SEBS共混物的力學(xué)性能研究

邢立江，張書會(huì)

(1.中國(guó)石化巴陵石化分公司合成橡膠部，湖南 岳陽(yáng) 414014；2.中國(guó)石化巴陵石化分公司物資采購(gòu)中心，湖南 岳陽(yáng) 414014)

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

SEBS(牌號(hào)YH-503T，嵌段比33/67，相對(duì)分子質(zhì)量19.5萬),巴陵石化公司。

PP(牌號(hào)140#)，巴陵石化公司；PS(牌號(hào)666D)，燕山石化公司；白油(牌號(hào)26#)、輕質(zhì)碳酸鈣(粒徑18 μm)、納米碳酸鈣(粒徑50～70 nm)、重質(zhì)碳酸鈣(粒徑3～6 μm)、滑石粉、抗氧劑等均為市售。

TE-35型雙螺桿擠出機(jī)，南京科亞實(shí)業(yè)有限公司；SK-160型開放式煉膠機(jī)、YX-50型平板硫化機(jī)，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；AG-1型橡膠拉力機(jī)，日本Shimadzu公司；GH-10型高速捏合機(jī)，北京塑料機(jī)械廠；LX-A型硬度計(jì)，上海六菱儀器廠。

1.2 SEBS共混物的制備

按一定比例稱量SEBS、白油，在高速捏合機(jī)中充分?jǐn)嚢?，待SEBS吸收好白油后加入各種填充料及其它輔料，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出物造粒干燥后用硫化機(jī)模壓成片材，即得SEBS共混物。

1.3 SEBS共混物力學(xué)性能的測(cè)試

按國(guó)標(biāo)方法分別測(cè)試SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率及硬度。

2 結(jié)果與討論

2.1 白油對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響

SEBS在應(yīng)用過程中需要加入大量填充油，以改善SEBS的加工性能，同時(shí)還能降低成本。實(shí)際使用中大多添加白油和環(huán)烷油，因?yàn)檫@兩類油價(jià)廉易得，使用方便，同時(shí)它們與SEBS中的聚丁二烯鏈段相容性好，與SEBS中的聚苯乙烯鏈段不溶解，所以加入后，SEBS共混物相分離完全，力學(xué)性能較好。26#白油對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響如圖1所示。

圖1 26#白油對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響Fig.1 Effect of 26# white mineral oil on mechanical properties of SEBS blends

從圖1可以看出，隨著白油加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度、硬度均逐漸下降，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸升高；當(dāng)白油與SEBS質(zhì)量比達(dá)到1.0∶1時(shí)，300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度的下降幅度變小。這是因?yàn)椋子驮隗w系中起著增塑劑的作用，與SEBS中的聚丁二烯鏈段相容性好，故兩者有很好的溶解性，使得聚合物之間的交聯(lián)減少，分子間的作用力減弱，共混物的柔韌性提高，扯斷伸長(zhǎng)率顯著升高，但SEBS共混物的力學(xué)性能降低。

2.2 PP對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響

加入白油后，SEBS的力學(xué)性能降低，這就需要加入適量樹脂來改善共混物的力學(xué)性能，同時(shí)兼顧產(chǎn)品特色性能需要。聚丙烯(PP)與SEBS中的聚丁二烯鏈段結(jié)構(gòu)相似，相容性好，故加入PP可以改善SEBS共混物的力學(xué)性能。在SEBS和白油均為100份的條件下，PP對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著PP加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度和硬度均逐漸升高，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸下降。這是因?yàn)?，PP是塑性的，其與SEBS中的聚丁二烯鏈段相容性好，加入PP后，共混物彈性相的體積會(huì)增大；且隨著PP加入量的增加，SEBS共混物將更多地表現(xiàn)出PP的塑性，導(dǎo)致300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度和硬度升高，扯斷伸長(zhǎng)率下降。

為了得到純度高、結(jié)晶良好、表面光滑的三水碳酸鎂晶須，控制重鎂水溶液濃度在2.75～3.39 g/L之間。

2.3 PS對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響

在SEBS中加入PS的作用與加入PP的作用大致相同。在SEBS和白油均為100份的條件下，PS對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響如圖3所示。

圖2 PP對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響Fig.2 Effect of PP on mechanical properties of SEBS blends

圖3 PS對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響Fig.3 Effect of PS on mechanical properties of SEBS blends

從圖3可以看出，隨著PS加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、硬度逐漸升高，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸降低，扯斷強(qiáng)度先降低后升高。這是因?yàn)?，PS的加入起到了補(bǔ)強(qiáng)作用，使得共混物的300%定伸應(yīng)力升高；當(dāng)PS加入量超過60份后，材料更多表現(xiàn)出苯乙烯均聚物的性能，因此扯斷強(qiáng)度快速升高。

2.4 無機(jī)填料對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響

2.4.1 無機(jī)填料種類的影響

無機(jī)填料種類對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響見表1。

表1無機(jī)填料種類對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響

Tab.1 Effect of type of inorganic filler on mechanical properties of SEBS blends

注：SEBS 100份，白油100份，PP 20份，無機(jī)填料40份。

從表1可知，加入無機(jī)填料后，SEBS共混物的扯斷強(qiáng)度降低明顯，300%定伸應(yīng)力和硬度升高。表明，無機(jī)填料能夠改善SEBS共混物的力學(xué)性能，其中，納米碳酸鈣的綜合改善效果較好，但由于其價(jià)格較高，所以下游加工一般使用重質(zhì)碳酸鈣或輕質(zhì)碳酸鈣。

2.4.2 重質(zhì)碳酸鈣加入量的影響

重質(zhì)碳酸鈣加入量對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著重質(zhì)碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力和硬度逐漸升高，扯斷強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率逐漸降低。這是因?yàn)?，隨著重質(zhì)碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的剛性增強(qiáng)，硬度相應(yīng)升高；隨著重質(zhì)碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)減少，導(dǎo)致扯斷強(qiáng)度下降。因此，在實(shí)際加工過程中，要綜合考慮制品的性能要求，選擇合適的填料種類及加入量。

3 結(jié)論

采用熔融共混法研究了白油、PP、PS和無機(jī)填料對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著白油加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度下降較快；當(dāng)白油與SEBS質(zhì)量比達(dá)到1.0∶1時(shí)，300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度的下降幅度變小；硬度、扯斷伸長(zhǎng)率卻隨著白油加入量的增加變化較大。隨

圖4 重質(zhì)碳酸鈣加入量對(duì)SEBS共混物力學(xué)性能的影響Fig.4 Effect of heavy calcium carbonate on mechanical properties of SEBS blends

著PP加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、扯斷強(qiáng)度和硬度均逐漸升高，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸下降。隨著PS加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應(yīng)力、硬度逐漸升高，扯斷伸長(zhǎng)率逐漸降低，而扯斷強(qiáng)度先降低后升高。無機(jī)填料對(duì)SEBS共混物的力學(xué)性能影響較大，應(yīng)根據(jù)制品性能要求選擇合適的填料種類及加入量，以達(dá)到SEBS最優(yōu)化的配方設(shè)計(jì)。