[发明专利]热塑性聚酯弹性体组合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚酯弹性体组合物；此外，本发明还涉及该热塑性聚酯弹性体组合物用于制造运输汽车的辅助弹簧。

背景技术

热塑性聚酯弹性体又称聚酯橡胶，是一类含有聚苯二甲酸烷基二醇酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。热塑性聚酯弹性体兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，并且其结构强度高、耐蠕变性好、回弹性优异、抗冲和耐弯曲疲劳、耐磨、尺寸稳定，在低温时具有柔韧性，在高温下也能保持良好的性能。因此通过热塑性聚酯弹性体制备的产品可以用作承受动态疲劳的高强度阻尼元件如汽车等交通工具的缓冲减震元件和桥梁减震块等。

商用汽车用辅助弹簧的破损机理是由于反复弯曲变形而导致材料自身发热，此时的温度使材料的物理特性降低，而产生局部的裂纹或制品严重变形。因此，耐久性优异的辅助弹簧用材料必须具有即使在高温环境下物理特性也不降低的性质，对此需要具有坚固交联结构的聚酯分子链的高维结构。然而，以商标出售的这种聚酯弹性体，其由三种成分制得，即（1）对苯二甲酸二甲酯；（2）聚乙二醇，例如聚四亚甲基醚乙二醇、聚亚乙基醚乙二醇或聚亚丙基醚乙二醇；和（3）短链二醇，如丁二醇和乙二醇，制得如附图的辅助弹簧，并进行垂向加载：20kN～200kN，循环频率1Hz，要求为制品不出现损坏，和永久变形不超过25%，试验结果为循环不足1万次就出现严重开裂现象，无法满足商用汽车的悬挂减震系统的要求。

从辅助弹簧的结构上看，其肉厚特别大，最厚为56mm，最薄为10mm，体积也很大，约为1000cm³，比较适合使用连续挤出成型，然后再切割所需尺寸的块进行加工，或者采用铸造工艺，即用熔融材料填充模具，然后在施加压力的同时进行冷却。然而这两种加工方法制得的辅助弹簧在进行负载疲劳试验时，均出现损坏或永久变形大等现象。此外，采用普通注塑方法进行加工也是可行的，不过其生产效率非常低，成型每个辅助弹簧需要三四十分钟，如果提高效率，必须投入更多机器和人力，这样也就增加了加工成本。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种全新的热塑性聚酯弹性体组合物，本发明通过改进聚酯弹性体中的组成，保证其在高温环境下物理特性不降低，并提高其性能稳定性和加工效率。该热塑性聚酯弹性体组合物用于制造运输汽车的辅助弹簧，使得其满足运输汽车的高动态载荷、低的压缩永久变形、耐久性和舒适性等苛刻要求，并且也有效的降低了辅助弹簧的加工成本。

根据实施例，本发明提供的一种热塑性聚酯弹性体组合物，其创新点在于，该热塑性聚酯弹性体组合物由聚酯硬链段、聚己内酯二元醇衍生的软链段、0.1～1.5wt%的成核剂、0.1～2wt%的抗氧化剂组成，硬链段由至少一种亚烷基二醇和至少一种芳香族二元羧酸衍生的重复单元形成，硬链段与软链段的重量比为60：40～90：10；成核剂为粒径0.01～20微米的滑石粉；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧化剂的混合物。

根据实施例，本发明前述热塑性聚酯弹性体组合物中，软链段为由ε-己内酯和起始剂为乙二醇、丁二醇或新戊二醇经开环聚合而成的聚己内酯二元醇组成，聚己内酯二元醇的数均分子量为500～20000，优选为5000～20000，其优点是改善了低温下的性能而又保持了高温下的性质。

根据实施例，本发明前述热塑性聚酯弹性体组合物中，亚烷基二醇优选2～4个碳原子，如乙二醇、丙二醇和丁二醇，更优选1，4-丁二醇。而合适的芳香族二元羧酸则优选对苯二甲酸，这样所得到的硬链段由对苯二甲酸丁二醇酯作为重复单元形成，使得聚酯-聚酯嵌段共聚物具有良好的加工性以及优异的耐热性和耐化学性。

根据实施例，本发明前述热塑性聚酯弹性体组合物中，热塑性聚酯弹性体组合物的硬度在邵氏D50与D60之间。此硬度范围的共聚物通常使得根据调整嵌段共聚物中的软链段和硬链段的比例而得到的辅助弹簧在低温性能、强度和弹性之间达到良好的平衡。

根据实施例，本发明前述热塑性聚酯弹性体组合物中，热塑性聚酯弹性体组合物的熔融指数为0.5～1.5g/10min（测试条件：230℃，2.16kg负荷），更优选0.5～1.5g/10min。

根据实施例，本发明前述热塑性聚酯弹性体组合物中，硬链段由对苯二甲酸丁二醇酯作为重复单元形成的，数均分子量为10000～40000。