一种热塑性弹性塑料母料及制备方法与流程

[0001]
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种热塑性弹性塑料母料及制备方法。


背景技术：

[0002]
随着塑料工业的发展，塑料的需求量快速增长，同时也造成了大量资源的消耗。由于传统塑料不能降解，为了减轻塑料对环境的污染，一方面积极开发生物质塑料，希望通过生物塑料替换传统塑料，但目前生物质塑料产量低、性能存在较多缺陷，推广较为缓慢。另一方面，积极的进行减量化使用塑料对减轻资源消耗和环境污染潜力巨大。塑料制品目前已遍布各行各业，如尽可能的在普通塑料中填充低成本的无机材料，通过减量化可以大幅降低资源消耗。
[0003]
根据已有技术，利用碳酸钙等低成本的无机粉体制备的填充母料在降低塑料成本、减量化使用塑料方面扮演了重要的角色。另外，由于普通塑料性能单一，通过在塑料中添加使用无机粉体，在提升塑料制品刚性、强度、热稳定性等方面具有积极意义。产业庞大的改性塑料正是基于不同无机填充料的发展而扩大了应用领域。
[0004]
热塑性弹性体作为一种具有良好缓冲、韧性和手感的塑料得到广泛的应用。tpe、poe、sbs、tpu热塑性弹性体在鞋材、密封、缓冲垫、各种手柄、脚轮、电线护套、汽车等领域大规模应用。中国专利cn201710549178.5公开了一种新型tpe减震发泡材料，包括如下以重量计算的制备原料：改性tpe 30-50phr、乙烯-醋酸乙烯共聚物eva 30
-ꢀ
50phr、滑石粉10-20phr、发泡剂5.0-8.0phr、氧化锌2.0～4.0phr、硬脂酸1.0～1.5phr、过 氧化物交联剂0.6-1.0phr、颜料1.0-3.0phr；所述改性tpe为sebs、白矿油、碳酸钙按照1:1: 1的质量比混合制备而成，其弹性体材料选取了滑石粉、碳酸钙作为无机填充粉体。中国专利cn201010166515.0公开了一种耐磨热塑性弹性体及其制备方法，产品包括如下重量百分比的原料：基体树脂10%~80%、母料10%~60%、填充油0~42%、热塑性树脂0~20%、矿物填充剂0~30%、偶联剂0~1.5%、加工助剂0.1%~2%和稳定剂0.1%~2%，所述的矿物填充剂选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石中的一种或至少两种。中国专利cn201911075715.2公开了一种热塑性弹性体复合材料及其制备方法，该热塑性弹性体复合材料的制备原料，以重量份计，包括：sebs 40～60、sbs 10～30、聚丙烯10～30、马来酸酐接枝料1～3、填充料20～50、硅酮母粒1～5、poe 10～30，所述20～50重量份填充料包括滑石粉和碳酸钙；所述滑石粉中二氧化硅含量不低于56wt％，氧化镁含量不低于26wt％。中国专利cn201310745487.1公开了一种汽车用弹性体隔音材料及其制造方法，该材料使用热塑性弹性体poe、pe、无机填料重晶石粉及填充油混合加工而成，其中，poe、pe、重晶石粉及填充油的重量份之比为(70～80)∶(20～30)∶(280～290)∶(10～20)，且poe、pe、重晶石粉及填充油的总份数为400份。现有技术中的弹性体制备多采用无机粉体材料进行填充，然而，在将无机粉体加入热塑性弹性体降低成本时遇到了问题，无机粉体的加入通常会使得塑料制品刚性增加，这对弹性塑料制品是不利的，会影响弹性体的柔韧性和缓冲效果。
[0005]
鉴于上述问题，影响了无机粉体在热塑性弹性体中的添加使用。尽管现有技术通
过偶联、分散等使无机粉体在热塑性弹性体中良好的分散，甚至采用了纳米无机粉体，但限于无机粉体自身的刚性，仍然会影响弹性，尤其是在目前追求添加高填充量的无机粉体降低成本，弹性体的弹性影响更为明显。


技术实现要素：

[0006]
一种热塑性弹性塑料母料的制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：（1）将硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用；（2）将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液；（3）将步骤（1）处理的硅藻土粉体浸入过量的胶液，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，由于纤维素具有一定的弹性，从而赋予硅藻土弹性，得到弹性硅藻土；（4）将步骤（3）的弹性硅藻土加入偶联剂、分散剂、润滑剂、热塑性弹性体材料高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0007]
所得的热塑性弹性无机材料为粒状，使用时直接添加在热塑性弹性体中热加工成型。
[0008]
优选的，步骤（1）中所述硅藻土选用除杂的精制硅藻土。硅藻土不但具有良好的微孔，而且在浸胶液后吸附纤维素液的同时，二氧化硅外围界面与氢氧化钠接触会微溶解形成硅酸钠从而将纤维素网络在微孔内，进一步通过喷洒稀盐酸和加热条件下使粘性的硅酸钠变为胶状硅酸从而的硅藻土的界面形成胶状硅酸并将纤维素牢固封在微孔，由于纤维素具有弹性，以此赋予硅藻土一定的弹性，将该材料按照常规母料生产制备后用于热塑性弹性体的添加，不但能够降低热塑性弹性体的成本，而且能够保证所得制品的弹性。
[0009]
优选的，步骤（2）中氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为：1-2：1-2：50-60：5-8。
[0010]
优选的，步骤（3）硅藻土浸入胶液的时间控制在5-10min，浸泡时间过长会造成过多硅藻土界面被氢氧化钠溶解，因此要合理控制浸泡时间，避免过度溶解硅藻土造成微孔结构破坏。优选的，步骤（4）中所述弹性硅藻土加入偶联剂、分散剂、润滑剂、热塑性弹性体按照重量份称量：弹性硅藻土50-70份、偶联剂1-1.5份、分散剂1-2份、润滑剂1-3份、热塑性弹性体20-25份；所述偶联剂选用铝酸酯偶联剂；所述分散剂选用聚乙烯蜡；所述润滑剂选用26#白油、58#石蜡中的一种；所述热塑性弹性体选用eva、sbs、poe中的一种。
[0011]
由上述方法制备得到的热塑性弹性塑料母料。
[0012]
显著的优势：无机粉体是目前在塑料领域降低成本的主要选择，各种无机填充母料在减量化塑料方面起到了积极作用。但随着无机添加量的增加，塑料的一些性能会受到影响。在热塑性弹性体中，添加使用无机粉体会导致刚性增加，会影响热塑性弹性体的弹性。正是基于这一问题，本发明利用纤维素具有一定弹性的特征，将纤维素植入并固定在硅藻土的微孔，赋予了硅藻土一定的弹性，使其添加于热塑性弹性体不会造成弹性的降低。为实现该目的，首先将纤维素溶解成胶液，硅藻土在浸胶液后吸附纤维素液的同时，二氧化硅
外围界面与氢氧化钠接触会微溶解形成硅酸钠从而将纤维素网络在微孔内，进一步通过喷洒稀盐酸和加热条件下使粘性的硅酸钠变为胶状硅酸从而在硅藻土的界面形成胶状硅酸并将纤维素牢固封在微孔，由于纤维素具有弹性，以此赋予硅藻土一定的弹性，将该材料按照常规母料生产制备后用于热塑性弹性体的添加，不但能够降低热塑性弹性体的成本，而且能够保证所得制品的弹性。
附图说明
[0013]
图1为本发明制备工艺流程简图。
具体实施方式
[0014]
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
[0015]
实施例1将精制硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用。将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液，氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为1：1：50：5。将处理的精制硅藻土粉体浸入过量的胶液，浸入时间控制在5min，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，得到弹性硅藻土。将50重量份弹性硅藻土加入1重量份铝酸酯偶联剂、1重量份聚乙烯蜡、1重量份26#白油、20重量份热塑性弹性体材料eva高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0016]
实施例2将精制硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用。将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液，氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为1.2：1.3：54：5.8。将处理的精制硅藻土粉体浸入过量的胶液，浸入时间控制在7min，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，得到弹性硅藻土。将55重量份弹性硅藻土加入1.2重量份铝酸酯偶联剂、1.3重量份聚乙烯蜡、1.5重量份26#白油、21重量份热塑性弹性体材料sbs高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0017]
实施例3将精制硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用。将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液，氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为1.5：1.5：56：6.4。将处理的精制硅藻土粉体浸入过量的胶液，浸入时间控制在8min，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，得到弹性硅藻土。将60重量份
弹性硅藻土加入1.3重量份铝酸酯偶联剂、1.5重量份聚乙烯蜡、2重量份26#白油、23重量份热塑性弹性体材料sbs高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0018]
实施例4将精制硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用。将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液，氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为1.7：1.6：58：7.2。将处理的精制硅藻土粉体浸入过量的胶液，浸入时间控制在9min，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，得到弹性硅藻土。将65重量份弹性硅藻土加入1.4重量份铝酸酯偶联剂、1.8重量份聚乙烯蜡、2.5重量份58#石蜡、24重量份热塑性弹性体材料poe高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0019]
实施例5将精制硅藻土粉体细化至粒径10微米以下，备用。将氢氧化钠、尿素、水的配制物作为溶剂，将纤维素加入溶剂，在低于10℃的环境缓慢搅拌使纤维素逐步溶胀、溶解得到胶液，氢氧化钠、尿素、水、纤维素的配合质量比为2： 2： 60： 8。将处理的精制硅藻土粉体浸入过量的胶液，浸入时间控制在10min，使微孔充分吸附胶液，滤除多余胶液，将得到的吸附胶液的硅藻土转入高速搅拌分散机，在高速搅拌的同时加热，并喷洒稀盐酸液，从而在硅藻土的界面逐步形成胶状硅酸，将纤维素封闭在硅藻土的微孔，得到弹性硅藻土。将70重量份弹性硅藻土加入1.5重量份铝酸酯偶联剂、2重量份聚乙烯蜡、3重量份58#石蜡、25重量份热塑性弹性体材料poe高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0020]
对比例1将50重量份细化至粒径10微米以下不经弹性化处理的精制硅藻土粉体加入1重量份铝酸酯偶联剂、1重量份聚乙烯蜡、1重量份26#白油、20重量份热塑性弹性体材料eva高速热混合，进一步经螺杆挤出机挤出造粒，得到热塑性弹性塑料母料。
[0021]
性能测试：参考gb/t 7759.1测试压缩变形，将实施例1-5、对比例1得到的粒料与sbs792以质量比1:2混合，挤出混炼，经平板热压机压制为厚度为30mm的板材；参比样为纯sbs792挤出混炼，经平板热压机压制为厚度为30mm的板材，作为测试样；将测试样在液压机施压，压缩25%保持24h，然后卸载压力，使板材自然恢复30min，测试试样恢复后板材的厚度，如表1所示。
[0022]
表1：
通过测试，本发明的热塑性弹性无机材料母料以较高量添加于sbs弹性体，制备的制品具有良好的弹性，施压后能够较好的恢复，恢复与纯sbs的制品接近。对比例1没有采用弹性硅藻土，粒料用于热塑性弹性体制品的成型后，弹性恢复明显变差。

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