專利名稱：高性能熱塑性彈性體及其應用的制作方法
技術領域：
本發明公開一種高性能熱塑性彈性體及其應用，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于高分子新材料類制造技術領域，尤其是涉及一種用于制造輕軌、地鐵、高鐵減震墊片等類似材料的苯乙烯類熱塑性彈性體及其制作方法。
背景技術：
“武廣”高鐵開通營運意味著高鐵時代的到來，許多新材料(聚氨酯等熱塑性彈性體)也逐步納入到高鐵建設中來，以滿足其對性能的特殊要求。高速發展的高鐵時代，勢必誘發對原材料的廣泛需求，而軌道減震墊片作為高鐵的基礎部分，將成為不可估量的部分， 那么對于軌道墊片材料的選擇問題將會是一個值得深入探討的重大問題。目前用于軌道防震墊板的材料構成必須滿足1.具有良好的防震性能與緩沖性能；2.具有低的壓縮永久變形；3.機械強度高，耐久性高。另外還要求該材料能回收再利用，以滿足可持續發展的要求。迄今為止，作為鐵路或輕軌用墊板材料大多數用的是橡膠。 李桂寶等人在“我國重載鐵路使用熱塑性彈性體軌下墊板的探討”中(《鐵道建筑》2007年 (10) P82-83)指出目前一直使用的橡膠墊板有著自身難以克服的缺陷。首先，橡膠本身性質決定了它受氣候條件變化影響大，如目前通常軌道使用的丁苯橡膠，該橡膠的耐候特性相對較差，在熱、氧、紫外線和雨水等因素的作用下，橡膠材料的使用壽命會大大降低，同時在高頻重載作用下，加速了材料的老化過程，導致材料過早失效，通常表現為橡膠發黏， 會黏在鋼軌底部，從而降低減震降噪的效果；其次，橡膠墊板在受力狀態苛刻的時候如彎道或坡道，普遍反應壽命短；最后使用后的橡膠墊板很難回收，不利于環保。為了解決上述問題，也有人嘗試使用聚烯烴熱塑性彈性體替代原有的軌道墊板材料，并于2000年，成功地上鋪設了第一條熱塑性彈性體墊板。相比于其他墊片材料，熱塑性彈性體材料優勢在于1.可以充分利用熱塑性彈性體優異的耐撓曲特性，進行結構設計， 使軌下墊板在使用過程中主要發生撓曲形變(結構變形)，減小材料本身彈性變形，這樣就減少了對材料的壓縮破壞，大幅度提高了墊板的使用壽命；2.相比于其他墊板材料，熱塑性彈性體具有更好的力學性能、加工性和耐低溫性；3.使用壽命長，成本低。近來，有資料公開了用含有異氰酸酯、多元醇、鏈增長劑固化所做的聚氨酯發泡體作為鐵路用墊板材料。如專利公開號為CN101058629A所公開的“發泡彈性體聚氨酯及其制造方法以及軌道用墊板”。雖然該材料相比于橡膠墊板材料，在彈性系數、耐久性方面有所改進。但仍存在著很多問題1.使用反應型發泡劑形成的聚氨酯發泡體不能同時滿足彈性系數低、壓縮變形系數小、機械強度高的綜合要求；2.泡孔不均勻，使得墊板的荷重均勻分散性差；3.不利于環保。4、目前可用于發泡的聚氨酯價格昂貴，成型工藝比較復雜，難以大批量復制生產。目前合成的聚酯熱塑性彈性體(TPEE)低溫柔順性好，低溫缺口沖擊強度優于目前現有的其他TPE，耐磨耗性與TPU相當。其墊片使用壽命周期也相對較長，可相當于4個橡膠墊或2個聚氨酯墊，但TPEE對加工溫度較為敏感，硬度相對較高，不能滿足更低硬度的要求，且材料的成本較高。也有用動態硫化的熱塑性彈性體(TPV)，也可滿足一般高鐵墊片的要求，且材料成本相比TPEE有所下降，但尚還有許多不足及有待改善之處(拉伸強度，壓縮永久變形等)，且TPV材料二次回收后性能會有較為明顯的下降，回收利用的價值較低。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供了一種高性能熱塑性彈性體及其應用，同時還公開一種高性能熱塑性彈性體墊片的制作方法。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
一種高性能熱塑性彈性體，包括以下重量份的各組分基體樹脂SEBS :8 20份；聚丙烯1 15份；礦物油10 30份；乙丙類彈性體1 15份；加工助劑0. 1 1份；填充料0 25份；抗老化體系0. 1 0. 5份。進一步，上述的高性能熱塑性彈性體可優選為基體樹脂SEBS 10 15份；聚丙烯3 10份；礦物油12 20份；乙丙類彈性體2 10份；加工助劑0. 1 1份；填充料0 15份；抗老化體系0. 1 0. 5份。本發明提供的用于高鐵墊片的高性能熱塑性彈性體中，基體樹脂SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚彈性體)是選自臺灣臺橡6150，6151，6154 ；日本可樂麗 4033, 4044, 4055 ；日本旭化成 H1141，H1062 ；美國科騰 G-1650，G-1651, G-1654，2705Z ；臺灣梓金SB-7501，SE-50843 ；中石化巴陵石化YH-501，YH-502, YH-503, YH-602等中的至少一種。所述的聚丙烯指的是均聚PP，優選熔體流動速率較低，拉伸強度較高的聚丙烯，優先推薦揚子石化PPF401。所述的礦物油是閃點高于200°C的飽和直鏈烷烴油或環烷油，優選稠度較高的環烷油礦油，推薦選40°C動粘度為180以上的油。本發明所提供的用于高鐵墊片的高性能熱塑性彈性體中，所述的乙丙類彈性體是選自埃克森美孚的乙烯-丙烯彈性體，優選VM-3000。所述的加工助劑是選自硬脂酸鹽、聚硅酮、單體樹脂中的至少一種，具體如硬脂酸鋅等。所述的礦物填料是選自碳酸鈣、滑石粉、 陶土、硫酸鋇、云母粉、高嶺土、硅灰石、鎂強粉中的至少一種，優選滑石粉。所述的抗老化體系是選自抗氧劑168 (三0，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯)、抗氧劑1076 ( β -(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗紫外線劑944 (癸二酸雙2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯)、抗紫外線劑uv-531中的至少2種或全部組合。本發明所提供的用于高鐵墊片的高性能熱塑性彈性體，也可以應用地鐵減震墊片等類似材料，是以SEBS為基材，配合均聚聚丙烯、乙丙彈性體、礦物油、礦物填充、助劑等經雙螺桿高溫高剪切混合而成。通過以上技術方案可以明顯看出，本發明所提供的技術方案中的原材料組分是以SEBS為基材，配合均聚聚丙烯、乙丙彈性體、礦物油、礦物填充、助劑等，相比較于現有產品，減少了工序，操作過程和工藝更為簡單、能耗相對減小，便于工業化生產，相比于聚氨酯、TPV等，產品的質量更加穩定以及更加高效；同時采取適當的復配技術可使材料各組分間形成互穿聚合物網絡結構，在原材料簡單組合的基礎上進一步提高材料的拉伸強度 (13. 5MPa以上)及壓縮永久變形能力(小于30%)(—般在相同80A硬度，無填充的TPV的拉伸強度只能達到SMPa左右，金陵奧普特公司的TPV產品的拉伸強度在9. SMPa左右，壓縮永久變形為38%);同時通過適當復配形成類似網狀結構TPE相比較硫化交聯形成網狀結構的TPV具有相同甚至更為優越的性能，設計也更加靈活多變，可回收利用且不損害材料的性能，更加符合可持續發展戰略。
具體實施例方式
實施例一種高性能熱塑性彈性體原，包括以下組分且配比見下表
其中表中的原料中基體樹脂也可用其他高分子量的SEBS所代替，如可樂麗的4055
等；
礦物油180#可以為其它閃點高于200°C的環烷油所替換比如KN6008 ； 均聚PP可以為其它低熔指高拉伸強度的擠出級PP代替，如T30S ； 乙丙彈性體VM-3000可以為其它乙烯-丙烯彈性體所代替如VM-3001 ； 抗老化體系可以為類似抗氧劑168、抗氧劑1076、抗紫外線劑944、抗紫外線劑uv_531 中的至少2種或全部組合所代替；
礦物填料是碳酸鈣、滑石粉、陶土、硫酸鋇、云母粉、高嶺土、硅灰石、鎂強粉中的一種或一種以上的混合物；
加工助劑硬脂酸鋅可以為其它滑劑或單體樹脂所代替； 1.原料配比表
權利要求
1.一種高性能熱塑性彈性體，包括以下重量份的各組分 基體樹脂SEBS :8 20份；聚丙烯1 15份； 礦物油10 30份； 乙丙類彈性體1 15份； 加工助劑0. 1 1份； 填充料0 25份； 抗老化體系0. 1 0. 5份。
2.根據權利要求1所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于包括以下重量份的各組分基體樹脂SEBS 10 15份； 聚丙烯3 10份； 礦物油12 20份； 乙丙類彈性體2 10份； 加工助劑0. 1 1份； 填充料0 15份； 抗老化體系0. 1 0.5份。
3.根據權利要求1或2所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的基體樹脂 SEBS為苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚彈性體，可選自SEBS G1651、SEBS 6151、SEBS 4055中的至少一種。
4.根據權利要求1或2所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的所述的聚丙烯指的是均聚PP ；所述的礦物油是閃點高于200°C的飽和直鏈烷烴油或環烷油；所述的乙丙類彈性體是選自埃克森美孚的乙烯-丙烯彈性體。
5.根據權利要求1或2所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的加工助劑是選自硬脂酸鹽、聚硅酮、單體樹脂中的至少一種；所述的填充料為礦物填料，是選自碳酸鈣、 滑石粉、陶土、硫酸鋇、云母粉、高嶺土、硅灰石、鎂強粉中的至少一種；所述的抗老化體系是選自抗氧劑168、抗氧劑1076、紫外線吸收劑944、抗紫外線劑uv_531中的至少2種或全部組合。
6.根據權利要求4所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的聚丙烯熔體流動速率較低及拉伸強度較高的聚丙烯的均聚PP聚丙烯；所述的礦物油選自稠度較高及40°C 動粘度為180以上的環烷油礦油。
7.根據權利要求1至6所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的高性能熱塑性彈性體是互穿聚合物網狀結構TPE，其拉伸強度13. 5MPa以上，壓縮永久變形能力小于 30%。
8.根據權利要求1至6所述的高性能熱塑性彈性體，其特征在于所述的高性能熱塑性彈性體在鐵路軌道減震墊片的應用。
9.根據權利要求1至6所述的高性能熱塑性彈性體的制作方法，其特征在于如下步驟 分別按權利要求1或2中配方配比取原料組分，將基體樹脂SEBS與礦物油用高速攪拌機充分混合均勻并存放2小時以后使用，按相應配比加入均聚PP、乙丙彈性體、抗老化體系、加工助劑、礦物填充并在高速攪拌機中混合均勻；混合好的物料送入到雙螺桿擠出機中，設定雙螺桿擠出機的擠出溫度為210°C，原材料經雙螺桿高速剪切、擠出、水下切粒、風干即得用于鐵路軌道墊片的高性能熱塑性彈性體，其具有網狀結構TPE，其拉伸強度13. 5MPa以上， 壓縮永久變形能力小于30%。
全文摘要
本發明公開一種高性能熱塑性彈性體及其應用，原材料組分是以SEBS為基材，配合均聚聚丙烯、乙丙彈性體、礦物油、礦物填充、助劑等，相比于聚氨酯、TPV等，產品的質量更加穩定以及更加高效；同時采取適當的復配技術可使材料各組分間形成互穿聚合物網絡結構，其拉伸強度在13.5MPa以上及壓縮永久變形能力小于30%，本發明可應用于制造城市交通軌道墊片等，具有良好的防震性能與緩沖性能、壓縮永久變形低、機械強度及耐久性高等優點。
文檔編號B29B9/06GK102268170SQ20111015401
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者葛軍 申請人:廈門雄基高分子合金股份有限公司