本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種熱塑性彈性體合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)是利用天線中的振子等輻射部件將電磁波信號發(fā)射出去來傳遞信息日常中接觸到的無線電通信、廣播/電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文、WIFI等工程系統(tǒng)都屬于通信系統(tǒng)。在整個通信系統(tǒng)中天線發(fā)揮著核心作用，在天線安裝及使用過程中，為了保護(hù)輻射部件不被外界破壞或干擾，通常還在輻射部件的外面設(shè)置了保護(hù)殼體，利用該殼體將輻射部件包圍起來以起到保護(hù)作用。為了發(fā)揮天線的最大功效，要求天線外殼對電磁波的傳遞影響盡可能小，因此對外殼的材料選擇需要考慮材料的電氣性能指標(biāo)值，例如，介電常數(shù)、正切角損耗值等，外殼材料相對介電常數(shù)越大，則電磁波在空氣與天線外殼分界面上的反射就越大，這將降低電磁波傳輸效率；損耗角正切tgδ越大，電磁波在穿透天線外殼過程中轉(zhuǎn)化為熱量而損耗的能量就越多。此外，由于有些天線的使用環(huán)境處于戶外，因此對外殼材料的老化性能提出了較高的要求。
目前通信天線外殼材料主要分為熱固性材料和熱塑性材料，熱固性材料主要使用不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等與玻璃纖維復(fù)合而成，熱固性材料機(jī)械強(qiáng)度較高，耐候性能較好，尺寸穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)；但是熱固性材料一般密度較高，外殼整體重量較重(密度1.7-2.0g/cm3)，介電常數(shù)較高(4.0-5.5)，無法回收循環(huán)利用，此外熱固性類外殼成型復(fù)雜，綜合成本較高而且成型過程污染較大，對人體健康影響較大等缺陷。用量最大也最常用的天線外殼熱塑性材料主要是PVC類，聚氯乙烯(PVC)材料是目前使用最為廣泛的塑料材料之一，它具有價格便宜、軟硬可調(diào)、阻燃性能好、耐化學(xué)腐蝕好、電氣性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在天線外殼上重量相對較輕(密度1.4-1.65g/cm3)，耐候性較好，綜合成本較低等優(yōu)點(diǎn)。雖然PVC材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在耐熱較差(熱變形溫度60℃左右)，介電常數(shù)相對較高(3-4.8)，強(qiáng)度相對較低，本色含有鹵素等缺陷。此外，天線外殼材料常用的熱塑性材料還包含ABS、ASA、HIPS、PP等材料，ABS、PS材料介電常數(shù)為2.8-3.0，價格便宜，由于本身分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵，因此不適宜應(yīng)用在戶外。ASA耐候性優(yōu)異，是戶外應(yīng)用的首選材料，不過ASA介電常數(shù)在2.8-3.3之間，而且成本較高，這就限制了其大規(guī)模使用。PP材料介電常數(shù)為2.2左右，密度低、成本低廉，不過強(qiáng)度較低、老化性較差，也限制了其使用。
目前，通信天線外殼的材料往低介電常數(shù)、高耐候、低重量、綠色環(huán)保、可回收等方向發(fā)展，目前現(xiàn)有的熱固性或熱塑性材料或多或少都存在一定的缺陷。隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，無論是國家層面或普通消費(fèi)者對信號的傳播速度和質(zhì)量要求越來越高，因此，開發(fā)透波性能好、高耐候、綠色環(huán)保的天線外殼材料具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種熱塑性彈性體合金材料及其制備方法，以解決目前通信行業(yè)天線外殼材料常用的熱固性材料存在的介電常數(shù)較高、密度大、不環(huán)保等缺陷和PVC材料耐溫性差、介電損耗大、含鹵等問題而其他熱塑性材料性能無法同時兼顧各方面性能等技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種熱塑性彈性體合金材料，由包括如下重量份數(shù)的組分組成：
進(jìn)一步的，所述熱塑性彈性體為共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物；
優(yōu)選地，所述共軛二烯單體單元為丁二烯或異戊二烯，所述鏈烯基芳香族單體單元為苯乙烯、α-甲基苯乙烯或?qū)?甲基苯乙烯；
更優(yōu)選地，所述鏈烯基芳香族單體單元為苯乙烯。
進(jìn)一步的，所述鏈烯基芳香族單體單元的含量為嵌段共聚物總重量的5wt％-70wt％，優(yōu)選地，所述鏈烯基芳香族單體單元的含量為嵌段共聚物總重量的18wt％-45wt％。
進(jìn)一步的，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為85％以上；優(yōu)選地，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為93％以上；更優(yōu)選地，所述熱塑性彈性體中的不飽和雙鍵的氫化率為96％以上。
進(jìn)一步的，所述苯乙烯共聚物為苯乙烯單體合成得到的通用級聚苯乙烯，所述通用級聚苯乙烯在200℃/5kg條件下的熔融流動系數(shù)為2-20g/10min，優(yōu)選地，所述通用級聚苯乙烯在200℃/5kg條件下，熔融流動系數(shù)為2-8g/10min。
進(jìn)一步的，所述相容劑為共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物、馬來酸酐接枝的共軛二烯單體單元和鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物、馬來酸酐單元與鏈烯基芳香族單體單元為主體的嵌段共聚物中的一種或兩種以上的混合物
進(jìn)一步的，所述加工潤滑劑為硬脂酸類潤滑劑、聚乙烯類潤滑劑、酯類潤滑劑、石蠟類潤滑劑、酰胺類潤滑劑中的一種或兩種以上的混合物。
進(jìn)一步的，所述抗氧劑為受阻酚類主抗氧劑、亞磷酸脂類輔助抗氧劑、主抗氧劑與輔助抗氧劑復(fù)配得到的復(fù)合抗氧劑中一種或兩種以上的混合物。
進(jìn)一步的，所述光穩(wěn)定劑是受阻苯甲酸酯類光穩(wěn)定劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、苯并三唑類光穩(wěn)定劑、二苯甲酮類光穩(wěn)定劑中的一種或兩種以上的混合物。
進(jìn)一步的，所述填料為硫酸鋇、滑石粉、碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺土中一種或兩種以上的混合物。
上述熱塑性彈性體合金材料的制備方法，包括如下步驟：將稱取的各組分加入高混機(jī)預(yù)混5-15min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到所述合金材料。
進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為10：1-40：1，所述雙螺桿擠出機(jī)的各段螺桿溫度為180-220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300-500rpm，喂料轉(zhuǎn)速為300-500rpm，優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為20：1-35：1。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種熱塑性彈性體合金材料及其制備方法具有以下優(yōu)勢：
(1)本發(fā)明所述的熱塑性彈性體合金材料創(chuàng)造性利用熱塑性彈性體和苯乙烯共聚物進(jìn)行直接共混，得到低介電常數(shù)、低介電損耗、高耐候、低密度、機(jī)械性能優(yōu)良、綠色環(huán)保的材料，克服目前天線行業(yè)常見材料介電性能、耐候性、力學(xué)性能、環(huán)保要求等無法同時兼顧的缺陷，并將本發(fā)明產(chǎn)品原創(chuàng)性地應(yīng)用在通訊天線行業(yè)和建材、園林設(shè)備等行業(yè)。
(2)本發(fā)明的熱塑性彈性體合金材料的制備方法通過選用合適的加工設(shè)備和工藝，克服了傳統(tǒng)苯乙烯類彈性體復(fù)雜繁瑣(需要預(yù)塑化)的加工工藝的缺點(diǎn)，本發(fā)明制備方法工藝簡單，易于操作和控制，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品綜合成本低，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
(3)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)熱塑性彈性體和苯乙烯共聚物的混合比例，可以靈活實(shí)現(xiàn)材料不同性能(力學(xué)性能、硬度)的調(diào)整，可滿足不同的加工方式(擠出成型、注塑成型、吹塑成型)需求。
具體實(shí)施方式
除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
實(shí)施例和對比例中提到的：
SEBS為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，采用臺橡的SEBS 6150；
SEPS為苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，選用科騰的G1750；
GPPS為通用級聚苯乙烯，選自錦湖的GP 125E；
HIPS為高抗沖聚苯乙烯，選用陶氏的1300；
ASA為丙烯酸酯類橡膠體與丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，選用苯領(lǐng)的778T；
PP選用中沙石化的PP EP548RQ；
主抗氧劑為THANOX 1010，輔助抗氧劑為THANOX 168，光穩(wěn)定劑A為受阻胺類光穩(wěn)定劑，光穩(wěn)定劑B為二苯甲酮類光穩(wěn)定劑，均選用的是市售的通用種類。
下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數(shù)的原料組成：SEBS 10份；GPPS 75份；馬來酸酐接枝SEBS 3份；硬脂酸類潤滑劑0.3份、聚乙烯類潤滑劑0.2份、酯類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.1份，輔助抗氧劑0.1份；光穩(wěn)定劑A 0.4份，光穩(wěn)定劑B 0.4份；碳酸鈣10份。按上述質(zhì)量份數(shù)配比稱取各組分后，加入高混機(jī)預(yù)混10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到熱塑性彈性體合金材料。
實(shí)施例2
一種熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數(shù)的原料組成：SEPS 20份；GPPS 63份；馬來酸酐接枝SEBS 3份；硬脂酸類潤滑劑0.5份、聚乙烯類潤滑劑0.5份、酯類潤滑劑0.5份、石蠟類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.3份；光穩(wěn)定劑A 1份，光穩(wěn)定劑B 0.5份；硫酸鋇10份。按上述質(zhì)量份數(shù)配比稱取各組分后，加入高混機(jī)預(yù)混10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到熱塑性彈性體合金材料。
實(shí)施例3
一種熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數(shù)的原料組成：SEBS 10份；GPPS 89份；聚乙烯類潤滑劑0.2份、酯類潤滑劑0.3份；主抗氧劑0.1份，輔助抗氧劑0.1份；光穩(wěn)定劑A 0.2份，光穩(wěn)定劑B 0.1份。按上述質(zhì)量份數(shù)配比稱取各組分后，加入高混機(jī)預(yù)混10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到熱塑性彈性體合金材料。
實(shí)施例4
一種熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數(shù)的原料組成：SEBS 40份；GPPS 51份；苯乙烯-馬來酸酐共聚物3份；硬脂酸類潤滑劑2份、聚乙烯類潤滑劑1份、酯類潤滑劑1份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.3份；光穩(wěn)定劑A 0.8份，光穩(wěn)定劑B 0.7份。按上述質(zhì)量份數(shù)配比稱取各組分后，加入高混機(jī)預(yù)混10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到熱塑性彈性體合金材料。
實(shí)施例5
一種熱塑性彈性體合金材料，由以下以重量份數(shù)的原料組成：SEBS 30份；GPPS 60份；苯乙烯-馬來酸酐共聚物2份；硬脂酸類潤滑劑1份、聚乙烯類潤滑劑0.5份、酯類潤滑劑0.5份；主抗氧劑0.2份，輔助抗氧劑0.2份；光穩(wěn)定劑A 0.4份，光穩(wěn)定劑B 0.2份；滑石粉5份。按上述質(zhì)量份數(shù)配比稱取各組分后，加入高混機(jī)預(yù)混10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化、擠出切粒，得到熱塑性彈性體合金材料。
對比例1-3
對比例1-3的原料采用如表1所示配方，制備方法同實(shí)施例1-5一致。
實(shí)施1-5和對比例1-3的具體配方如下表1所示(按重量份數(shù))：
表1實(shí)施例和對比例配方
將上述實(shí)施例1-5及對比例1-3制得的樣品在鼓風(fēng)烘箱中于80℃干燥4小時后，用塑料注射成型機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，注塑溫度為200-220℃；將注塑好的樣條在50％的相對濕度、23℃放置至少24小時后進(jìn)行性能測試。進(jìn)行測試，其中樣條測試方法按如下方法進(jìn)行：
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度50毫米/分鐘；
彎曲性能：按ISO 178方法，試驗(yàn)速度2毫米/分鐘；
缺口沖擊強(qiáng)度：按ISO 180方法，4毫米厚的試樣，懸臂梁缺口沖擊；
耐候性按ISO 4892.2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，老化1800小時后，記錄材料的色差變化值(ΔE)和性能(缺口沖擊強(qiáng)度)保持率；
介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)(ε)：按照GB/T 5594.4-1985，測試頻率1GHz(室溫)；
實(shí)施例1-5以及對比例1-3制得的樣品的性能測試結(jié)果數(shù)據(jù)如下表2所示：
表2各樣品性能測試結(jié)果
由表2可見：本發(fā)明制備的低介電常數(shù)、高耐候性熱塑性彈性體合金材料與采用公開技術(shù)的對比例相比，不僅具有較低的介電常數(shù)和介電損耗，同時保持了優(yōu)異的耐候性能和力學(xué)性能，可以廣泛應(yīng)用于通信行業(yè)、戶外建材和園林設(shè)備領(lǐng)域。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。