一種低成本高耐磨的tpr改性材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及TPR改性材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低成本高耐磨的TPR改性材料及其制備方法，由以下的物質(zhì)組成：充油SBS，SBS，回收聚苯乙烯料，丁二烯-苯乙烯共聚物，碳酸鈣，耐磨劑，黃色石油樹脂，白色礦物油，硬脂酸鋅，先將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合，利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，最后將所有物料一起混煉，經(jīng)濟環(huán)保，降低了原料成本，回收利用了聚苯乙烯廢料，得到的TPR鞋材柔軟度高，耐磨性能好，該制備方法能有效解決回收聚苯乙烯料與SBS之間共混性差的問題，得到的材料性能優(yōu)異。
【專利說明】一種低成本高耐磨的TPR改性材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及TPR改性材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低成本高耐磨的TPR改性材料 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚苯乙烯泡沫塑料由于具有質(zhì)輕、吸震、低吸潮、易成型及價格低等特點，被廣泛 應用于儀器儀表、家用電器、工藝品等易損貴重物品及快餐食品的包裝。這種包裝材料大都 是一次性使用，廢氣量巨大。并且由于聚苯乙烯具有耐老化，耐腐蝕等特點，不能自行降解 而消失，從而給環(huán)境造成了日益嚴重的污染。
[0003] 回收利用聚苯乙烯是防治其污染環(huán)境的一個有效途徑。但因聚苯乙烯分子剛性 大，其制品柔韌性差、脆性大，使回收后的應用范圍受到限制。
[0004] 利用SBS加入適量的聚苯乙烯可以制備TPR材料，TPR是一種具有橡膠的高彈性， 高強度，高回彈性，又具有可注塑加工的特性，具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，觸感柔軟等 特點。但是由于聚苯乙烯的分子量比SBS中的聚苯乙烯嵌段大很多，造成聚苯乙烯很難進 入到SBS中的聚苯乙烯微區(qū)，只能形成第三項，破壞了原來的相結(jié)構(gòu)，會出現(xiàn)相分離，導致 斷裂伸長率下降。因此，如何將聚苯乙烯與SBS良好地相容，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的TPR鞋材，同時 降低成本，是人們一直研究的熱點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低成本高耐磨的TPR改性材 料，其具有回收料使用率高，耐磨性能，材料再生性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低的特點。
[0006] 本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，其 具有提高材料的相容性，提高材料的柔軟性和耐磨性性能，步驟簡易，生產(chǎn)成本低的特點。
[0007] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 25-35份 SBS 5-10 份 回收聚苯乙烯料 10-20份 丁二烯-苯乙烯共聚物 3-8份 碳酸鈣 20-30份 耐磨劑 0. 5-1份 黃色石油樹脂 0. 3-0. 8份 白色礦物油 6-12份 硬脂酸鋅 0. 1-0. 5份。
[0008] 進一步的，一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 28-32份 SBS 8-10 份 回收聚苯乙烯料 10-15份 丁二烯-苯乙烯共聚物 3-8份 碳酸鈣 22-28份 耐磨劑 0. 5-1份 黃色石油樹脂 0. 3-0. 8份 白色礦物油 8-12份 硬脂酸鋅 0. 1-0. 5份。
[0009] 更進一步的，一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 30份 SBS 20 份 回收聚苯乙烯料 12份 丁二烯-苯乙烯共聚物 5份 碳酸鈣 25份 耐磨劑 〇. 8份 黃色石油樹脂 〇. 6份 白色礦物油 10份 硬脂酸鋅 0.3份。
[0010] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為58-62 :38-42 : 0. 8-1. 5用雙螺桿擠出機制備而成的。進一步的，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸 鋅按照重量份為60 :40 :1用雙螺桿擠出機制備而成的。本發(fā)明所制備的耐磨劑能夠有效提 高TPR的耐磨性能，并且彈性度增加，是優(yōu)質(zhì)的鞋材。
[0011] 其中，所述回收聚苯乙烯料為再生聚苯乙烯膠粒。主要為聚苯乙烯泡沫回收料通 過再生工藝再生成聚苯乙烯膠粒。市面上也有相關(guān)的再生聚苯乙烯膠粒在售，本發(fā)明也可 以通過市售可得。
[0012] 優(yōu)選的，本發(fā)明所使用的回收聚苯乙烯料通過以下方法再生：將回收聚苯乙烯泡 沫廢料在高沸點凝膠化混合溶劑中脫泡凝膠團，經(jīng)排氣螺桿擠出機擠出造粒；所述高沸點 凝膠化混合溶劑由醋酸戊脂和戊醇按照體積比為1:1混合而成。通過上述方法制得的聚苯 乙烯再生性能好，添加到本發(fā)明的TPR鞋材配方中，能有效提高TPR鞋材的力學性能。能本 發(fā)明的再生方法能有效降低聚苯乙烯回收泡沫料的體積，便于儲存和運輸。
[0013] 當回收聚苯乙烯的添加量加到10份時，材料的拉伸強度逐漸增大，彈性增強，當 回收聚苯乙烯加入量大于20份時，材料的拉伸強度有大幅度的降低，彈性不在增加，并且 會影響材料的柔軟性，因此回收聚苯乙烯的添加量優(yōu)選為10-20份，當回收聚苯乙烯料的 添加量為12份時，材料的拉伸強度達到最大值。
[0014] 充油SBS經(jīng)過白色礦物油的改性，其柔軟度有較大的提升，但是耐磨性能較 低，因此加入回收料聚苯乙烯，其耐磨性提高，聚苯乙烯的添加量越大，其耐磨性能越好。本 發(fā)明添加的聚苯乙烯是廢舊回收聚苯乙烯泡沫料，因此提高材料的硬度性能有限，通過添 加適量的丁二烯-苯乙烯共聚物，能夠增加其硬度，還可以提高材料的韌性、易于加工。
[0015] 由于回收聚苯乙烯料的添加量過大，會提高材料的邵氏硬度，即柔軟度降低， 因此添加量不能太大，但是材料的拉伸性能還不夠強，因此本發(fā)明通過添加適量的碳酸鈣， 作為填充物，可以大大降低其成本。本發(fā)明優(yōu)選使用納米碳酸鈣，利用該晶體結(jié)構(gòu)和表面電 子結(jié)構(gòu)的變化，粒徑小，可產(chǎn)生普通無機粒子所不具有的量子尺寸效應、表面效應等特殊功 能效應，對TPR彈性體的填充效果好，起到增強的作用。添加少量的納米碳酸鈣在提升材料 強度的同時，不會對材料的柔軟度產(chǎn)生過大的影響，保證材料的柔軟性。納米碳酸鈣與納米 氧化硅的區(qū)別在于，納米氧化硅的加入對材料的耐磨性能改善不明顯，而納米碳酸鈣的加 入可以提升材料的耐磨性能至少10%。
[0016]TPR作為鞋底材料，其柔軟性和耐磨性是其中的兩項主要指標。柔軟性和耐磨性是 一對矛盾體，互相制約，一味提高柔軟性必然造成耐磨性下降。因此，在保證耐磨性達標的 前提下，如何提高其柔軟性，亦即如何制備得到兼具耐磨度和柔軟度的SBS鞋用彈性體材 料成為一個技術(shù)難點。本發(fā)明采用自制的耐磨劑，有利于對TPR材料的柔軟性和耐磨性的 控制，優(yōu)選的，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為60 :40 :1用雙螺 桿擠出機制備而成的。
[0017] 本發(fā)明的充油SBS也是經(jīng)過自行調(diào)配制成，所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和 聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。得到的SBS的柔軟度高，且光亮程度高，用作鞋 材能有效提_鞋材的質(zhì)量。
[0018] 黃色石油樹脂可以增加體系的流動性，并且具有一定的增塑效果。白色礦物油對 材料有增塑作用，并且具有軟化作用，提高鞋材的光亮度。
[0019] 聚合物間共混改性時，相容性是影響共混材料性能的一個重要因素，相容性差，兩 相界面明細，界面張力過大，相間黏合強度低，共混改性作用差；相容性能好則兩相界面模 糊，相間粘合力強，共混材料穩(wěn)定性高，宏觀力學性能好。由于聚苯乙烯為回收料，其分子鏈 早已發(fā)生鈍化或斷裂。加入適量的硬脂酸鋅，可引發(fā)共混物中聚苯乙烯分子鏈和SBS的"S" 嵌段、"B"嵌段之間的共交聯(lián)及適度自交聯(lián)，并形成相對較小的交聯(lián)體顆粒尺寸，使聚苯乙 烯和SBS共混熱塑性彈性體的力學性能提高。優(yōu)選的，硬脂酸鋅的添加量為0. 3份。
[0020] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在120_125°C，混煉3-5分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5-6分鐘后擠出成型。
[0021]通過現(xiàn)將SBS與環(huán)烷油混煉成充油SBS，能有效提高TPR的柔軟性。然后將充油SBS與納米碳酸鈣共混成母料，再添加其他的材料。原因在于本發(fā)明使用了納米碳酸鈣作為 填充材料，由于納米粒子聚集成團，會影響其在基體中的分散，所以傳統(tǒng)共混法得到的材料 性能較差。通過本發(fā)明的制備方法得到的彈性體材料的拉伸度有一定程度的提高，并且得 到較好的彈性，硬度方面也降低了至少4-5個點，其耐磨性能也提高了，更重要的事，能改 善回收聚苯乙烯與SBS的共混性差的缺陷。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所制備的低成本高耐磨的TPR改性材料，柔軟性能高， 耐磨性能優(yōu)異，并且其拉伸強度得到有效的提高，抗老化性能強，并且能將回收聚苯乙烯料 重新再生利用，經(jīng)濟環(huán)保，降低了原料成本。制備得到的TPR使用于各種鞋材，透氣性良好， 穿著舒適，抗滑性良好，并且重量輕，撓曲性能良好。該制備方法能有效解決回收聚苯乙烯 料與SBS之間共混性差的問題，同時可改善納米粒子的分散，納米粒子在基體中可更大程 度地被基體包裹，當彈性材料的表面層受到磨損時，由于納米粒子更均勻地分布在基體中， 充當耐磨支撐點，從而在相同質(zhì)量分數(shù)下更能提高TPR材料的抗磨損性。

【具體實施方式】
[0023] 結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0024] 實施例1 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 25份 SBS 10 份 回收聚苯乙烯料 10份 丁二烯-苯乙烯共聚物 8份 碳酸鈣 20份 耐磨劑 1份 黃色石油樹脂 〇. 3份 白色礦物油 12份 硬脂酸鋅 〇. 1份。
[0025] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為58:38: 1.5用 雙螺桿擠出機制備而成的。
[0026] 所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
[0027] 所述回收聚苯乙烯再生料通過市售購得。
[0028] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在120°C，混煉3分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5分鐘后擠出成型。
[0029] 實施例2 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 35份 SBS 5 份 回收聚苯乙烯料 20份 丁二烯-苯乙烯共聚物 3份 納米碳酸鈣 30份 耐磨劑 〇. 5份 黃色石油樹脂 〇. 8份 白色礦物油 12份 硬脂酸鋅 〇. 1份。
[0030] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為62:42: 0.8的 比例混合用雙螺桿擠出機制備而成的。
[0031] 所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
[0032] 所述回收聚苯乙烯再生料通過市售購得。
[0033] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在125 °C，混煉5分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉6分鐘后擠出成型。
[0034] 實施例3 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 28份 SBS 8 份 回收聚苯乙烯料 15份 丁二烯-苯乙烯共聚物 8份 碳酸鈣 22份 耐磨劑 1份 黃色石油樹脂 〇. 5份 白色礦物油 8份 硬脂酸鋅 0. 5份。
[0035] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為60 :40 : 1的比 例混合用雙螺桿擠出機制備而成的。
[0036] 所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
[0037] 所述回收聚苯乙烯再生料通過市售購得。
[0038] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在125 °C，混煉4分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5分鐘后擠出成型。
[0039] 實施例4 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 32份 SBS 10 份 回收聚苯乙烯料 15份 丁二烯-苯乙烯共聚物 5份 碳酸鈣 25份 耐磨劑 〇. 8份 黃色石油樹脂 〇. 8份 白色礦物油 10份 硬脂酸鋅 0.8份。
[0040] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為60 :40 : 1的比 例混合用雙螺桿擠出機制備而成的。
[0041] 所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
[0042] 所述回收聚苯乙烯再生料通過市售購得。
[0043] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在125 °C，混煉4分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5分鐘后擠出成型。
[0044] 實施例5 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 30份 SBS 20 份 回收聚苯乙烯料 12份 丁二烯-苯乙烯共聚物 5份 納米碳酸鈣 25份 耐磨劑 〇. 8份 黃色石油樹脂 〇. 6份 白色礦物油 10份 硬脂酸鋅 0.3份。
[0045] 其中，所述耐磨劑是由充油SBS:耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為60 :40:1的比 例混合用雙螺桿擠出機制備而成的。
[0046] 所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
[0047] 所述回收聚苯乙烯再生料通過市售購得。
[0048] -種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在125 °C，混煉4分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5分鐘后擠出成型。
[0049] 將實施例1-5進行性能測驗，性能如下表所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：由以下重量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 25-35份 SBS 5-10 份 回收聚苯乙烯料 10-20份 丁二烯-苯乙烯共聚物 3-8份 碳酸鈣 20-30份 耐磨劑 0. 5-1份 黃色石油樹脂 0. 3-0. 8份 白色礦物油 6-12份 硬脂酸鋅 0. 1-0. 5份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：由以下重 量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 28-32份 SBS 8-10 份 回收聚苯乙烯料 10-15份 丁二烯-苯乙烯共聚物 3-8份 碳酸鈣 22-28份 耐磨劑 0. 5-1份 黃色石油樹脂 0. 3-0. 8份 白色礦物油 8-12份 硬脂酸鋅 0. 1-0. 5份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：由以下重 量份的物質(zhì)組成： 充油SBS 30份 SBS 20 份 回收聚苯乙烯料 12份 丁二烯-苯乙烯共聚物 5份 碳酸鈣 25份 耐磨劑 〇. 8份 黃色石油樹脂 〇. 6份 白色礦物油 10份 硬脂酸鋅 0.3份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：所述充油 SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 :40 :35混合而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：所述耐磨 劑是由充油SBS :耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為58-62 :38-42 :0. 8-1. 5的比例混合用雙 螺桿擠出機制備而成的，所述充油SBS是由SBS、白色礦物油和聚苯乙烯按照重量比100 : 40 :35混合而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：所述耐磨 劑是由充油SBS :耐磨膠：硬脂酸鋅按照重量份為60 :40 :1的比例混合用雙螺桿擠出機制 備而成的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：所述回收 聚苯乙烯料為再生聚苯乙烯膠粒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料，其特征在于：所述再生 聚苯乙烯膠粒通過以下方法再生：將回收聚苯乙烯泡沫廢料在高沸點凝膠化混合溶劑中脫 泡然后形成凝膠團，經(jīng)排氣螺桿擠出機擠出造粒；所述高沸點凝膠化混合溶劑由醋酸戊脂 和戊醇按照體積比為1 :1混合而成。
9. 權(quán)利要求1-8任一項所述的一種低成本高耐磨的TPR改性材料的制備方法，其特征 在于：包括以下步驟： 步驟一、將SBS、回收聚苯乙烯料、硬脂酸鋅和白色礦物油混合攪拌60分鐘； 步驟二、利用煉塑機將充油SBS與碳酸鈣共混成母料，前輥的溫度控制在125°C，后輥 的溫度控制在120_125°C，混煉3-5分鐘； 步驟三、將步驟一和步驟二制備的物料與耐磨劑、黃色石油樹脂、丁二烯-苯乙烯共聚 物混合，混煉5-6分鐘后擠出成型。
【文檔編號】C08L25/06GK104448671SQ201410791888
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】吳海波 申請人:東莞市國立科技有限公司