[发明专利]热塑性聚酯弹性体组合物及用其制造辅助弹簧的方法

说明书

本发明公开了一种热塑性聚酯弹性体组合物，包括聚酯‑聚酯嵌段共聚物和助剂，所述嵌段共聚物包括硬链段和软链段，所述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形成的重复单元构成，所述软链段由聚己内酯二元醇衍生形成。本发明还公开了用上述聚酯弹性体组合物制造运输汽车用辅助弹簧的方法。本发明通过改进热塑性聚酯弹性体组合物的组成，提高了热塑性聚酯弹性体在高温和低温环境下的物理性能，用该热塑性聚酯弹性体制造的辅助弹簧能够更好地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。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种热塑性聚酯弹性体组合物，以及将该热塑性聚酯弹性体组合物用于运输汽车的辅助弹簧的制造方法。

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，而且其结构强度高、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。因此用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，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。为此需要具有坚固交联结构的聚酯分子链的高维结构。然而，采用以商标出售的这种聚酯弹性体制得的辅助弹簧(截面形状如图1所示，成分主要包括三种：对苯二甲酸二甲酯、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等)、短链二醇(例如丁二醇、乙二醇))，在进行垂向加载试验(试验条件为：20kN～200kN，循环频率1Hz；要求是制品不出现损坏，永久变形不超过25％)时，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

本发明要解决的技术问题之一是提供一种热塑性聚酯弹性体组合物，它在高温环境下具有良好的物理特性。

为解决上述技术问题，本发明的热塑性聚酯弹性体组合物，包括聚酯-聚酯嵌段共聚物和助剂，所述嵌段共聚物包括硬链段和软链段，所述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形成的重复单元构成，所述软链段由聚己内酯二元醇衍生形成。

所述助剂包括成核剂、热稳定剂和抗氧化剂，所述成核剂优选滑石粉，添加量为1.5～2.5wt％。这样的成核剂可以更好地控制成核剂颗粒的分散性及其在弹性体中分布的均匀性，提高弹性体的结晶速度，对后续成型加工的一致性和重现性起到决定性作用。考虑到弹性体在制造辅助弹簧期间需要在熔体中停留较长时间，因此可以添加有效量的热稳定剂和抗氧化剂，热稳定剂和抗氧化剂添加量一般分别为0.5～1.5wt％。

所述硬链段与软链段的重量比为50:50～70:30，优选为65:35。这种比例合成的聚酯弹性体具有很好的弹性、强度和低温性能，并且也能很好地满足辅助弹簧的静刚度要求。