SEBS共混物的力學性能研究

邢立江，張書會

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

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

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

PP(牌號140#)，巴陵石化公司；PS(牌號666D)，燕山石化公司；白油(牌號26#)、輕質碳酸鈣(粒徑18 μm)、納米碳酸鈣(粒徑50～70 nm)、重質碳酸鈣(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，南京科亞實業有限公司；SK-160型開放式煉膠機、YX-50型平板硫化機，上海雙翼橡塑機械有限公司；AG-1型橡膠拉力機，日本Shimadzu公司；GH-10型高速捏合機，北京塑料機械廠；LX-A型硬度計，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，在高速捏合機中充分攪拌，待SEBS吸收好白油后加入各種填充料及其它輔料，用雙螺桿擠出機擠出，擠出物造粒干燥后用硫化機模壓成片材，即得SEBS共混物。

1.3 SEBS共混物力學性能的測試

按國標方法分別測試SEBS共混物的300%定伸應力、扯斷強度、扯斷伸長率及硬度。

2 結果與討論

2.1 白油對SEBS共混物力學性能的影響

SEBS在應用過程中需要加入大量填充油，以改善SEBS的加工性能，同時還能降低成本。實際使用中大多添加白油和環烷油，因為這兩類油價廉易得，使用方便，同時它們與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，力學性能較好。26#白油對SEBS共混物力學性能的影響如圖1所示。

圖1 26#白油對SEBS共混物力學性能的影響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%定伸應力、扯斷強度、硬度均逐漸下降，扯斷伸長率逐漸升高；當白油與SEBS質量比達到1.0∶1時，300%定伸應力、扯斷強度的下降幅度變小。這是因為，白油在體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減少，分子間的作用力減弱，共混物的柔韌性提高，扯斷伸長率顯著升高，但SEBS共混物的力學性能降低。

2.2 PP對SEBS共混物力學性能的影響

加入白油后，SEBS的力學性能降低，這就需要加入適量樹脂來改善共混物的力學性能，同時兼顧產品特色性能需要。聚丙烯(PP)與SEBS中的聚丁二烯鏈段結構相似，相容性好，故加入PP可以改善SEBS共混物的力學性能。在SEBS和白油均為100份的條件下，PP對SEBS共混物力學性能的影響如圖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%定伸應力、扯斷強度和硬度均逐漸升高，扯斷伸長率逐漸下降。這是因為，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增大；且隨著PP加入量的增加，SEBS共混物將更多地表現出PP的塑性，導致300%定伸應力、扯斷強度和硬度升高，扯斷伸長率下降。

為了得到純度高、結晶良好、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SEBS共混物力學性能的影響

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SEBS共混物力學性能的影響如圖3所示。

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

圖3 PS對SEBS共混物力學性能的影響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%定伸應力、硬度逐漸升高，扯斷伸長率逐漸降低，扯斷強度先降低后升高。這是因為，PS的加入起到了補強作用，使得共混物的300%定伸應力升高；當PS加入量超過60份后，材料更多表現出苯乙烯均聚物的性能，因此扯斷強度快速升高。

2.4 無機填料對SEBS共混物力學性能的影響

2.4.1 無機填料種類的影響

無機填料種類對SEBS共混物力學性能的影響見表1。

表1無機填料種類對SEBS共混物力學性能的影響

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，無機填料40份。

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

2.4.2 重質碳酸鈣加入量的影響

重質碳酸鈣加入量對SEBS共混物力學性能的影響如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著重質碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應力和硬度逐漸升高，扯斷強度和扯斷伸長率逐漸降低。這是因為，隨著重質碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的剛性增強，硬度相應升高；隨著重質碳酸鈣加入量的增加，SEBS共混物的交聯結構減少，導致扯斷強度下降。因此，在實際加工過程中，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 結論

采用熔融共混法研究了白油、PP、PS和無機填料對SEBS共混物力學性能的影響。結果表明：隨著白油加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應力、扯斷強度下降較快；當白油與SEBS質量比達到1.0∶1時，300%定伸應力、扯斷強度的下降幅度變小；硬度、扯斷伸長率卻隨著白油加入量的增加變化較大。隨

圖4 重質碳酸鈣加入量對SEBS共混物力學性能的影響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%定伸應力、扯斷強度和硬度均逐漸升高，扯斷伸長率逐漸下降。隨著PS加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸應力、硬度逐漸升高，扯斷伸長率逐漸降低，而扯斷強度先降低后升高。無機填料對SEBS共混物的力學性能影響較大，應根據制品性能要求選擇合適的填料種類及加入量，以達到SEBS最優化的配方設計。