摘 要：本申請涉及一種高韌性熱塑性彈性體及其制備方法，高韌性熱塑性彈性體包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：聚丙烯155 165份，二氧化硅填料38 46份，改性黃麻纖維6 10份；改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于去離子水中，直至pH為3.5，再加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入黃麻纖維，進(jìn)行攪拌，最后依次進(jìn)行過濾、清洗、干燥，制得改性黃麻纖維。本申請制備得到的彈性體具有較好的韌性。
權(quán)利要求書
1.一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：聚丙烯155 165份，二氧化硅填料38 46份，改性黃麻纖維6 10份；
所述改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：
將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于去離子水中，直至pH為3 4，再加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入黃麻纖維，進(jìn)行攪拌，最后依次進(jìn)行過濾、清洗、干燥，制得改性黃麻纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：所述黃麻纖維和果膠酶的質(zhì)量比為1：（0.003 0.007）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：所述二氧化硅填料是經(jīng)改性處理后得到，且所述二氧化硅填料的改性處理方法如下：
先將硅烷偶聯(lián)劑添加于去離子水中發(fā)生反應(yīng)，制得硅烷偶聯(lián)劑水解液，再將硅烷偶聯(lián)劑水解液添加于加熱后的二氧化硅填料中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后依次進(jìn)行過濾、清洗、干燥，制得改性處理后的二氧化硅填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：所述二氧化硅填料和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：（0.4 0.6）。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為KH 550。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高韌性熱塑性彈性體，其特征在于：所述彈性體中還包括聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯15 20份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性熱塑性彈性體的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物進(jìn)行擠出，制得初生物料，再將初生物料進(jìn)行干燥，制得彈性體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高韌性熱塑性彈性體的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中的擠出溫度為150 160℃。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及彈性體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高韌性熱塑性彈性體及其制備方法。
背景技術(shù)
熱塑性彈性體被稱為第三代橡膠，熱塑性彈性體不僅具備橡膠彈性，而且具備熱塑性塑料的熔體流動性與重復(fù)使用性能。熱塑性彈性體由于其優(yōu)良的物理機械性能、電氣絕緣性能及加工工藝性能，而被廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、電線電纜、醫(yī)療器械、建筑包裝等眾多領(lǐng)域。
熱塑性彈性體在實際使用過程中，通常對韌性的需求較高，基于上述需求，發(fā)明人認(rèn)為有必要研發(fā)一種高韌性熱塑性彈性體。
發(fā)明內(nèi)容
為了提高熱塑性彈性體的韌性，本申請?zhí)峁┮环N高韌性熱塑性彈性體及其制備方法。
第一方面，本申請?zhí)峁┑囊环N高韌性熱塑性彈性體，采用如下的技術(shù)方案：
一種高韌性熱塑性彈性體，包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：聚丙烯155 165份，二氧化硅填料38 46份，改性黃麻纖維6 10份；
所述改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：
將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于去離子水中，直至pH為3 4，再加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入黃麻纖維，進(jìn)行攪拌，最后依次進(jìn)行過濾、清洗、干燥，制得改性黃麻纖維。
以上配方生產(chǎn)得到的彈性體具有優(yōu)良的韌性，實際使用效果較好，具體的方案分析如下：
二氧化硅填料是補強填料，具有增強、增韌作用，從而當(dāng)二氧化硅填料添加于彈性體體系中，當(dāng)彈性體受到外力作用時，部分應(yīng)力會傳遞到二氧化硅填料上，二氧化硅填料起到承載的作用，進(jìn)而增強彈性體的韌性。
另外，改性黃麻纖維具有較好的韌性，從而將改性黃麻纖維添加于體系中，可以提高彈性體的韌性；因此，二氧化硅填料與改性黃麻纖維之間存在協(xié)同配合作用，對于提高彈性體韌性具有一加一大于二的積極作用。
當(dāng)黃麻纖維經(jīng)過果膠酶處理后，果膠酶和黃麻纖維表層發(fā)生了反應(yīng)，去除了黃麻纖維表面的果膠、蠟質(zhì)層和其他非纖維材料，使得黃麻纖維表面的粗糙度和表面積增大，從而增大了改性黃麻纖維和聚丙烯之間的結(jié)合性能，進(jìn)而可以進(jìn)一步改善加入黃麻纖維后對彈性體韌性的積極作用。
但是改性黃麻纖維含有大量的羥基基團，使得改性黃麻纖維表現(xiàn)為極性，而聚丙烯表現(xiàn)為非極性，易導(dǎo)致改性黃麻纖維和聚丙烯之間的界面相容性較差，使得彈性體容易含有孔隙結(jié)構(gòu)；然而二氧化硅填料可以對孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，使得彈性體的密度增加，進(jìn)而提高了彈性體的韌性。
綜上，本申請得到的彈性體的韌性性能較高，具有較高的實用價值。
作為優(yōu)選，所述黃麻纖維和果膠酶的質(zhì)量比為1：(0.003 0.007)。
作為優(yōu)選，所述二氧化硅填料是經(jīng)改性處理后得到，且所述二氧化硅填料的改性處理方法如下：
先將硅烷偶聯(lián)劑添加于去離子水中發(fā)生反應(yīng)，制得硅烷偶聯(lián)劑水解液，再將硅烷偶聯(lián)劑水解液添加于加熱后的二氧化硅填料中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后依次進(jìn)行過濾、清洗、干燥，制得改性處理后的二氧化硅填料。
通過采用上述技術(shù)方案，二氧化硅填料經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性后，二氧化硅填料表面接枝有烷基鏈，從而降低了二氧化硅填料的表面自由能，減小了二氧化硅粒子之間的團聚，提高了二氧化硅填料在體系中的分散性。
作為優(yōu)選，所述二氧化硅填料和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：(0.4 0.6)。
作為優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH 550。
作為優(yōu)選，所述彈性體中還包括聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯15 20份。
通過采用上述技術(shù)方案，二氧化硅填料經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性后還接枝有氨基基團，而聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯上含有環(huán)氧基團，當(dāng)二氧化硅填料和聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯在熔融共混過程中時，氨基基團和環(huán)氧基團發(fā)生反應(yīng)，形成了化學(xué)鍵，增強了二氧化硅填料與聚丙烯之間的界面相互作用力，進(jìn)而進(jìn)一步改善了二氧化硅填料和聚丙烯的相容性，從而提高了彈性體的韌性性能。
另一方面，本申請?zhí)峁┑囊环N高韌性熱塑性彈性體的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：
一種高韌性熱塑性彈性體的制備方法，包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物進(jìn)行擠出，制得初生物料，再將初生物料進(jìn)行干燥，制得彈性體。
作為優(yōu)選，所述步驟S2中的擠出溫度為150 160℃。
綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：
1.二氧化硅填料與改性黃麻纖維之間存在協(xié)同配合作用，對于提高彈性體韌性具有一加一大于二的積極作用；另外二氧化硅填料可以對彈性體上的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，從而提高了彈性體的韌性。
2.二氧化硅填料經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性后，二氧化硅填料表面接枝有烷基鏈，可以有效減小二氧化硅粒子之間的團聚，提高了二氧化硅填料在體系中的相容性。
具體實施方式
實施例1
改性黃麻纖維包括以下重量的原料：黃麻纖維1000g，果膠酶5g。
改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：
將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于3000g去離子水中，直至pH為3.5，再加熱至50℃后加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入粒徑為4 6mm的黃麻纖維，處理5h，且每隔20min攪拌一次，處理完成后，進(jìn)行過濾，然后用去離子水對初步處理后的黃麻纖維進(jìn)行清洗，清洗完成后，放入70℃的真空干燥箱中干燥24h，制得改性黃麻纖維。
一種高韌性熱塑性彈性體包括以下重量的原料：聚丙烯1600g，二氧化硅填料420g，改性黃麻纖維80g。
高韌性熱塑性彈性體的制備方法，包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，擠出溫度為155℃，轉(zhuǎn)動速度為120rpm/min，制得初生物料，再將初生物料放入110℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，制得彈性體。
其中二氧化硅填料的粒徑為40 80nm。
實施例2
改性黃麻纖維包括以下重量的原料：黃麻纖維1000g，果膠酶3g。
改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于3000g去離子水中，直至pH為3，再加熱至50℃后加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入粒徑為4 6mm的黃麻纖維，處理5h，且每隔20min攪拌一次，處理完成后，進(jìn)行過濾，然后用去離子水對初步處理后的黃麻纖維進(jìn)行清洗，清洗完成后，放入70℃的真空干燥箱中內(nèi)干燥24h，制得改性黃麻纖維。
一種高韌性熱塑性彈性體包括以下重量的原料：聚丙烯1550g，二氧化硅填料380g，改性黃麻纖維60g。
高韌性熱塑性彈性體的制備方法，包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，擠出溫度為150℃，轉(zhuǎn)動速度為125rpm/min，制得初生物料，再將初生物料放入110℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，制得彈性體。
其中二氧化硅填料的粒徑為40 80nm。
實施例3
改性黃麻纖維包括以下重量的原料：黃麻纖維1000g，果膠酶7g。
改性黃麻纖維的制備方法，包括如下步驟：將檸檬酸和檸檬酸鈉添加于3000g去離子水中，直至pH為4，再加熱至50℃后加入果膠酶，當(dāng)果膠酶完全溶解后加入粒徑為4 6mm的黃麻纖維，處理5h，且每隔20min攪拌一次，處理完成后，進(jìn)行過濾，然后用去離子水對初步處理后的黃麻纖維進(jìn)行清洗，清洗完成后，放入70℃的真空干燥箱中干燥24h，制得改性黃麻纖維。
一種高韌性熱塑性彈性體包括以下重量的原料：聚丙烯1650g，二氧化硅填料460g，改性黃麻纖維100g。
高韌性熱塑性彈性體的制備方法，包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維和催化劑混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，擠出溫度為160℃，轉(zhuǎn)動速度為115rpm/min，制得初生物料，再將初生物料放入110℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，制得彈性體。
其中二氧化硅填料的粒徑為40 80nm。
實施例4
實施例4和實施例1的區(qū)別在于：黃麻纖維1048.95g，果膠酶1.05g。
實施例5
實施例5和實施例1的區(qū)別在于：黃麻纖維1040.63g，果膠酶9.37g。
實施例6
實施例6和實施例1的區(qū)別在于：二氧化硅填料是經(jīng)改性處理后得到，且二氧化硅填料的改性處理方法如下：先將50g硅烷偶聯(lián)劑添加于500g去離子水中，在30℃下水解30min，制得硅烷偶聯(lián)劑水解液，再將硅烷偶聯(lián)劑水解液分三次(間隔40min)添加于100g加熱至120℃的二氧化硅填料中發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過濾，再對濾渣用乙醇洗滌三次，最后放入105℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥3h，制得改性處理后的二氧化硅填料。
實施例7
實施例7和實施例6的區(qū)別在于：硅烷偶聯(lián)劑40g，二氧化硅填料100g。
實施例8
實施例8和實施例6的區(qū)別在于：硅烷偶聯(lián)劑60g，二氧化硅填料100g。
實施例9
實施例9和實施例6的區(qū)別在于：硅烷偶聯(lián)劑25g，二氧化硅填料125g。
實施例10
實施例10和實施例6的區(qū)別在于：硅烷偶聯(lián)劑66.7g，二氧化硅填料83.3g。
實施例11
實施例11和實施例6的區(qū)別在于：彈性體中還包括聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯180g。
一種高韌性熱塑性彈性體包括以下重量的原料：聚丙烯1600g，二氧化硅填料420g，改性黃麻纖維80g。
高韌性熱塑性彈性體的制備方法，包括如下步驟：
S1、將聚丙烯、二氧化硅填料、改性黃麻纖維和聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯混合后，攪拌均勻，制得混合物；
S2、將混合物加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，擠出溫度為155℃，轉(zhuǎn)動速度為120rpm/min，制得初生物料，再將初生物料放入110℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，制得彈性體。
實施例12
實施例12和實施例11的區(qū)別在于：聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯150g。
實施例13
實施例13和實施例11的區(qū)別在于：聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯200g。
對比例1
對比例1和實施例1的區(qū)別在于：彈性體中未添加二氧化硅填料。
對比例2
對比例2和實施例1的區(qū)別在于：彈性體中未添加改性黃麻纖維。
對比例3
對比例3和實施例1的區(qū)別在于：彈性體中用等量的黃麻纖維替換改性黃麻纖維。
性能檢測
對實施例1 13和對比例1 3所制備的彈性體放置在常溫下24h，待彈性體性能完全穩(wěn)定后，測試彈性體的力學(xué)性能。
拉伸強度：按GB/T1447 2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。
彎曲強度：按GB/T1449 2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。
表1
數(shù)據(jù)分析
具體結(jié)合實施例1 3和實施例6 8的試驗結(jié)果來看，實施例1 3的拉伸強度為33.3 33.7MPa、彎曲強度為38.2 38.9MPa，實施例6 8的拉伸強度為36.5 36.9MPa、彎曲強度為41.8 42.3MPa；從而可以看出實施例6 8的韌性優(yōu)于實施例1 3，分析如下，實施例6 8和實施例1 3的區(qū)別之處在于：二氧化硅填料是經(jīng)改性處理后制得，因此驗證了接枝有烷基鏈的二氧化硅填料在體系中具有較好的分散性，從而提高了二氧化硅填料添加在體系中的增韌作用。
具體結(jié)合實施例6 8和實施例11 13的試驗結(jié)果來看，實施例6 8的拉伸強度為36.5 36.9MPa、彎曲強度為41.8 42.3MPa，實施例11 13的拉伸強度為39.7 40.1MPa、彎曲強度為46.2 46.7MPa，從而可以看出實施例11 13的韌性優(yōu)于實施例6 8；分析如下，實施例11 13和實施例6 8的區(qū)別之處在于：改性后處理后的二氧化硅填料和聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯之間協(xié)同作用提高了二氧化硅填料和聚丙烯之間的相容性。
具體結(jié)合實施例1和對比例1的試驗結(jié)果來看，實施例1制得的彈性體的韌性優(yōu)于對比例1制得的彈性體的韌性，說明二氧化硅填料的加入能夠提高彈性體的韌性。充分驗證了添加二氧化硅填料對孔隙具有填充作用的效果。
具體結(jié)合實施例1和對比例2的試驗結(jié)果來看，實施例1制得的彈性體的韌性優(yōu)于對比例2制得的彈性體的韌性，說明改性黃麻纖維的加入能夠提高彈性體的韌性。
具體結(jié)合實施例1和對比例3的試驗結(jié)果來看，實施例1制得的彈性體的韌性優(yōu)于對比例3制得的彈性體的韌性，說明黃麻纖維改性后，能夠提高彈性體的韌性。充分驗證了黃麻纖維表面的粗糙度和表面積增加后對黃麻纖維和聚丙烯之間的結(jié)合具有積極意義。
本具體實施例僅僅是對本申請的解釋，其并不是對本申請的限制，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項申請技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項申請的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
摘自國家發(fā)明專利，發(fā)明人：葛永義，劉永登，凌志榮，申請?zhí)?/font>：202211672976.4，申請日：2022.12.26
