本发明涉及复合材料及其制备方法技术领域,具体涉及一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料。
背景技术:
pet俗称涤纶树脂,它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物,与pbt一起统称为热塑性聚酯,或饱和聚酯。1946年英国发表了第一个制备pet的专利,1949年英国ici公式完成中试,但美国杜邦公司购买专利后,1953年建立了生产装置,在世界最先实现工业化生产。初期pet几乎都用于合成纤维。80年代以来,pet作为工程塑料有突破性的发展,相继研制出成核剂和结晶促进剂,目前pet与pbt一起作为热塑性聚酯,成为五大工程塑料之一。pet分为纤维级聚酯切片和非纤维级聚酯切片。①纤维级聚酯用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝,是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料。涤纶作为化纤中产量最大的品种。②非纤维级聚酯还有瓶类、薄膜等用途,广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域,其中包装是聚酯最大的非纤应用市场,同时也是pet增长最快的领域。
作为包装材料pet优点:
1.有良好的力学性能,冲击强度是其他薄膜的3-5倍,耐折性好;
2.耐油、耐脂肪、耐烯酸、稀碱,耐大多数溶剂;
3.具有优良的耐高、低温性能,可在120℃温度范围内长期使用,短期使用可耐150℃高温,可耐-70℃低温,且高、低温时对其机械性能影响很小;
4.气体和水蒸气渗透率低,既有优良的阻气、水、油及异味性能;
5.透明度高,可阻挡紫外线,光泽性好;
6.无毒、无味,卫生安全性好,可直接用于食品包装。
tpe(thermoplasticelastomer)中文名称热塑性弹性体。是一种具有橡胶的高弹性,高延伸性,高回弹性,又具有热塑性塑料的加工特征,环保无毒安全,硬度可调节范围宽,止滑,触感柔软舒适,耐候性,抗疲劳性和耐温性佳,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本等特点。既可单独注塑,又可与pp、pe、pc、ps、abs、pctg、pet等热塑性材料粘合包覆。
tpe既具有热塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理性能,结合了热塑性塑料和传统橡胶的优点。正大肆占领原本只属于硫化橡胶的领域。近十余年来,tpe材料在生活用品、电子电器、包装材料、通讯与汽车行业等行业被广泛采用。
包覆成型(overmolding):二次注塑成型,俗称包胶。是一种通过不同模腔进行多次注射成型的过程。第一种材料进行典型的单一注射成型,然后部件送入下一不同的模腔,在进行第二种材料的注射成型。其中,第一种注入材料称为基材,通常是pp/abs/pc/pet/pa等工程塑料;第二种注入材料称为覆盖材料,一般是热塑性弹性体材料,如tpu/tpee/tpr/tpv/tpe复合材料等。
通过包覆成型技术,将热塑性弹性体与刚性基材复合不仅可以使制品表面充满柔感,还可以增加产品功能性与附加值,如减噪、减震、防撞、防滑、舒适感等。为产品设计带来了更大的自由度。
目前,进一步提高热塑性弹性体与热塑性工程塑料的粘接性及降低材料成本仍是技术开发的重点。
目前市面上用pet和tpe粘合包覆的运用越来越多,如包装材料会选用tpe包覆的方式来增强手感,汽车配件会采用tpe粘合包覆的方式起减震、隔音作用。而pet由于自身加工温度较高,通常在260°c-290°c左右,且易吸湿等特点,而热塑性弹性的耐温性通常不高,大部分tpe材料在240-250°c的温度下都会出现不同程度的分解现象。两者极性的差异以及耐温性的差异,给两者的粘合包覆带来极大的困扰,此亦是本发明需重点解决的问题。
技术实现要素:
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处,而提供一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料。
本发明采用的技术方案为:一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料,包括热塑性弹性体、增塑剂、工程塑胶、相容剂、填充剂和助剂,原料由以下重量份的组份组成:热塑性弹性体:30-40份、增塑剂:5-25份、工程塑胶:15-25份、相容剂:10-20份、填充剂:10-15份、助剂:0.01-0.1份。
所述的热塑性弹性体为聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs)、苯乙烯-丁二烯共聚物(sbs)、热塑性聚氨酯弹性体(tpu)、聚烯烃弹性体(tpv/poe/pop)、聚酯弹性体(tpee)中的一种或几种组合物。
所述的增塑剂为环烷烃油、石蜡烃油中的一种或几种组合物;
所述的工程塑胶为聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚甲醛(pom)、聚苯醚(ppo)中的一种或几种组合物。
所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚丙烯(pp),马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(poe),马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs),马来酸酐接枝的低密度聚乙烯(ldpe)、聚甲基丙烯酸甲酯接枝聚乙烯(pe)弹性体中的一种或几种组合物。
所述的填充剂为碳酸钙、粘土、二氧化硅、滑石粉、二氧化钛中的一种或几种组合物。
所述的助剂为抗氧剂、uv吸收剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂中的一种或几种组合物。
一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料的制备方法,制备方法如下:
1、按上述重量配比称取原料;
2、将工程塑胶进行干燥处理;
3、将热塑性弹性体、增塑剂、工程塑胶、相容剂、助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机,加工条件如下:一区温度:130-150℃,二区温度:220-240℃,三区温度:220-240℃,四区温度:220-240℃,五区温度:180-200℃,六区温度:160-180℃,七区温度:150-170℃,机头温度:150-170℃,主机频率35-45转/分钟;
4、经过双螺杆挤出机挤出后冷却、切粒、干燥后制得tpe复合材料;
5、用pet先一次性注塑成半成品件,再以半成品件作为嵌件,通过包覆成型技术二次注塑tpe复合材料,实现两种材料的粘结,pet和tpe复合材料在注塑前须预干燥,避免有水份影响粘结效果。
本发明的有益效果是:具有以下优点:1、本发明制备的热塑性弹性体(tpe)合金能够通过包覆成型技术做到与pet的完全粘合包胶,使pet的应用更加多样化、人性化。
2、在tpe合金体系中采用了热塑性弹性体和工程塑胶组合以增加体系的极性和耐温性从而提高tpe复合材料与pet的界面粘接力,解决了tpe二次注塑粘接pet容易剥离的问题。同时提高了tpe合金材料的强度、模量和耐温性能,同时也降低了包覆成型pet的温度,增加了其实用性和商业价值。
3、组份中采用了马来酸酐接枝的聚丙烯(pp)、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(poe)、马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs)、马来酸酐接枝的低密度聚乙烯(ldpe)和聚甲基丙烯酸甲酯接枝聚乙烯(pe)弹性体作为相容剂,提高了tpe合金体系的相容性,不仅提升了复合材料的强度、模量,而且进一步提高tpe合金与pet的粘接强度。
4、同时热塑性弹性体(tpe)合金材料具有加工简便、节能环保、便于配色、边角废料能够回收再利用等优点。
附图说明
图1是本发明加工工艺流程图
具体实施方式:
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料,包括热塑性弹性体、增塑剂、工程塑胶、相容剂、填充剂和助剂,原料由以下重量份的组份组成:
热塑性弹性体:30-40份,所述的热塑性弹性体为聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs)、苯乙烯-丁二烯共聚物(sbs)、热塑性聚氨酯弹性体(tpu)、聚烯烃弹性体(tpv/poe/pop)、聚酯弹性体(tpee)中的一种或几种组合物;
增塑剂:5-25份,所述的增塑剂为环烷烃油、石蜡烃油中的一种或几种组合物;
工程塑胶:15-25份,所述的工程塑胶为聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚甲醛(pom)、聚苯醚(ppo)中的一种或几种组合物;
相容剂:10-20份,所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚丙烯(pp),马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(poe),马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(sebs),马来酸酐接枝的低密度聚乙烯(ldpe)、聚甲基丙烯酸甲酯接枝聚乙烯(pe)弹性体中的一种或几种组合物;
填充剂:10-15份,所述的填充剂为碳酸钙、粘土、二氧化硅、滑石粉、二氧化钛中的一种或几种组合物。;
助剂:0.01-0.1份,所述的助剂为抗氧剂、uv吸收剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂中的一种或几种组合物。
一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料的制备方法,制备方法如下:
1、按上述重量配比称取原料;
2、将工程塑胶进行干燥处理;
3、将热塑性弹性体、增塑剂、工程塑胶、相容剂、助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机,加工条件如下:一区温度:130-150℃,二区温度:220-240℃,三区温度:220-240℃,四区温度:220-240℃,五区温度:180-200℃,六区温度:160-180℃,七区温度:150-170℃,机头温度:150-170℃,主机频率35-45转/分钟;
4、经过双螺杆挤出机挤出后冷却、切粒、干燥后制得tpe复合材料;
5、用pet先一次性注塑成半成品件,再以半成品件作为嵌件,通过包覆成型技术二次注塑tpe复合材料,实现两种材料的粘结,pet和tpe复合材料在注塑前须预干燥,避免有水份影响粘结效果。
具体实施例参照表1、表2和表3
表1
表2
表3:
备注:1、e为优异,g为良好,p为一般,f为差。
2、240℃为包覆成型温度。
3、热塑性弹性体①为台橡南通的聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物,牌号为taipol-sebs6151;热塑性弹性体②为科腾的聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物,牌号为kratong1651h;热塑性弹性体③为日本株式会社可乐丽(kuraray)的聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物,牌号为septon4055;热塑性弹性体④为岳阳石化的聚苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物,牌号为yh503。
4、所述的增塑剂①为国宏橡胶软化剂pw-90;增塑剂②为克拉玛依橡胶软化剂kn4010;增塑剂③为台塑橡胶软化剂500n;增塑剂④为国宏橡胶软化剂mcp-32;增塑剂⑤为克拉玛依橡胶软化剂kn4006;增塑剂。
5、所述尼龙6为集盛尼龙切片,牌号为zisamide-tp4208。
6、所述的聚酯弹性体①为韩国科隆(kolon)kp3340;聚酯弹性体②为韩国科隆(kolon)kp3355;聚酯弹性体③为台湾长春1140lh;聚酯弹性体④为韩国skg140d,聚酯弹性体⑤为美国杜邦4056。
7、所述的相容剂①为旭化成的马来酸酐接枝sebs,牌号为tuftectmm1913;相容剂②为美国科腾gf-1901;相容剂③为马来酸酐接枝pp,牌号为dupontfusabondp353;相容剂④为日本可乐丽相容剂tu-5265。
8、所述的填充剂为碳酸钙梅立泰石粉,规格为2300~2500目。
9、所述的助剂为抗氧剂-汽巴ao-1010。
现参照以上表一至表三,分析结果可知:
1、对比tpe复合材料配方1/2/3/4,4个复合材料配方中其他组分相同,不同之处在于用不同牌号的热塑性弹性体。分析可知热塑性弹性体②的抗张强度及伸长率最好,热塑性弹性体④最差;同时4个复合材料配方对pet都具有优异的粘接效果;
2、对比tpe复合材料配方5/6/7/8/9,5个复合材料配方中其他组分相同,不同之处在于用不同牌号的增塑剂。分析可知,增塑剂③的抗张强度最好;而伸长率是增塑剂⑤最好,增塑剂③次之;增塑剂③对pet具有优异的粘接效果,增塑剂②、增塑剂④、增塑剂⑤对pet具有良好的粘接效果;
3、对比tpe复合材料配方10/11/12/13,4个复合材料配方中其他组分相同,不同之处在于用不同的工程塑胶。分析可知,工程塑胶②的抗张强度最好,而伸长率是工程塑胶④最好;只有工程塑胶④对pet具有良好的粘接效果,而工程塑胶②、工程塑胶③及工程塑胶⑤对pet的粘接效果一般;
4、对比tpe复合材料配方14/15/16/17,4个复合材料配方中其他组分相同,不同之处在于用不同的相容剂。分析可知,相容剂④的强度最好,相容剂①的伸长率最好,在没有添加相容剂的情况下,抗张强度和伸长率都很差;对pet的粘接效果只有相容剂④达到良好,其他都不理想;
5、对比tpe复合材料配方19/20/21,3个复合材料配方中组分相同,不同的是工程塑胶的用量不同。分析可知,随工程塑胶用量的增加,抗张强度提高,伸长率下降;当工程塑胶用量为35份时,对pet粘接效果差;当工程塑胶用量为110时对pet粘接效果良好;当工程塑胶用量为200时,对pet粘接效果优异;
6、对比tpe复合材料配方22/23/24,3个复合材料配方中组分相同,不同的是尼龙6的用量不同。分析可知,随尼龙6用量的增加,抗张强度和伸长率有轻微下降趋势,影响不明显;当尼龙6的用量为0份时,对pet粘接效果一般;当尼龙6用量为40时,对pet粘接效果良好;当尼龙6用量为130时,对pet粘接效果优异;
7、对比tpe复合材料配方25/26/27,3个复合材料配方中组分相同,不同的是相容剂②用量不同。分析可知,随相容剂②用量的增加,抗张强度和伸长率都有小幅度提高;当相容剂②的用量为25份时,对pet粘接效果良好;当相容剂②的用量为110时,对pet粘接效果可达优异;
8、对比tpe复合材料配方28/29,3个复合材料配方中其他组分相同,不同的是相容剂之间的搭配不一样。相容剂②跟相容剂④搭配使用比相容剂②跟相容剂③搭配的伸长率好,抗张强度相差不大;对pet粘接效果都能达到良好;
9、对比tpe复合材料配方30/31/32,3个复合材料配方中其他组分相同,不同的是增塑剂①用量的不同。分析可知,随增塑剂①用量的增加,抗张强度下降,伸长率上升;但对pet粘接效果没有影响。
图中,描述关系仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
一种用于包覆粘合pet的tpe复合材料,包括热塑性弹性体、增塑剂、工程塑胶、相容剂、填充剂和助剂,原料由以下重量份的组份组成:热塑性弹性体:30-40份、增塑剂:5-25份、工程塑胶:15-25份、相容剂:10-20份、填充剂:10-15份、助剂:0.01-0.1份。在tpe合金体系中采用了热塑性弹性体和工程塑胶组合以增加体系的极性和耐温性从而提高tpe复合材料与pet的界面粘接力,解决了tpe二次注塑粘接pet容易剥离的问题。同时提高了tpe合金材料的强度、模量和耐温性能,同时也降低了包覆成型pet的温度,增加了其实用性和商业价值。采用的相容剂,提高了tpe合金体系的相容性,不仅提升了复合材料的强度、模量,而且进一步提高tpe合金与pet的粘接强度。