掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

低析出阻燃热塑性弹性体及制备方法、应用

文献发布时间:2023-06-19 18:46:07



技术领域

本申请涉及高分子功能材料技术领域,特别是涉及一种低析出阻燃热塑性弹性体及制备方法、应用。

背景技术

热塑性弹性体(TPV),是一种弹性模数较低的弹性材料,在室温下显示出较高的橡胶弹性,高温下可塑化成型,且加工方便,可回收利用,具有独特的软触感,被广泛应用于汽车、家用电器、电线电缆、建筑等行业和领域。

由于TPV本身可燃,为了提高材料的使用安全性,通常会通过添加阻燃剂制成阻燃热塑性弹性体,使弹性体材料获得优异的阻燃效果。目前阻燃型热塑性弹性体(TPV)已广泛运用,几乎取代了传统的有害的PVC材料。随着市场对塑料产品品质要求的不断提高,如何进一步提高热塑性弹性体的阻燃性能是当下的研究热点。

与此同时,随着新能源汽车产业的不断发展,对汽车内饰件的材料性能也提出了更高的要求,传统的塑料内饰材料的耐迁移性差,随着使用时间的延长,材料中的一些小分子物质会缓慢迁移析出造成材料发白等不良现象影响美观。

发明内容

基于此,有必要提供一种可以改善阻燃性能和耐迁移性的低析出阻燃热塑性弹性体及制备方法、应用。

本申请一实施例提供了一种低析出阻燃热塑性弹性体,按重量份数计,其制备原料包括以下组分:

在其中一个实施例中,所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂以及共聚聚丙烯树脂中的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述烯烃类弹性体包括氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶以及乙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述橡胶加工油包括石蜡油以及环烷油中的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述阻燃剂包括红磷、有机次磷酸盐以及溴化聚苯乙烯中的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述阻燃剂协效剂包括三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑以及季戊四醇的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述硫化剂包括有机过氧化物硫化剂、酚醛树脂、硅烷交联剂的一种或多种。

在其中一个实施例中,所述抗氧化剂包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯以及硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或多种。

本申请一实施例还提供了一种如上述任一实施例中所述的低析出阻燃热塑性弹性体的制备方法,包括如下步骤:

将所述烯烃类弹性体和所述橡胶加工油混合,静置,使所述烯烃类弹性体溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将所述弹性体溶胀后混合物与所述聚丙烯树脂、所述阻燃剂、所述阻燃协效剂、所述硫化剂以及所述抗氧化剂混合,挤出,造粒。

本申请一实施例还提供了一种如上述任一实施例中所述的低析出阻燃热塑性弹性体在生产汽车、家用电器、电线电缆以及建筑领域的零部件中的应用。

上述热塑性弹性体以聚丙烯树脂、烯烃类弹性体、橡胶加工油、阻燃剂、阻燃协效剂、硫化剂以及抗氧化剂为制备原料,并且各组分采用特定的重量份数进行复配组合,得到的热塑性弹性体材料不仅具有良好的阻燃效果,而且还具有良好的耐迁移性和低析出效果,综合性能更加优越,在汽车、家用电器、电线电缆以及建筑等各领域中具有良好的应用前景。

具体实施方式

为了便于理解本申请,下面结合实施例对本申请进行更全面的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本申请所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请中,以开放式描述的技术特征中,包括所列举特征组成的封闭式技术方案,也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外,所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如,因此,除非有相反的说明,否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值,本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性,适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围,例如,1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量,也可以表示各组分间重量的比例关系,因此,只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地,本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本申请一实施例提供了一种低析出阻燃热塑性弹性体,按重量份数计,其制备原料包括以下组分:

在其中一个实施例中,按重量份数计,低析出阻燃热塑性弹性体的制备原料包括以下组分:

在其中一个实施例中,聚丙烯树脂例如可以但不限于包括均聚聚丙烯树脂以及共聚聚丙烯树脂中的一种或多种。

在其中一个实施例中,烯烃类弹性体例如可以但不限于包括氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶以及乙烯-辛烯共聚物中的一种或多种。

在其中一个实施例中,橡胶加工油例如可以但不限于包括石蜡油以及环烷油中的一种或多种。

在其中一个实施例中,阻燃剂例如可以但不限于包括红磷、有机次磷酸盐以及溴化聚苯乙烯中的一种或多种。优选地,阻燃剂例如可以但不限于包括红磷以及有机次磷酸盐中的一种或多种,红磷以及有机次磷酸盐为无卤系阻燃剂,不仅具有良好的阻燃效果,还非常的绿色环保,不会散发有害物质。进一步优选地,阻燃剂为有机次磷酸盐,有机次磷酸盐含有烷基结构,与体系相容性较好,制备得到的热塑性弹性体材料的阻燃效果更好,且更不易析出,耐迁移性更好。

在其中一个实施例中,阻燃剂协效剂例如可以但不限于包括三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑以及季戊四醇的一种或多种。

在其中一个实施例中,硫化剂例如可以但不限于包括有机过氧化物硫化剂、酚醛树脂、硅烷交联剂的一种或多种。

在其中一个实施例中,抗氧化剂例如可以但不限于包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯以及硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或多种。

本申请一实施例还提供了一种如上述任一实施例中的低析出阻燃热塑性弹性体的制备方法,包括如下步骤:

将烯烃类弹性体和橡胶加工油混合,静置,使烯烃类弹性体溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与聚丙烯树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、硫化剂以及抗氧化剂混合,挤出,造粒。

在其中一个实施例中,将烯烃类弹性体和橡胶加工油混合的过程中,包括搅拌的步骤,搅拌的时间为5min~20min,搅拌的速度为200rpm~400rpm,搅拌的温度为22℃~25℃。

在其中一个实施例中,静置的时间为12h~72h。

在其中一个实施例中,将弹性体溶胀后混合物与聚丙烯树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、硫化剂以及抗氧化剂混合的过程中,包括搅拌的步骤,搅拌的时间为10min~20min。

在其中一个实施例中,在挤出,造粒的过程中,采用双螺杆挤出机进行挤出。

在其中一个实施例中,挤出的条件包括:挤出温度为160℃~200℃,真空度为-0.06MPa~0.08MPa,转速为200rpm~400rpm。

本申请一实施例还提供了一种如上述任一实施例中的低析出阻燃热塑性弹性体在生产汽车、家用电器、电线电缆以及建筑领域的零部件中的应用。

上述热塑性弹性体以聚丙烯树脂、烯烃类弹性体、橡胶加工油、阻燃剂、阻燃协效剂、硫化剂以及抗氧化剂为制备原料,并且各组分采用特定的重量份数进行复配组合,得到的热塑性弹性体材料不仅具有良好的阻燃效果,而且还具有良好的耐迁移性和低析出效果,手感细腻滑爽,力学性能等综合性能更加优越,在汽车、家用电器、电线电缆以及建筑等各领域中具有良好的应用前景。

以下结合具体实施例和对比例对本申请的低析出阻燃热塑性弹性体及制备方法、应用作进一步详细的说明。可以理解地,在具体实施例中,除特殊说明,所有原料均可来源于普通市售。

其中,部分原料来源如下表1。

表1部分原料来源

实施例1

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂17份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐10份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

实施例2

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂30份、SEBS弹性体17份、石蜡油18份、阻燃剂有机次磷酸盐18份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐14份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例1

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂22份、POE弹性体25份、石蜡油15份、阻燃剂无机氢氧化镁15份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐20份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将POE弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂无机氢氧化镁、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例2

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂47份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例3

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂27份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例4

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂27份、POE弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将POE弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例5

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂17份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂氢氧化镁30份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂氢氧化镁、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例6

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂17份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐30份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例7

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂50份、SEBS弹性体25份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐10份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例8

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂7份、SEBS弹性体35份、石蜡油25份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐10份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

对比例9

步骤一:称取制备原料

按重量份数计,称取以下制备原料各组分:共聚聚丙烯树脂32份、SEBS弹性体25份、石蜡油10份、阻燃剂有机次磷酸盐20份、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐10份、有机过氧化物硫化剂2份以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂1份。

步骤二:制备热塑性弹性体

将SEBS弹性体和石蜡油置于高速混合机中,设置转速300rpm,室温(22℃~25℃)下混合10min,静置24h,使弹性体充分溶胀,得弹性体溶胀后混合物;

将弹性体溶胀后混合物与共聚聚丙烯树脂、阻燃剂有机次磷酸盐、阻燃协效剂三聚氰胺氰尿酸盐、有机过氧化物硫化剂、以及β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯抗氧化剂置于高速混合机中混合,搅拌15min后,转入双螺杆挤出机中,在温度为200℃、真空度为0.08MPa,转速为300rpm的条件下挤出造粒,得热塑性弹性体。

将实施例1~实施例2与对比例1~对比例9的制备原料各组分明细汇总如下表2。

表2制备原料各组分明细汇总表

注:表中各组分的份数均为重量份数。

将上述实施例1~实施例2与对比例1~对比例9制备得到的热塑性弹性体分别作为样品,进行拉伸强度、阻燃效果和耐迁移性等性能测试,测试结果如下表3。

拉伸强度的测试方法为:根据拉伸强度标准GB/T1040.2-2006进行测试;

阻燃效果的测试方法为:根据UL94标准测试1.6mm厚度样条的阻燃效果;

耐迁移性的测试方法为:在温度为70℃的水中放置168h,观察析出情况。

表3热塑性弹性体的性能测试结果

由上述表2~表3可见,实施例1~实施例2与对比例1~对比例9比较,实施例1~实施例2制备得到的热塑性弹性体材料能够同时兼具良好的拉伸强度、阻燃效果以及耐迁移性,而对比例1~对比例9制备得到的热塑性弹性体材料无法同时兼顾拉伸强度、阻燃效果以及耐迁移性等性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施例,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术分类

06120115686399