熱塑性彈性體達到高耐磨性，高耐候性、高回彈性及不易變形等性能，是免充氣防爆車胎材料的理想選擇。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。