專利名稱：一種新型聚烯烴熱塑性彈性體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴熱塑性彈性體。
背景技術(shù)：
聚烯烴熱塑性彈性體(TPO)是高性能的熱塑性彈性體材料，具有優(yōu)良的彈性體特性和良好的加工性能以及優(yōu)良的耐候性，它作為橡膠的替代產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、電纜、輕紡、建筑和家電等領(lǐng)域。TPO主要由橡膠和聚烯烴構(gòu)成。橡膠主要有三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)和丁基橡膠，聚烯烴主要是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，目前最常用的是EPDM/PP體系的TPO，對于這一體系的研究比較多，特別是通過動態(tài)硫化使EPDM/PP體系彈性體的綜合性能不斷提高，已有各種機(jī)械性能良好、回彈性優(yōu)異的彈性體產(chǎn)品投放市場。但是，在這一體系中，EPDM碎膠有一定困難，加工流動性能不夠好，在一定程度上限制了它的發(fā)展。
隨著汽車及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展，對其零部件所用材料的要求也越來越高，對熱塑性彈性體的研究也越來越深入，特別是聚烯烴熱塑性彈性體TPO，目前其產(chǎn)量已占熱塑性彈性體產(chǎn)量的29％。據(jù)報(bào)道，采用乙烯-辛烯共聚彈性體(POE)代替EPDM具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镻OE的加工流動性比EPDM橡膠好，它在和PP共混的過程中，很容易和PP混合均勻，而且，不存在碎膠困難的問題。POE/PP體系的TPO已有產(chǎn)品投放市場，如Polyone公司的ElastmaxTPO系列產(chǎn)品。POE/PP體系的/TPO的制造工藝可通過簡單共混或動態(tài)硫化法，后者比前者制造的產(chǎn)品力學(xué)性能更好，特別是拉伸強(qiáng)度有所提高。但是，POE價(jià)格較貴，使POE/PP體系的TPO產(chǎn)品成本較高，而且，因?yàn)閯討B(tài)硫化法采用過氧化物作為交聯(lián)劑，在材料加工過程中產(chǎn)生氣味，對環(huán)境有一定的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的聚烯烴熱塑性彈性體TPO材料，主要成分是POE和PP，通過動態(tài)硫化交聯(lián)而成，產(chǎn)品加工流動性好，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，成本較低，而且產(chǎn)品沒有殘留氣味，適合用作汽車零部件或其它領(lǐng)域的應(yīng)用。
本發(fā)明是一種新型聚烯烴熱塑性彈性體TPO，以聚丙烯(PP)、乙烯-辛烯共聚彈性體(POE)為基本組分，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SBS)作為另一組分，添加硫化劑、助交聯(lián)劑，然后在雙螺桿擠出機(jī)中動態(tài)硫化交聯(lián)而成種子母料，再加入納米滑石粉、抗氧化劑和光穩(wěn)定劑等助劑，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒而成。其組分含有(重量百分比)聚丙烯(PP) 10-45％乙烯-辛烯共聚彈性體(POE)10-65％
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)2-30％硫化劑 0.1-0.4％助交聯(lián)劑 0.1-0.3％納米滑石粉 1-5％抗氧化劑 0.1-0.3％光穩(wěn)定劑 0.1-0.2％其中，PP為均聚PP，最佳選擇熔融指數(shù)為20g/10min(230℃/2.16kg)的均聚PP，最佳用量是25-35％POE選用熔融指數(shù)為0.5g/10min的牌號，最佳用量是55-65％；SBS優(yōu)先選用星型的型號，最佳用量是4-10％；硫化劑優(yōu)先選用2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷，代號101，最佳用量是0.15％；助交聯(lián)劑選用三烯丙基異氰脲酸酯，代號TAIC，最佳用量為0.15％；抗氧化劑優(yōu)選四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，代號1010；光穩(wěn)定劑選用雙(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)癸二酸酯，代號770。
本發(fā)明使用均聚PP為原料，它在制品中形成海-島結(jié)構(gòu)的連續(xù)相，賦予制品良好的力學(xué)性能和耐熱性能。適量的SBS的加入可以提高整個(gè)體系的交聯(lián)程度，它和POE形成了復(fù)配增韌體系，賦予體系良好的力學(xué)性能和回彈性，因?yàn)镾BS較POE更容易交聯(lián)，它使橡膠相在塑料相中分散更加均勻，更加細(xì)化。用SBS代替部分的POE作為橡膠相的一部分，不僅可以改善制品的力學(xué)性能，而且由于SBS價(jià)格比較便宜，可以降低產(chǎn)品的原料成本。當(dāng)然，SBS的加入不是越多越好，如果加入的量太多，會導(dǎo)致過分交聯(lián)，從而使橡膠相不能很好地分散在塑料相中，這樣會產(chǎn)生相分離，使綜合性能反而下降。下面舉例說明當(dāng)TPO中的POE有一部分用SBS代替時(shí)對力學(xué)性能的影響(TPO-1#是沒有加入SBS的TPO，TPO-2#是加入SBS的TPO)配方PP POE SBS101 TAIC滑石粉助劑TPO-1#29.3 68.30 0.150.151.9 0.2TPO-2#29.3 58.59.80.150.151.9 0.2性能比較
從表中可以看出，在相同的條件下，用SBS代替部分的POE，可使產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度有明顯的提高。
用動態(tài)硫化法制備本發(fā)明TPO材料的過程中，必須采用有較大剪切力螺桿組合的雙螺桿機(jī)，使橡膠相和塑料相細(xì)化，并能夠均勻地混合，這樣，在硫化劑的作用下，橡膠相的分子鏈和塑料相的分子鏈相互交聯(lián)而形成網(wǎng)絡(luò)體系。由于硫化劑的加入，在加工過程中會產(chǎn)生氣味，因此，本發(fā)明加入納米填料滑石粉，利用納米材料的尺寸效應(yīng)，高表面能，能消除氣味和提高制品耐候性。
本發(fā)明聚烯烴熱塑性彈性體(TPO)，是一種新型的彈性體材料。其力學(xué)性能和加工性能優(yōu)良，而且成本較低，可用于汽車和其它領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一 重量百分比(％)PPZ30S29.3POE8180 58.5SBS(791) 9.8硫化劑101 0.15助交聯(lián)劑TAIC 0.15納米滑石粉1.9抗氧化劑1010 0.1光穩(wěn)定劑770 0.1其中PPZ30S是指熔融指數(shù)為20g/10min(230℃/2.16kg)的均聚PP，其牌號為PPZ30S，POE8180是指熔融指數(shù)為0.5g/10min的POE，其牌號8180，SBS(791)指牌號為791的星型SBS.，將上述配方中的硫化劑101和助交聯(lián)劑TAIC先用丙酮溶解，加入已混合均勻的PPZ30S、POE8180和星型SBS(791)的混合物中并混勻，等丙酮揮發(fā)后，加入雙螺桿擠出機(jī)中(溫度190-200℃，雙螺桿機(jī)轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘)，經(jīng)動態(tài)硫化交聯(lián)而成種子母料，再加入納米滑石粉和抗氧化劑1010與光穩(wěn)定劑770，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠出造粒而成本發(fā)明聚烯烴熱塑性彈性體TPO。產(chǎn)品加工性能與力學(xué)性能優(yōu)良，產(chǎn)品沒有氣味，而且由于加入成本較低的SBS代替部分價(jià)格較高的POE，可以降低產(chǎn)品的制造成本和價(jià)格，適用于制造汽車零部件或其它領(lǐng)域。本實(shí)施例TPO主要性能指標(biāo)見下表
熔融指數(shù)的測試條件為190℃/2.16Kg，下同。
實(shí)施例二 重量百分比(％)PPZ30S29.3POE8180 63.5SBS(791) 4.8硫化劑101 0.15助交聯(lián)劑TAIC 0.15納米滑石粉1.9
抗氧化劑1010 0.1光穩(wěn)定劑770 0.1制備方法與實(shí)施例一相同，產(chǎn)品主要性能指標(biāo)見下表
實(shí)施三 重量百分比(％)PPZ30S 29.3POE8180 48.5SBS(791) 19.8硫化劑1010.15助交聯(lián)劑TAIC 0.15納米滑石粉 1.9抗滑劑1010 0.1光穩(wěn)定劑770 0.1制備方法與實(shí)施例一相同，產(chǎn)品主要性能指標(biāo)見下表
實(shí)施例四 重量百分比(％)PPZ30S 39.3POE818028.5SBS(791) 29.8硫化劑101 0.15助交聯(lián)劑TAIC 0.15納米滑石粉 1.9抗氧化劑1010 0.1光穩(wěn)定劑7700.1制備方法與實(shí)施例一相同，產(chǎn)品主要性能性能見下表
可以根據(jù)用戶的要求調(diào)節(jié)各原料的配比，生產(chǎn)性能符合需要的各種規(guī)格的TPO產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種新型聚烯烴熱塑性彈性體，含有聚丙烯和乙烯-辛烯共聚物，其特征是主要由聚丙烯、乙烯-辛烯共聚彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物為主要成分，加入硫化劑和助交聯(lián)劑，在雙螺桿擠出機(jī)中動態(tài)硫化而成種子母料，然后添加納米滑石粉、抗氧化劑和光穩(wěn)定劑，在雙螺桿機(jī)中擠出造粒而成，其組分含有(重量百分比)聚丙烯 10-45％乙烯-辛烯共聚彈性體10-65％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物 2-30％硫化劑 0.1-0.4％助交聯(lián)劑 0.1-0.3％納米滑石粉 1-5％抗氧化劑 0.1-0.3％光穩(wěn)定劑 0.1-0.2％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是聚丙烯為均聚聚丙烯，其熔融指數(shù)為20g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是聚丙烯的含量是25-35％(重量百分比)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是乙烯-辛烯共聚彈性體的熔融指數(shù)是0.5g/10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是乙烯-辛烯共聚彈性體的含量是55-65％(重量百分比)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物采用星型的型號，其含量是4-10％(重量百分比)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是硫化劑是2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是助交聯(lián)劑是三烯丙基異氰脲酸酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是抗氧化劑是四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴熱塑性彈性體，其特征是光穩(wěn)定劑是雙(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)癸二酸酯。
全文摘要
一種新型聚烯烴熱塑性彈性體(TPO)，其主要組分是聚丙烯、乙烯－辛烯共聚彈性體和苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三元嵌段共聚物，添加硫化劑、助交聯(lián)劑，然后再經(jīng)雙螺桿機(jī)動態(tài)硫化交聯(lián)而成種子母料，再加入納米滑石粉和助劑，經(jīng)雙螺桿機(jī)出機(jī)擠出造粒而成。本發(fā)明TPO力學(xué)性能和加工性能優(yōu)良，產(chǎn)品沒有氣味，成本較低，適用于制造汽車零部件或其它領(lǐng)域，是一種新型的用途廣泛的彈性體材料。
文檔編號B29C47/38GK1563173SQ20041002657
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者王傳玉, 汪加勝, 唐舫成, 朱東湖 申請人:廣州海普材料科技有限公司