一種高彈性抗靜電發泡復合材料的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于該高彈性抗靜電發泡復合材料是由SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物85～160份、方解石粉末20～35份、碳化氫1～5份、N，N’-間苯撐雙馬來酰亞胺0.5～3份、碳纖維0.5～4份、鋁粉3～15份和適量防老劑D組成。制得本發泡吸能復合材料，其彈性高、韌性好、防靜電，廣泛應用于醫療器械、電動工具、玩具和日用品等領域。
【專利說明】
一種高彈性抗靜電發泡復合材料
技術領域
[0001] 本發明涉及一種高分子材料，尤其涉及一種高彈性抗靜電發泡復合材料。
【背景技術】
[0002] 復合橡塑材料性能各異、種類繁多，其主要是由碳和氫兩種原子組成，另有一些含 有少量氧，氮，氯，硅，氟，硫等原子，與其它功能性物質共混后其性能特殊，用途也特別。在 常溫下，塑料是固態，很硬不能拉伸變形，而橡膠硬度不高，有彈性，可拉伸變長，停止拉伸 又可回復原狀，按照使用要求通過添加不同功能的物質或基團，以滿足不同場合對橡塑材 料的使用要求，其中高彈性抗靜電的彈性體在電動工具的包膠中有著廣泛的應用，常見的 電動工具有電鉆、電動砂輪機、電動扳手和電動螺絲刀、電錘、沖擊電鉆、混凝土振動器和電 刨等，一般在電動工具把手部位包裹有橡塑材料，由于電動工具使用時震動大、強度高，對 持手部位的橡塑材料提出了較高的使用要求，該部位橡塑材料需具有高強度、柔韌性好、高 彈性以及耐摩擦的基本特點，主要通過在聚丙烯殼體材料上包覆一層以TPE、TPR為主的彈 性材料以緩沖電動工具工作時對手部持續性的震動和沖擊。
[0003] 目前國家專利CN103145941A -種聚氨酯吸能材料的制備方法公開的采用羥基硅 油作為硼化有機硅聚合物的良溶劑制備剪切增稠流體，克服了現有技術中的分相以及異丙 醇揮發量難以控制、與MDI發生副反應等問題。但其材料成分單一，容易積累靜電，等體積 用量較大，應用成本相對較高。
【發明內容】
[0004] 對于一種長期應用于震動場合，且容易積累靜電的吸能材料，本發明提供了一種 高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于該高彈性抗靜電發泡復合材料是由熱塑性彈性 體、補強劑、發泡劑、硫化劑、防老劑D、碳纖維和鋁粉組成。
[0005] 優選的，所述熱塑性彈性體是聚苯乙烯-乙烯/ 丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物 (SEBS)、丁腈橡膠（NBR)和熱塑性聚氨酯（TPU)組成。
[0006] 優選的，所述補強劑是超細方解石粉末。
[0007] 優選的，所述發泡劑是碳化氫。
[0008] 優選的，所述硫化劑是Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺。
[0009] 優選的，所述碳纖維直徑70-150 μ m，長度0. 5-2mm。
[0010] 優選的，所述鋁粉為800-1000目細粉體。
[0011] 為了增強SEBS的極性與分子活性，提高其與其它極性材料的結合強度，特引入異 氰酸酯基團改性SEBS彈性體，在密閉的高速攪拌機中接入氮氣，通氣5分鐘后分別加入 SEBS50-150份、3-異氰酸酯基-4-甲苯氨基甲酸烯丙酯（TAI) 1-4份和2, 5-二甲基-2， 5_二（叔丁基過氧基）己烷（DBPH) 0· 3-1. 2份，以100r/min的轉速攪拌l-3h，經充分混合 均勻后將混合料裝入密封袋備用。將雙螺桿混煉擠出機機筒溫度設置為230°C，喂料螺桿與 雙螺桿轉速分別為300r/min與75r/min，機頭溫度設置為260°C，熔融混合物經充分混煉擠 出接枝產物，經水冷、切粒和干燥后備用。
[0012] 方解石粉末作為補強劑其界面需與彈性體具有良好的結合強度，特對超細方解 石粉末進行表面改性，將150_300g細度為1100目的方解石粉末置入容器中，加水配置成 20%-30%固含量的漿料，再加熱懸濁液至90°(：，然后加入3-1(^棕櫚酸并以120(^/1^11的 轉速攪拌懸濁液，持續改性120min后過濾，將濾餅置入100°C干燥箱干燥60min，充分干燥 后粉碎成細度為1000目的粉末備用。
[0013] 將SEBS-g-TAI、NBR、TPU、改性超細方解石粉末、碳纖維和鋁粉分別置于容器中，放 入120°C電熱干燥箱中加熱干燥3小時，中間翻料一次，待干燥后冷卻待用。
[0014] 制備含防老劑D(N_苯基-2-萘胺）的NBR母煉膠，調整二輥開煉機的輥隙為 0. 5mm，輥溫45°C，將NBR和防老劑D以40 : 1的重量份一同放入煉膠機中進行薄通10次， 制得NBR母煉膠。
[0015] 制備 SEBS-g-TAI/NBR/TPU 三元共混物，其中 SEBS-g-TAI30 ~70 份，NBR16 ~35 份，TPU20~40份，調整二輥開煉機的輥隙為0. 5mm，輥溫控制在120-130°C，加入TPU待熔 融包輥后，加入NBR母煉膠和SEBS-g-TAI，共混均勻后薄通5次出料待用。
[0016] 制備改性方解石粉末增強的SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物，其中方解石粉末 20~35份，三元共混物85~130份，控制密煉機輥溫在50°C左右，將改性方解石粉末和三 元共混物預混均勻后一起投入密煉機，兩輥轉速差12r/min，密煉1. 5h后出料、破碎待用。
[0017] 將碳化氫、Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺、碳纖維、鋁粉和增強SEBS-g-TAI/NBR/TPU 三元共混物料置入攪拌器，其中碳化氫1~5份，Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺0. 5~3份， 碳纖維0. 5~4份，鋁粉3~15份，增強SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物85~160份，在 750r/h轉速下攪拌60min進行充分混合，將混合均勻的材料置入雙螺桿混煉擠出機料斗， 設定機筒溫度為230°C，喂料螺桿與雙螺桿轉速分別為300r/min與120r/min，機頭溫度設 置為260Γ，進行充分混煉，擠出成高彈性抗靜電發泡復合材料。
【具體實施方式】
[0018] 1、SEBS彈性體通過改性引入異氰酸酯基團，在密閉的高速攪拌機中接入氮氣，通 氣5分鐘后分別加入SEBS100份、3-異氰酸酯基-4-甲苯氨基甲酸烯丙酯（TAI) 2份和2， 5-二甲基-2,5-二（叔丁基過氧基）己烷（ 1)81^)0.5份，以10(^/ 1^11的轉速攪拌1.511，經 充分混合均勻后將混合料裝入密封袋備用。將雙螺桿混煉擠出機機筒溫度設置為230°C，喂 料螺桿與雙螺桿轉速分別為300r/min與75r/min，機頭溫度設置為260°C，熔融混合物經充 分混煉擠出接枝產物，經水冷、切粒和干燥后備用。
[0019] 改性超細方解石粉末，將200g細度為1100目的方解石粉末置入容器中，加水配置 成25%的漿料，再加熱懸濁液至90°C，然后加入4g棕櫚酸并以1200r/min的轉速攪拌懸濁 液，持續改性120min后過濾，將濾餅置入KKTC干燥箱干燥60min，充分干燥后粉碎備用。
[0020] 將NBR、SEBS-g-TAI、TPU和改性方解石粉末分別置于容器中，放入120°C電熱干燥 箱中加熱干燥2. 5小時，中間翻料一次，待干燥后冷卻待用。
[0021 ] 制備含防老劑D的NBR母煉膠，調整二輥開煉機的輥隙為0. 5mm，輥溫45°C，將NBR 和防老劑D按40 : 1的重量份一同放入煉膠機中進行薄通10次，制得NBR母煉膠。
[0022] 制備SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物，調整二輥開煉機的輥隙為0. 5mm，輥溫控 制在120°C，將SEBS-g-TAI、NBR和TPU按5 : 2 : 3的重量份，先加入TPU待熔融包輥后， 加入NBR母煉膠和SEBS-g-TAI，共混均勻后薄通5次出料、破碎待用。
[0023] 制備改性方解石粉末增強SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物，控制密煉機輥溫在 50°C左右，將改性方解石粉末和三元共混物按1 : 4的重量份預混均勻后一起投入密煉機， 兩輥轉速差12r/min，密煉1. 5h后出料、破碎待用。
[0024] 將碳化氫粉末、Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺、碳纖維、鋁粉和增強SEBS-g-TAI/ NBR/TPU三元共混物料按3 : 2 : 1 : 7 : 100重量份置入攪拌器，在750r/h轉速下攪 拌60min進行充分混合，將混合均勻的材料置入雙螺桿混煉擠出機料斗，設定機筒溫度為 230°C，喂料螺桿與雙螺桿轉速分別為300r/min與120r/min，機頭溫度設置為260°C，進行 充分混煉，擠出成高彈性抗靜電發泡復合材料。
[0025] 2、SEBS彈性體通過改性引入異氰酸酯基團，在密閉的高速攪拌機中接入氮氣，通 氣5分鐘后分別加入SEBS100份、3-異氰酸酯基-4-甲苯氨基甲酸烯丙酯（TAI) 3份和2， 5-二甲基_2,5-二（叔丁基過氧基）己烷（08?!1)1份，以10(^/1^11的轉速攪拌1.511，經充 分混合均勻后將混合料裝入密封袋備用。將雙螺桿混煉擠出機機筒溫度設置為230°C，喂料 螺桿與雙螺桿轉速分別為300r/min與75r/min，機頭溫度設置為260°C，熔融混合物經充分 混煉擠出接枝產物，經水冷、切粒和干燥后備用。
[0026] 改性超細方解石粉末，將300g細度為1100目的方解石粉末置入容器中，加水配置 成28%的漿料，再加熱懸濁液至90°C，然后加入8g棕櫚酸并以1200r/min的轉速攪拌懸濁 液，持續改性150min后過濾，將濾餅置入KKTC干燥箱干燥60min，充分干燥后粉碎備用。
[0027] 將NBR、SEBS-g-TAI、TPU和經改性方解石粉末分別置于容器中，放入120 °C電熱干 燥箱中加熱干燥3小時，中間翻料一次，待干燥后冷卻待用。
[0028] 制備含防老劑D的NBR母煉膠，調整二輥開煉機的輥隙為0. 5mm，輥溫40°C，將NBR 和防老劑D按300 : 7的重量份一同放入煉膠機中進行薄通8次，制得NBR母煉膠。
[0029] 制備SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物，調整二輥開煉機的輥隙為0. 5mm，輥溫控 制在130°C，將SEBS-g-TAI、NBR和TPU按4 : 3 : 3的重量份，先加入TPU待熔融包輥后， 加入NBR母煉膠和SEBS-g-TAI，共混均勻后薄通6次出料、破碎待用。
[0030] 制備改性方解石粉末增強SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物，控制密煉機輥溫在 60°C左右，將改性方解石粉末和三元共混物按1 : 5的重量份預混均勻后一起投入密煉機， 兩輥轉速差16r/min，密煉1. 5h后出料、破碎待用。
[0031] 將碳化氫粉末、Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺、碳纖維、鋁粉和增強SEBS-g-TAI/ NBR/TPU三元共混物料按4 : 2 : 3 : 20 : 200重量份置入攪拌器，在750r/h轉速下攪 拌80min進行充分混合，將混合均勻的材料置入雙螺桿混煉擠出機料斗，設定機筒溫度為 260°C，喂料螺桿與雙螺桿轉速分別為230r/min與160r/min，機頭溫度設置為270°C，進行 充分混煉，擠出成高彈性抗靜電發泡復合材料。
[0032] 本發明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新方法或過程的步驟或組合。
[0033] 上述2組高彈性抗靜電發泡復合材料組份與性能如下：
[0034]
【主權項】
1. 一種高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，是由熱塑性彈性體、補強劑、發泡劑、 硫化劑、防老劑D、碳纖維和鋁粉組成。2. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述熱塑性彈性 體由聚苯乙烯-乙烯/ 丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS)、丁腈橡膠（NBR)和熱塑性聚氨 酯（TPU)組成。 SEBS彈性體在氮氣氛圍中，50-150份SEBS中加入3-異氰酸酯基-4-甲苯氨基甲酸烯 丙酯（TAI) 1-4份和2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基過氧基）己烷（DBPH) 0.3-1. 2份，高速 攪拌l_3h后置入雙螺桿混煉擠出機，熔融混合物經充分混煉擠出接枝產物SEBS-g-TAI。 SEBS-g-TAI30~70份，NBR16~35份，TPU20~40份，調整二輥開煉機的輥隙 為0. 2-lmm，輥溫控制在120 °C -130 °C，加入TPU待熔融包輥后，加入NBR母煉膠和 SEBS-g-TAI，混煉得SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混彈性體。3. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述補強劑為方 解石粉末。 方解石粉末加水配置成20% -30%固含量的漿料，加熱懸濁液至90°C后加入3-10g棕 櫚酸并高速攪拌懸濁液，持續改性80-200min后過濾、干燥、粉碎得改性方解石粉末。4. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述發泡劑為碳 化氫。5. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述硫化劑為N， Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺。6. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述防老劑D為 N-苯基-2-萘胺。7. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述碳纖維直徑 70-150 μ m，長度 0· 5_2mm。8. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，所述鋁粉為 800-1000目細粉體。9. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，改性方解石粉末 20~35份，SEBS-g-TAI/NBR/TPU 85~130份，控制密煉機輥溫在50°C左右，將改性方解 石粉末和三元共混物預混均勻后投入密煉機，兩輥轉速差10_20r/min，充分密煉后出料增 強復合彈性體。10. 根據權利要求1所述的高彈性抗靜電發泡復合材料，其特征在于，碳化氫1~ 5份，Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺0. 5~3份，碳纖維0. 5~4份，鋁粉3~15份，增強 SEBS-g-TAI/NBR/TPU三元共混物85~160份，充分預混后置入雙螺桿混煉擠出機料斗，充 分混煉擠出成高彈性抗靜電發泡復合材料。
【文檔編號】C08K3/08GK105885326SQ201510021700
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月10日
【發明人】楊云
【申請人】楊云