本發明涉及一種熱塑彈性體材料的制備與應用，尤其是涉及一種低溫下受力形變可恢復的tpe材料及其制備方法和用途。

背景技術：

目前，汽車腳墊的主要功能在于保持原車地毯的干燥、清潔，免于沾染腳底帶入的灰塵、泥水和碎屑。另外，在使用過程中，要求腳墊不能對汽車的操控駕駛產生不良影響，因此，需要使腳墊在被踩踏受力后不變形，或者變形后在撤去外力時可迅速恢復原狀。目前，雖然有些腳墊在室溫下可以滿足上述需求，但是在低溫條件下，尤其是緯度較高地區的冬天，如中國東北部、美國北部和北歐等地區，溫度通常會低于零下30℃，不僅會使腳墊變硬，而且在使用踩踏過程中腳墊極易變形，影響到汽車的安全駕駛。

基于上述情況，在對目前市場上廣泛腳墊進行分析后發現：橡膠、pvc腳墊在低溫條件下會變硬、變脆，影響踩踏的腳感；大包圍腳墊由于中間的定型層為xpe（發泡聚乙烯），在踩踏受力過程中容易變形，會對油門和剎車踏板產生干擾；織物腳墊在冰雪天氣下無法快速清洗干燥，易產生霉變、滋生細菌。

相較于上述腳墊所存在的缺點，由熱可塑性彈性體（thermoplasticelastomer，tpe）材料制作的腳墊，因其使用的tpe材料具有良好的耐低溫性能，且具備一定的強度，抗氧化性也較佳，因此，該種tpe材料的腳墊可在低溫條件下保持較好的柔韌性，在踩踏時腳感舒適且不易磨損變形，并且易于清潔且不會對車輛的正常行駛造成負面影響。

目前，對于tpe材料低溫下受力恢復形變的研究及應用仍然較少，由tpe材料制作的用品，諸如腳墊等更為市場上所稀缺。因此，對于tpe材料的研發以及相關產品的開發具有廣闊的市場前景。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種低溫下受力形變可恢復的tpe材料及其制備方法和用途。通過本發明的技術方案，使得到的tpe材料具有良好的耐低溫性能，且具備一定的力學強度，抗氧化性也較佳。

為實現以上目的，本發明提供了一種低溫下受力形變可恢復的tpe材料，該材料由重量份為100至200份的sebs，125至300份的白油，45至120份的聚丙烯（polypropylene，pp），50至200份的填料，0.1至1.5份的抗氧劑制作而成。在本發明中sebs為高分子量的聚苯乙烯-聚乙烯/丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，其中，eb段的玻璃化轉變溫度tg約為零下60℃，在應用tpe材料制作的用品時，eb段處于高彈態為軟段，為tpe材料制作的用品提供良好的彈性，s段的玻璃化轉變溫度tg約為95℃，在應用tpe材料制作的用品時，s段處于玻璃態為硬段，作為物理交聯點，呈島狀分散于軟段中，使tpe材料制作的用品具有形變可恢復性。

作為本發明的進一步改進，所述sebs的重均分子量大于80000，以確保tpe材料具備良好的彈性。

作為本發明的又進一步改進，所述白油的傾點低于零下25℃。傾點低的白油在低溫下具有更好的流動性，可保證tpe材料在較低溫度下仍保持良好彈性。另外，相比于環烷油，白油與硬段s段的相容性降低，保證物理交聯點的有效性，從而保證tpe材料的力學強度。

作為本發明的又進一步改進，所述聚丙烯是結晶度低于30%的高透聚丙烯。本發明中聚丙烯可為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、高透聚丙烯、高結晶度聚丙烯的其中一種，優先選用低結晶度或/且添加成核劑的共聚聚丙烯或高透聚丙烯；tpe材料中的聚丙烯可改善共混物的強度、流動性，并調節材料的硬度。聚丙烯非晶區與eb段的相容性較好，發生部分相容，聚丙烯與sebs共混，使eb段的玻璃化轉變溫度tg升高，使聚丙烯非晶區的玻璃化轉變溫度tg下降，限制了eb鏈段的運動，因此，優先選用具有較低玻璃化轉變溫度tg的聚丙烯，即共聚聚丙烯或高透聚丙烯。本發明所述的低結晶度的高透聚丙烯，可以通過共聚或者添加成核劑來制備。

作為本發明的又進一步改進，所述填料為碳酸鈣、硅藻土、硅灰石、滑石粉、沸石粉、分子篩、炭黑、多孔氧化鋁和空心玻璃微珠其中一種或多種。填料的加入用于降低tpe材料的收縮率，改善tpe材料力學性能，使tpe材料制作的用品更加貼合、耐用。

作為本發明的更進一步改進，所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類其中一種或多種混合物。sebs為sbs氫化后的產物，不含有不飽和鍵，耐氧化性較好，幾種常用抗氧劑168，618，1010，1076，dltp都可滿足要求。

本發明還提供了一種生產低溫下受力形變可恢復的tpe材料的制備方法，包含下列步驟：對sebs、白油、聚丙烯、填料及抗氧劑進行篩選稱重備料；將備料好的sebs、聚丙烯和填料加入攪拌機中，攪拌機以轉速200至300轉/分攪拌至45℃，再以20至30升/分的速率向攪拌機中加入備料好的白油；當所述白油被均勻吸收后，再加入抗氧劑，在溫度高于85℃時進行出料，出料后的材料進入雙螺桿擠出機進行造粒。

作為本發明的進一步改進，還包括以下步驟：出料后的材料進入雙螺桿擠出機進行造粒時，雙螺桿擠出機的螺筒內溫度分別設定為：進料口溫度低于140℃，機頭溫度155至170℃，其他各區溫度為160至200℃；雙螺桿擠出機的雙螺桿轉速為80至500轉/分。

本發明還提供了一種將低溫下受力形變可恢復的tpe材料用于制作腳墊的應用。

本發明的有益效果是：本發明所生成的tpe材料在較低溫度下仍能保持良好彈性并兼具較好的力學強度，即材料表面具有一定的硬度。由該tpe材料制作的用品，諸如腳墊在低溫條件下可保持良好的柔韌性，在受力形變后當施加的力撤銷后可及時恢復形狀，且不易磨損變形，并且耐氧化性較好，使用更加貼合、耐用。

具體實施方式

為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步描述。

但本發明的權利保護范圍并不受下述實施例的限制，其他任何未背離本發明宗旨、構思與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化等，均應為本發明技術方案的等效置換方式，都應包含在本發明的權利保護范圍之內。

實施例1

按照表1所示組分配方1的重量份稱取各原料，其中稱取重均分子量大于80000的sebs150份，稱取傾點低于零下25℃的白油125份，稱取結晶度低于30%牌號為st612的高透聚丙烯62.5份，稱取填料78.5份，填料選用碳酸鈣，也可使用硅藻土、硅灰石、滑石粉、沸石粉、分子篩、炭黑、多孔氧化鋁和空心玻璃微珠其中一種或多種，稱取抗氧劑0.4份，抗氧劑選用酚類，也可使用亞磷酸酯類、含硫酯類其中一種或多種混合物。以上原料均可在市場上獲得，或可采用已有技術得到。

將備料好的sebs、聚丙烯和填料加入攪拌機中，攪拌機以轉速200至300轉/分攪拌至攪拌料溫度達到45℃左右時，再以20至30升/分的速率向攪拌機中加入備料好的白油繼續攪拌；當白油被均勻吸收后，再加入抗氧劑繼續攪拌，當攪拌料溫度高于85℃時進行出料；上述原料在攪拌機中攪拌升溫混合的過程控制在4至6分鐘內完成；出料后的材料進入雙螺桿擠出機進行造粒時，雙螺桿擠出機的螺筒內溫度分別設定為進料口溫度低于140℃，機頭溫度155至170℃，其他各區溫度為160至200℃，雙螺桿擠出機的雙螺桿轉速為80至500轉/分；之后，雙螺桿擠出機將混合好的tpe材料熔融擠出、造粒。

將造好的tpe粒子用注塑機注塑，得到厚度為4mm，長為400mm，寬為400mm的平板樣品。

對于本發明涉及的腳墊的恢復性能，采用如下測試方法：

樣品測試尺寸：300*300mm

烘箱溫度：零下30℃

恒溫時間：24小時

測試步驟：將裁剪好的樣品分為兩組，每組3個平行樣品，一組沿產品注塑方向卷曲，另一組垂直于注塑方向卷曲，依次卷曲成直徑為80mm的圓筒，用皮筋固定后置于零下30℃的烘箱中24小時。

恒溫卷曲完成后，快速解開束縛皮筋，讓其在烘箱內水平自由鋪展，并保持溫度不變。分別測量25分鐘后樣品邊緣到水平支撐面的距離h，距離h越小表示樣品材料的形變恢復性越好，一般h≤5mm則視為合格。

實施例2

按照表1中配方2組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例3

按照表1中配方3組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例4

按照表1中配方4組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例5

按照表1中配方5組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例6

按照表1中配方6組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例7

按照表1中配方7組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例8

按照表1中配方8組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例9

按照表1中配方9組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例10

按照表1中配方10組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例11

按照表1中配方11組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例12

按照表1中配方12組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例13

按照表1中配方13組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

實施例14

按照表1中配方14組成制備tpe粒子，其余步驟同實施例1。

表1tpe粒子的組成及含量

表2實施例樣品的性能測試結果

在此說明，在制備tpe材料和測試實施例樣品性能中，在選取相同牌號聚丙烯以及相同重量份的sebs、聚丙烯、白油、填料、抗氧劑的情況下，對于填料與抗氧劑種類的選用不影響實施例樣品性能的測試結果，因此，不再對填料與抗氧劑的選用進行贅述。

參閱表1、表2，從實施例1至4可以看出，不同類型的聚丙烯對腳墊的彈性恢復具有較大影響，彈性恢復從均聚聚丙烯，共聚聚丙烯到高透聚丙烯依次升高，這是由于聚丙烯非晶區對eb鏈段運動的限制造成的，聚丙烯結晶越完善，則非晶區對eb鏈段運動的限制越大，形變后的彈性恢復能力越差。

另外，隨著聚丙烯比重的提高，恢復距離h也會增大，因為隨著聚丙烯含量的增加，共混物中的聚丙烯非晶區含量增加，eb鏈段的運動受到更大的限制，在樣品受力形變后很難恢復原來的水平狀態。

從實施例1至14的測試結果可以看出，選用高透聚丙烯，適中的添加量，可以制備出恢復距離在5mm以下，硬度在65a左右，拉伸強度在6.5mpa以上，斷裂伸長率在750%以上的優質腳墊材料。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所述的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例所述技術方案的范圍。