本發明涉及一種高分子材料及其制備方法和制品,更具體地涉及一種彈性體材料及其制備方法和復合管,屬于高分子材料及其應用技術領域。
背景技術:
彈性體(又稱為彈性材料或高分子彈性材料)是一種用途非常廣泛的高分子材料,由于其具有密封、減震等諸多性能,從而在機械、冶金、汽車工業、礦山、流體輸送等多個領域中具有非常重要的作用,從而有著巨大的應用前景和潛力,也是諸多領域中必不少的使用材料。
目前,彈性體材料主要分為熱塑性彈性體材料和熱固性彈性體材料,而由于熱塑性彈性體材料的易于加工和多樣性,具有更為優異的使用范圍和價值。因此,對于熱塑性彈性體材料的開發和研究長期以來都是該領域的研究熱點和重點。
正是由于彈性體材料的如此廣泛用途和價值,諸多的科研工作者對其進行了大量的深入研究,取得了非常多的技術效果,例如:
CN105461877A公開了一種用于密封材料的熱固化聚氨酯彈性體組合料的合成方法,其特征在于包括如下步驟:1、半預聚體的合成:由預先脫水的多元醇和二異氰酸酯反應合成端異氰酸酯基的半預聚體,備用;2、擴鏈劑的配制:是由預先脫水的多元醇,小分子擴鏈劑,催化劑和助劑混合均勻,備用;3、將端異氰酸酯基的半預聚體、擴鏈劑兩組分按計量比混合均勻、澆注、模壓熱固化成型,后硫化。所述材料具有機械性能好,壓縮永久變形小,回彈性好,耐磨性和加工性能好的優點。
CN105440256A公開了一種低硬度高回彈的聚氨酯彈性體及其制備方法,所述聚氨酯彈性體由聚醚多元醇、二苯基甲烷二異氰酸酯、1,4-丁二醇、抗氧劑、添加劑A、抗UV劑、抗靜電劑的原料組成,通過預聚體合成和彈性體合成兩個步驟最終得到一種低硬度高回彈的聚氨酯彈性體,其硬度為50A,拉伸強度大于50KN/m,磨耗小于38mm3,回彈率大于50%,生產成本低,對環境友好的特點。
CN105131569A公開了一種壓延級熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法,所述熱塑性聚氨酯彈性體按質量份計主要由以下組分制備得到:聚合多元醇、異氰酸酯混合物、二甘醇、納米SiO2改性的聚丙烯以及丙烯酸羥乙酯;其中,聚合多元醇為聚四氫呋喃二醇和己二酸1,4-丁二醇酯二元醇的混合物;異氰酸酯混合物為甲苯二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯的混合物。本發明通過聚四氫呋喃二醇和己二酸1,4-丁二醇酯二元醇的協同作用,以及甲苯二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯的協同作用,并通過納米SiO2改性的聚丙烯和交聯劑丙烯酸羥乙酯使制備得到的熱塑性聚氨酯彈性體具有良好的加工性能和回彈性能,并且在加工過程中不易出現粘輥現象。
CN105131500A公開了一種高回彈TPE熱塑性彈性體及其制備方法,該熱塑性彈性體包括以下質量百分比的成分:39-49%的SEBS、5-10%的均聚PP、30-40%的白油、5-9%的二甲基硅油、4-8%的碳酸鈣、0.2-0.4%潤滑劑、0.2-0.4%的抗氧劑。除此之外還加入了彈性纖維,提高了體系的彈性恢復能力,改性整體的抗沖擊、抗蠕變和形變恢復能力。該款材料具有優異的回彈性能,無毒環保,加工性能好,表面爽滑度好,可用于制作高要求的醫療級產品,且成本較低。
CN105085859A公開了一種軟質聚氨酯彈性體組合料及其制備方法和應用,其包含異氰酸酯預聚物和固化劑組分,預聚物是由二異氰酸酯與聚酯多元醇反應得到,固化劑組分是由聚環氧丙烷醚多元醇、新戊二醇接枝改性的聚四氫呋喃多元醇、小分子醇類交聯劑和催化劑制備而成。該組合料可以使制品的脫模時間縮短至10-15min。由其制備的軟質聚氨酯彈性體的回彈性能、拉伸強度以及抗撕裂性能比傳統的由三羥甲基丙烷進行固化的聚氨酯彈性體在相同硬度下高50%且具有高抗撕裂、高回彈以及良好的加工工藝性能。
CN105524261A公開了一種聚酯彈性體及其制備方法,其特征在于,該方法包括:在酯化反應和/或酯交換反應的條件下,使含有二元羧酸(酯)和二元醇的混合物反應;在縮聚反應條件下,在縮聚催化劑存在下,使酯化反應和/或酯交換反應后的產物進行縮聚反應;其中,所述二元羧酸(酯)含有草酸(酯)和間苯二甲酸(酯),所述二元醇含有乙二醇。所述聚酯彈性體,其生物可降解性良好、且具有優良的拉伸性能及回彈性能。
CN103923291A公開了一種高性能聚氨酯彈性體及其制備方法,由預聚體組分(A組分)和擴鏈劑組分(B組分)兩部分組成:以質量份計A組分包括:100份大分子二元醇、14-35PPDI;B組分包括:100份擴鏈劑、0.1-0.5份催化劑;AB重量比為100/6-15。所述擴鏈劑為小分子二元醇、三官能度醇胺、三官能度醇或其組合;所述小分子二元醇選自間苯二酚雙(β-羥乙基)醚(HER)或間苯二酚雙(β-羥乙基)醚(HER)與對氫醌-雙(β-羥乙基)醚(HQEE)的組合物,其中HER/HQEE重量比為1/0-2。所得彈性體材料永久變形小,并具有優異回彈性能、良好的耐熱性能和力學性能,預聚體使用操作溫度低。
如上所述,雖然現有技術中公開了多種具有良好性能的彈性體材料,但對于新型的彈性體材料的研發仍存在著繼續進行改進的需求,這也是目前該領域中的研究熱點和重點之一,更是本發明得以完成的動力所在和基礎所倚。
技術實現要素:
為了得到新型的彈性體材料及其制備方法和使用該彈性體材料的制品,本發明人對此進行了深入研究,在付出了大量的創造性勞動和經過深入實驗探索后,從而完成了本發明。
具體而言,本發明主要涉及如下多個方面。
第一個方面,本發明涉及一種彈性體材料,所述彈性體材料包括彈性體母料、改性二氧化硅粉末、改性玻璃纖維、抗氧化劑、復合交聯劑、潤滑劑、固化劑、穩定劑、增塑劑、甘油、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、阻燃劑和1,4-丁二醇。
在本發明的所述彈性體材料中,除非另有規定,否則凡是涉及組成限定的“包括”,既包含了開放式的“包括”、“包含”等及其類似含義,也包含了封閉式的“由…組成”等及其類似含義。
在本發明的所述彈性體材料中,以質量份計,其具體組分含量如下:
在本發明的所述彈性體材料中,所述彈性體母料為聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯、異氟爾酮二異氰酸酯和氯丁橡膠的混合物。其中,聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯、異氟爾酮二異氰酸酯和氯丁橡膠的質量為3:3-4:1,例如可為3:3:1、3:3.5:1、3:4:1。
其中,所述彈性體母料是按照如下方法制得的:分別稱取聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯、異氟爾酮二異氰酸酯和氯丁橡膠,并按照三者的質量比為3:3.5:1的比例,將這三種組分于100-120℃下在高速混合機中充分混合均勻,即得到彈性體母料。
在本發明的所述彈性體材料中,所述改性二氧化硅粉末的質量份為0.5-1份,例如可為0.5份、0.7份、0.9份或1份。
其中,所述改性二氧化硅粉末是按照包括如下步驟的制備方法制得的:
A1:將二氧化硅研磨,過200目篩,得到二氧化硅粉末;
A2:向所述二氧化硅粉末中噴射入霧化的白油,并充分攪拌均勻,得到霧化濕潤二氧化硅粉末;
A3:將乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷(即丙酸乙酯基三乙氧基硅烷)加入到乙醇中,再加入所述霧化濕潤二氧化硅粉末,攪拌30-40分鐘,然后過濾,將所得固體粉末充分干燥完全,即得所述改性二氧化硅粉末。
其中,在步驟A2中,所述二氧化硅粉末與白油的質量比為1:0.2-0.3,例如可為1:0.2、1:0.25或1:0.3。
其中,在所述步驟A3中,乙醇的用量并沒有特別的限定,只要其能夠方便于后續反應和操作即可,本領域技術人員可進行合適的選擇與確定,在此不再詳細描述。
其中,在所述步驟A3中,所述乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷與霧化濕潤二氧化硅粉末的質量比為4-5:1,例如可為4:1、4.5:1或5:1。
在本發明的所述彈性體材料中,所述改性玻璃纖維的質量份為0.1-0.2份,例如可為0.1份、0.15份或0.2份。
其中,所述改性玻璃纖維是按照包括如下步驟的制備方法制得的:
B1:將直徑為10-20μm的玻璃纖維截切成0.1-0.2mm的長度,用無水乙醇漂洗20-30分鐘,充分干燥,得到干燥玻璃纖維;
B2:將正硅酸異丙酯緩慢加入到無水乙醇中,然后充分攪拌,配制成正硅酸異丙酯的乙醇溶液;
B3:將所述干燥玻璃纖維加入到所述乙醇溶液中,加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30),超聲分散50-70分鐘;過濾,將得到的纖維在500℃下煅燒20-30分鐘,結束后冷卻至室溫,即為所述改性玻璃纖維。
其中,在所述步驟B1中,無水乙醇的量并沒有特別的限定,只要能夠將玻璃纖維充分漂洗即可。而玻璃纖維則是非常公知的一種常規物質,可通過多種商業渠道購買得到,在此也不再進行詳細描述。
其中,在所述步驟B2中,以克(g)計的正硅酸異丙酯與以毫升(ml)計的無水乙醇的比為1:7-8,即將1g正硅酸異丙酯加入到7-8ml的無水乙醇中。
其中,在所述步驟B3中,所述干燥玻璃纖維與乙醇溶液中的正硅酸異丙酯的質量比為1:2-3,例如可為1:2、1:2.5或1:3。
其中,在所述步驟B3中,所述干燥玻璃纖維與聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30)的質量比為1:1-2,例如可為1:1、1:1.5或1:2。
在本發明的所述彈性體材料中,所述抗氧化劑的質量份為2-3份,例如可為2份、2.5份或3份。
其中,所述抗氧化劑為四(β-(3,5-二叔丁基4-羥苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-羥基苯酚、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯或3-甲基-5-叔丁基-4-羥基苯丙酰肼中的任意一種,最優選為2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯。
在本發明的所述彈性體材料中,所述復合交聯劑的質量份為1.5-2.5份,例如可為1.5份、2份或2.5份。
其中,所述復合交聯劑為質量比1:4的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷與二叔丁基過氧化異丙苯的混合物。
在本發明的所述彈性體材料中,所述潤滑劑的質量份為2-3份,例如可為2份、2.5份或3份。
其中,所述潤滑劑為單硬脂酸甘油酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、滑石粉或石蠟中的任意一種。
在本發明的所述彈性體材料中,所述固化劑的質量份為1.2-1.8份,例如可為1.2份、1.4份、1.6份或1.8份。
其中,所述固化劑為4,4’-二氨基二苯甲烷、N,N’-雙(3-氨丙基)乙二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷或N-乙酰乙酰基嗎啉中的任意一種,最優選為4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷。
在本發明的所述彈性體材料中,所述穩定劑的質量份為0.8-1.4份,例如可為0.8份、1份、1.2份或1.4份。
其中,所述穩定劑為亞磷酸三壬基苯酯、二(2,2,6,6-四甲基-3-氨基)間苯二甲酰胺、雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二巰基乙酸異辛酯二甲基錫、N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺或N,N-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)間苯二甲酰胺中的任何一種,最優選為N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺。
在本發明的所述彈性體材料中,所述增塑劑的質量份為3-5份,例如可為3份、4份或5份。
其中,所述增塑劑為鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯與乙酰檸檬酸三丁酯的等質量混合物。
在本發明的所述彈性體材料中,所述甘油的質量份為4-7份,例如可為4份、5份、6份或7份。
在本發明的所述彈性體材料中,所述三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的質量份為2-4份,例如可為2份、3份或4份。
在本發明的所述彈性體材料中,所述阻燃劑的質量份為0.5-0.9份,例如可為0.5份、0.7份或0.9份。
其中,所述阻燃劑為亞磷酸酯三(二丙二醇)酯或2,2-雙[3,5-二溴-4-(2,3-二溴-2-甲基丙氧基)苯基]丙烷。
在本發明的所述彈性體材料中,所述1,4-丁二醇的質量份為4-8份,例如可為4份、6份或8份。
第二個方面,本發明還涉及上述彈性體材料的制備方法,所述方法包括如下步驟:
S1:分別稱取各個組分;
S2:向所述彈性體母料中加入改性二氧化硅粉末、改性玻璃纖維、抗氧化劑、穩定劑、甘油、阻燃劑、潤滑劑、為總用量80-90%的復合交聯劑和為總用量60%的固化劑,然后在100-110℃的高速混合機中充分混合,混合均勻后得到母料;
S3:向所述母料中加入增塑劑、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余10-20%的復合交聯劑和剩余40%的固化劑,并在130-140℃下的高速捏合機中捏合10-15分鐘,最后雙螺桿擠出機擠出造粒,從而得到所述彈性體材料。
在本發明的所述彈性體材料的制備方法中,所述步驟S2中,先加入為總用量80-90%的復合交聯劑和為總用量60%的固化劑,而剩余的10-20%的復合交聯劑和40%的固化劑,則在后續S3步驟中加入。通過如此的分步加入和處理,發明人發現可以取得最好的技術效果,這是令人意想不到的。
第三個方面,本發明還涉及一種PE/彈性體材料的復合管,該管內層為PE管(聚乙烯管),外層為上述彈性體材料。
第四個方面,本發明還涉及上述復合管的制備方法,所述制備方法采用雙層共擠法,從而可得到上述內層為PE,而外層為所述彈性體材料的復合管。
其中,雙層共擠法是材料成型領域中的常規方法,可見于諸多的現有技術文獻中,在此不再進行詳細描述。
如上所述,本發明提供了一種彈性體材料、其制備方法和使用該彈性體材料的復合管,所述彈性體材料通過特定的組分選擇與相互之間的協同增效,以及通過特定的制備方法,從而可以得到性能優異的彈性體材料,可用來制備內層PE、外層為該彈性體材料的復合管,該復合管可用于多個領域,如食品業(酒精、流體等的輸送)、機械工業(潤滑油、介質等的輸送)等,具有良好的應用前景和工業化生產潛力。
具體實施方式
下面通過具體的實施例對本發明進行詳細說明,但這些例舉性實施方式的用途和目的僅用來例舉本發明,并非對本發明的實際保護范圍構成任何形式的任何限定,更非將本發明的保護范圍局限于此。
制備例1:彈性體母料的制備
分別稱取聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯、異氟爾酮二異氰酸酯和氯丁橡膠,并按照三者的質量比為3:3.5:1的比例,將這三種組分于110℃下在高速混合機中充分混合均勻,即得到彈性體母料。
制備例2:改性二氧化硅粉末的制備
A1:將二氧化硅研磨,過200目篩,得到二氧化硅粉末;
A2:向所述二氧化硅粉末中噴射入霧化的白油(所述二氧化硅粉末與白油的質量比為1:0.25),并充分攪拌均勻,得到霧化濕潤二氧化硅粉末;
A3:將乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷(即丙酸乙酯基三乙氧基硅烷)加入到適量乙醇中,再加入所述霧化濕潤二氧化硅粉末(所述乙氧基羰基乙基三乙氧基硅烷與霧化濕潤二氧化硅粉末的質量比為4.5:1),然后攪拌30-40分鐘,然后過濾,將所得固體粉末充分干燥完全,即得改性二氧化硅粉末,將其命名為GXG。
對比制備例2-1至2-2:二氧化硅粉末的制備
對比制備例2-1:除未進行步驟A2外,其它操作均不變(即將步驟A1的二氧化硅粉末直接進行步驟A3),從而重復操作制備例2,得到對比制備例2-1,將最終得到的二氧化硅粉末命名為GXG1。
對比制備例2-2:除未進行步驟A3以及將步驟A2得到的霧化濕潤二氧化硅粉末充分干燥外,其它操作均不變,從而重復操作制備例2,得到對比制備例2-2,將最終得到的二氧化硅粉末命名為GXG2。
制備例3:改性玻璃纖維的制備
B1:將直徑為10-20μm的玻璃纖維截切成0.15mm的長度,用無水乙醇漂洗25分鐘,充分干燥,得到干燥玻璃纖維;
B2:將正硅酸異丙酯緩慢加入到無水乙醇中(以克(g)計的正硅酸異丙酯與以毫升(ml)計的無水乙醇的比為1:7.5),然后充分攪拌,配制成正硅酸異丙酯的乙醇溶液;
B3:將所述干燥玻璃纖維加入到所述乙醇溶液中(所述干燥玻璃纖維與乙醇溶液中的正硅酸異丙酯的質量比為1:2.5),加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30)(所述干燥玻璃纖維與聚乙烯吡咯烷酮-k30的質量比為1:1.5),超聲分散60分鐘;過濾,將得到的纖維在500℃下煅燒25分鐘,結束后冷卻至室溫,即得改性玻璃纖維,將其命名為BL。
對比制備例3-1:玻璃纖維的制備
除省略掉步驟B2-B3外,其它操作均不變(即僅僅進行了步驟B1的處理,也即玻璃纖維未改性),從而重復操作制備例3,得到對比制備例3-1,將得到干燥玻璃纖維命名為BL1。
在下面的實施例中,除非另有規定,否則步驟S2-S3中使用的各個組分均為步驟S1中對應的相應組分。
實施例1
S1:以質量份計,分別稱取85份制備例1的彈性體母料、0.75份改性二氧化硅粉末GXG、0.15份改性玻璃纖維BL、2.5份抗氧化劑2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2份復合交聯劑(為0.4質量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷與1.6質量份二叔丁基過氧化異丙苯的混合物)、2.5份潤滑劑單硬脂酸甘油酯、1.5份固化劑4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、1.1份穩定劑N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺、4份增塑劑(為2質量份鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯與2質量份乙酰檸檬酸三丁酯的混合物)、5.5份甘油、3份三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.7份阻燃劑亞磷酸酯三(二丙二醇)酯和6份1,4-丁二醇;
S2:向所述彈性體母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纖維BL、抗氧化劑、穩定劑、甘油、阻燃劑、潤滑劑、為總用量85%(即1.7質量份)的復合交聯劑和為總用量60%(即0.9質量份)的固化劑,然后在105℃的高速混合機中充分混合,混合均勻后得到母料;
S3:向所述母料中加入增塑劑、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余15%(即0.3質量份)的復合交聯劑和剩余40%(即0.6質量份)的固化劑,并在135℃下的高速捏合機中捏合12分鐘,最后雙螺桿擠出機擠出造粒,從而得到所述彈性體材料,將其命名為TX1。
實施例2
S1:以質量份計,分別稱取80份制備例1的彈性體母料、1份改性二氧化硅粉末GXG、0.1份改性玻璃纖維BL、3份抗氧化劑2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、1.5份復合交聯劑(為0.3質量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷與1.2質量份二叔丁基過氧化異丙苯的混合物)、3份潤滑劑單硬脂酸甘油酯、1.2份固化劑4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、1.4份穩定劑N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺、3份增塑劑(為1.5質量份鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯與1.5質量份乙酰檸檬酸三丁酯的混合物)、7份甘油、2份三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.9份阻燃劑亞磷酸酯三(二丙二醇)酯和4份1,4-丁二醇;
S2:向所述彈性體母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纖維BL、抗氧化劑、穩定劑、甘油、阻燃劑、潤滑劑、為總用量80%(即1.2質量份)的復合交聯劑和為總用量60%(即0.72質量份)的固化劑,然后在110℃的高速混合機中充分混合,混合均勻后得到母料;
S3:向所述母料中加入增塑劑、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余20%(即0.3質量份)的復合交聯劑和剩余40%(即0.48質量份)的固化劑,并在130℃下的高速捏合機中捏合15分鐘,最后雙螺桿擠出機擠出造粒,從而得到所述彈性體材料,將其命名為TX2。
實施例3
S1:以質量份計,分別稱取90份制備例1的彈性體母料、0.5份改性二氧化硅粉末GXG、0.2份改性玻璃纖維BL、2份抗氧化劑2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2.5份復合交聯劑(為0.5質量份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷與2質量份二叔丁基過氧化異丙苯的混合物)、2份潤滑劑單硬脂酸甘油酯、1.8份固化劑4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷、0.8份穩定劑N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺、5份增塑劑(為2.5質量份鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯與2.5質量份乙酰檸檬酸三丁酯的混合物)、4份甘油、4份三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.5份阻燃劑亞磷酸酯三(二丙二醇)酯和8份1,4-丁二醇;
S2:向所述彈性體母料中加入改性二氧化硅粉末GXG、改性玻璃纖維BL、抗氧化劑、穩定劑、甘油、阻燃劑、潤滑劑、為總用量90%(即2.25質量份)的復合交聯劑和為總用量60%(即1.08質量份)的固化劑,然后在100℃的高速混合機中充分混合,混合均勻后得到母料;
S3:向所述母料中加入增塑劑、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇、剩余10%(即0.25質量份)的復合交聯劑和剩余40%(即0.72質量份)的固化劑,并在140℃下的高速捏合機中捏合10分鐘,最后雙螺桿擠出機擠出造粒,從而得到所述彈性體材料,將其命名為TX3。
對比例1-6
對比例1-3:除將實施例1-3中的改性二氧化硅粉末GXG分別替換為GXG1外,其它操作均相同,從而重復了實施例1-3,順次得到對比例1-3,將得到的彈性體材料順次命名為D1、D2和D3。
對比例4-6:除將實施例1-3中的改性二氧化硅粉末GXG分別替換為GXG2外,其它操作均相同,從而重復了實施例1-3,順次得到對比例4-6,將得到的彈性體材料順次命名為D4、D5和D6。
對比例7-9
除將實施例1-3中的改性玻璃纖維BL分別替換為BL1外,其它操作均相同,從而重復了實施例1-3,順次得到對比例7-9,將得到的彈性體材料順次命名為D7、D8和D9。
對比例10-13
除使用下表1中的抗氧化劑代替2-叔丁基-6-(3-叔丁基-5-甲基-2-羥基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯外,其它操作均相同,從而重復實施了實施例1-3,得到對比例10-13。所使用的抗氧化劑、對應的實施例和所得材料命名見下表1。
表1
A:四(β-(3,5-二叔丁基4-羥苯基)丙酸)季戊四醇酯
B:2,6-二叔丁基-4-羥基苯酚
C:3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯
D:3-甲基-5-叔丁基-4-羥基苯丙酰肼
對比例14-17
除使用下表2中的固化劑代替4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷外,其它操作均相同,從而重復實施了實施例1-3,得到對比例14-17。所使用的固化劑、對應的實施例和所得材料命名見下表2。
表2
對比例18-22
除使用下表3中的穩定劑代替N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺外,其它操作均相同,從而重復實施了實施例1-3,得到對比例18-22。所使用的穩定劑、對應的實施例和所得材料命名見下表3。
表3
E:亞磷酸三壬基苯酯
F:二(2,2,6,6-四甲基-3-氨基)間苯二甲酰胺
G:雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯
H:二巰基乙酸異辛酯二甲基錫
I:N,N-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)間苯二甲酰胺
對比例23-28
對比例23-25:除將增塑劑替換為質量份為原來兩種組分總質量的單一組分鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯外,其它操作均相同,從而重復實施了實施例1-3,順次得到對比例23-25,所得材料順次命名外D23、D24和D25。
對比例26-28:除將增塑劑替換為質量份為原來兩種組分總質量的單一組分乙酰檸檬酸三丁酯外,其它操作均相同,從而重復實施了實施例1-3,順次得到對比例26-28,所得材料順次命名外D26、D27和D28。
性能測試試驗
分別將上述實施例及對比例所得到的彈性體材料注塑成型,得到測試用樣品,并分別進行如下的多種測試:
1、按照GB/T 528-2009國家標準,測量個各個樣品的斷裂伸長率,結果見下表4。其中“0天”表示剛剛制得樣品后立刻進行測試,而“90天”表示室溫下放置90天后進行同樣標準的測量所得的結果。
表4
由此可見:1、當二氧化硅未進行步驟A2或A3的處理時,均導致斷裂伸長率有所減低;2、當玻璃纖維未進行改性時,斷裂伸長率有所減低,但90天后降低并不顯著;3、當改變抗氧化劑、固化劑和穩定劑時的種類時,都將導致斷裂伸長率有顯著的降低,即便是使用與4,4’-二(丙基氨基)-3,3’-二甲基二苯基甲烷非常類似的固化劑4,4’-二氨基二苯甲烷,或者使用與N,N’-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺非常類似的穩定劑N,N-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)間苯二甲酰胺,仍將導致斷裂伸長率有顯著的降低,這證明這些物質的選擇和相互協同可以產生意想不到的優異技術效果。
2、按照GB/T 1681-2009國家標準,測量了各個樣品的回彈率,結果見下表5。其中“0天”表示剛剛制得樣品后立刻進行測試,而“90天”表示室溫下放置90天后進行同樣標準的測量所得的結果。
表5
由此可見:1、抗氧化劑、固化劑和穩定劑的種類改變,都可導致顯著降低回彈率,尤其是固化劑和穩定劑的影響最為明顯(見D14-D22);2、當使用單一增塑劑時,也能顯著影響長期使用后的回彈率(見D23-28在90天后的測量數據)。
3、按照ASTMD 395-2003標準測試各個樣品在剛剛制得后(即“0天”)的壓縮永久變形率(%),結果見下表6中所示。
表6
由此可見:1、本發明的材料TX1-TX3具有良好的、最小的壓縮永久變形率;2、對比例D1-D9的變化相對不大,證明二氧化硅和玻璃纖維的改性與否沒有顯著影響此時的壓縮永久變形率;3、但穩定劑和單一組分增塑劑的使用,卻顯著地增大了變形率,與TX1-TX3相比,表現出了急劇的變劣。
4、耐高溫和耐低溫測試
I、在80℃下,將各個樣品放置60小時,觀察和觸摸各個樣品的外觀形態(是否變色和是否發粘),從而考察了各個樣品的耐高溫性能。
II、在-30℃下,將各個樣品放置48小時后,測試各個樣品的耐低溫性能(是否有彈性和表面是否有裂紋)。
結果見下表7中所示。
表7
其中:“變色程度”的“×”表示有輕微變色,而“××”表示變色明顯加深;“發粘情況”的“×”表示輕微發粘,而“××”表示發粘嚴重,有強烈的粘附力;“彈性”的“×”表示無彈性,或者彈性很小;“裂紋”的“×”表示有裂紋。
由此可見:1、當二氧化硅未進行噴入霧化白油改性時,導致產生了輕微變色且耐低溫性能顯著降低;而抗氧化劑和穩定劑種類的改變,卻導致變色嚴重;2、抗氧化劑種類的改變和單一組分增塑劑的使用,均產生了一定程度的發粘現象;而當改變穩定劑種類時,產生了最嚴重的發粘,證明無法長期耐高溫使用;3、穩定劑的種類改變也導致耐低溫性能有顯著變劣,而單一增塑劑的使用,導致無彈性,但表面無裂紋,證明影響要弱于穩定劑種類的的改變。
發明人還對本發明彈性體材料的制備方法中的具體步驟進行了考察,具體如下。
不同制備方法所得到的導電材料的性能測試
對比例29-31:除在步驟S2中一次性加入全部用量的復合交聯劑和固化劑外(即步驟S3中不再加入復合交聯劑和固化劑),其它操作均不變,從而重復進行了實施例1-3,得到對比例29-31,將得到的彈性體材料順次命名為D29、D30和D31。
對比例32-34:除在步驟S3中一次性加入全部用量的復合交聯劑和固化劑外(即步驟S2中不再加入復合交聯劑和固化劑),其它操作均不變,從而重復進行了實施例1-3,得到對比例32-34,將得到的彈性體材料順次命名為D32、D33和D34。
對比例35-37:除在步驟S2中一次性加入全部用量的復合交聯劑(即步驟S3中不再加入復合交聯劑)和在步驟S3中一次性加入全部固化劑(即步驟S2中不再加入固化劑)外,其它操作均不變,從而重復進行了實施例1-3,得到對比例35-37,將得到的彈性體材料順次命名為D35、D36和D37。
對比例38-40:除在步驟S2中一次性加入全部用量的加入全部固化劑(即步驟S3中不再加入固化劑)和在步驟S3中一次性加入全部用量的復合交聯劑(即步驟S2中不再加入復合交聯劑)和外,其它操作均不變,從而重復進行了實施例1-3,得到對比例38-40,將得到的彈性體材料順次命名為D38、D39和D40。
分別對D29-D40進行上述“性能測試試驗”中的相同測試,結果分別見下表7-10所示,為了便于對比,仍將TX1-TX3的數據一并列出。
表7
由此可見:當沒有分步加入復合交聯劑和固化劑時,均導致斷裂伸長率有顯著降低,尤其是D29-D34降低最為顯著。
表8
由此可見:當沒有分步加入復合交聯劑和固化劑時,均導致回彈率有顯著降低,尤其是D35-D40降低最為顯著。
表9
由此可見:當沒有分步加入復合交聯劑和固化劑時,均導致壓縮永久變形率有顯著降低,尤其是D35-D40變劣最為顯著。
表10
由此可見:當沒有分步加入復合交聯劑和固化劑時,耐高溫和耐低溫性能均有顯著降低。
綜合上述表7-表10的數據可見,當未分步加入復合交聯劑和固化劑時,各個指標均有顯著變劣,這應該是由于當未分步加入時,導致固化和交聯未能產生最好的協同和促進,從而導致各個性能有所降低。
如上所述,本發明提供了一種彈性體材料、其制備方法和使用該彈性體材料的復合管,所述彈性體材料通過特定的組分選擇與相互之間的協同增效,以及通過特定的制備方法,從而可以得到性能優異的彈性體材料,可用來制備內層PE、外層為該彈性體材料的復合管,該復合管可用于多個領域,如食品業(酒精、流體等的輸送)、機械工業(潤滑油、介質等的輸送)等,具有良好的應用前景和工業化生產潛力。
應當理解,這些實施例的用途僅用于說明本發明而非意欲限制本發明的保護范圍。此外,也應理解,在閱讀了本發明的技術內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動、修改和/或變型,所有的這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的保護范圍之內。