聚醚酰胺對SEBS/PP熱塑性彈性體抗靜電性能的影響

李善良

（廣東科悅新材料有限公司，廣東 廣州 510730）

氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）是一種無需硫化即可塑化成型加工的高分子材料，具有安全、環(huán)保、彈性好的特點，在日常生活和生產(chǎn)中被廣泛使用[1-3]。SEBS作為一種電絕緣材料，在使用過程中表面會產(chǎn)生靜電荷積累，影響其使用，因此需對其表面進行抗靜電處理，防止事故發(fā)生。

在聚合物中加入抗靜電劑能有效降低材料的表面電阻率，導電炭黑是最常用的抗靜電劑，但是只能用于制作黑色制品。有機抗靜電劑按化學結(jié)構(gòu)可分為表面活性劑和高分子永久型抗靜電劑，表面活性劑應(yīng)用最為廣泛，但只能提供暫時性抗靜電性能，永久型抗靜電劑是近年來研究開發(fā)的熱點。

本工作通過熔融共混方法在SEBS/聚丙烯（PP）熱塑性彈性體（TPE）中加入永久型抗靜電劑聚醚酰胺，研究其對TPE材料抗靜電性能和拉伸強度的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

SEBS（牌號6151）和相容劑SEBS-g-MAH（馬來酸酐接技SEBS，牌號7131），上海臺橡實業(yè)有限公司產(chǎn)品；PP，牌號CJS700，中國石化茂名石化分公司產(chǎn)品；環(huán)烷油，牌號KN4006，中國石油克拉瑪依石化分公司產(chǎn)品；石蠟油，牌號150N，臺塑石化股份有限公司產(chǎn)品；聚醚酰胺，英國禾大化工公司產(chǎn)品；抗氧劑1010和168，中國臺灣雙鍵化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 基本配方

試驗基本配方為：SEBS 70，PP 30，抗氧劑1010 0.15，抗氧劑168 0.3。

1.3 主要設(shè)備和儀器

Y2-112M-4型雙螺桿擠出機，南京奧宇機械有限公司產(chǎn)品；C110AB78型注塑機，臺富機械有限公司產(chǎn)品；CMT4104型微型控制電子萬能試驗機，美斯特工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司產(chǎn)品；YHK50型鼓風干燥箱，東莞市速航自動化設(shè)備有限公司產(chǎn)品；S-4800型掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立公司產(chǎn)品；VICTOR 385型表面電阻測試儀，深圳市驛生勝利科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

將聚醚酰胺在80 ℃鼓風干燥箱中干燥4 h去掉水分后，將其和SEBS，PP等加入高速攪拌機中共混2 min，采用雙螺桿擠出機擠出造粒，螺桿溫度為200 ℃，轉(zhuǎn)速為300 r·min-1。將得到的TPE粒子在70 ℃鼓風干燥箱中干燥4 h，使用注塑機注塑制備啞鈴形和圓形試樣，注塑溫度為180 ℃。

1.5 性能測試

（1）表面電阻率按照GB/T 1410—2006進行測試，測試溫度為25 ℃，相對濕度為25%。

（2）用液氮淬斷試樣，對斷面進行噴金處理，用SEM分析斷面形貌，測試電壓為15 kV。

（3）拉伸性能按照GB/T 528—2009進行測試，拉伸速率為500 mm·min-1。

（4）耐水洗性能測試使用脫脂棉將試樣在蒸餾水中每天擦拭100次，共5天，每天換水一次，然后將試樣在80 ℃鼓風干燥箱中干燥4 h，測試其表面電阻率。

2 結(jié)果與討論

2.1 油種類對TPE表面電阻率的影響

試驗配方為：環(huán)烷油KN4006或石蠟油150N 70，聚醚酰胺 22，其他組分和用量同基本配方。

添加環(huán)烷油KN4006和石蠟油150N的TPE的表面電阻率分別為6.3×1010和4.5×1011Ω。

由此可見，在相同油用量下，采用環(huán)烷油的TPE的表面電阻率比采用石蠟油的TPE低近1個數(shù)量級。由于環(huán)烷油具有環(huán)烷結(jié)構(gòu)，電子云密度較大，環(huán)烷油和聚醚酰胺共同形成導電網(wǎng)絡(luò)，從而降低TPE的表面電阻率。

2.2 聚醚酰胺用量對TPE性能的影響

試驗配方為：環(huán)烷油KN4006 70，聚醚酰胺變量，其他組分和用量同基本配方。

聚醚酰胺對TPE表面電阻率和拉伸強度的影響如圖1所示，Rs為表面電阻率。

圖1 聚醚酰胺用量對TPE性能的影響

從圖1可以看出，隨著聚醚酰胺用量的增大，TPE的表面電阻率不斷減小，當聚醚酰胺用量為22份時，TPE的表面電阻率達到6.3×1010Ω，比未添加聚醚酰胺的TPE低3個數(shù)量級，滿足抗靜電的需求。其原因是聚醚酰胺中聚醚鏈段的醚氧原子具有傳遞電荷的作用，而且聚酰胺和聚醚鏈段都為親水基團，能吸附空氣中的水分形成導電性水層，降低TPE的表面電阻率。當聚醚酰胺用量較小時，不能在基體中建立導電網(wǎng)絡(luò)，當聚醚酰胺用量達到臨界點時，形成導電網(wǎng)絡(luò)，TPE的表面電阻率迅速減小，隨著聚醚酰胺用量繼續(xù)增大，導電網(wǎng)絡(luò)增強，但因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，表面電阻率變化有減小趨勢。

從圖1還可以看出，隨著聚醚酰胺用量增大，TPE的拉伸強度先降低后升高，當聚醚酰胺用量較小時，由于其與SEBS/PP TPE不相容，導致TPE的拉伸強度較低，隨著聚醚酰胺用量的增大，由于聚醚酰胺的強度較大，提高了TPE的拉伸強度。

2.3 相 容劑SEBS-g-MAH用量對TPE性能的影響

試驗配方為：環(huán)烷油KN4006 70，聚醚酰胺22，相容劑SEBS-g-MAH 變量，其他組分和用量同基本配方。

相容劑SEBS-g-MAH用量對TPE表面電阻率和拉伸強度的影響如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著相容劑SEBS-g-MAH用量的增大，TPE的表面電阻率逐漸減小，當相容劑用量增大到7份時，TPE的表面電阻率最小，繼續(xù)增大相容劑用量，聚醚酰胺的含量相對降低，TPE的表面電阻率增大，抗靜電性能下降。

從圖2還可以看出，隨著相容劑SEBS-g-MAH用量的增大，TPE的拉伸強度呈增大趨勢。

圖2 相容劑SEBS-g-MAH用量對TPE性能的影響

不同相容劑SEBS-g-MAH用量TPE的SEM照片如圖3所示。

從圖3可以看出，相容劑SEBS-g-MAH的加入提高了聚醚酰胺在TPE中的分散性，從而增大了TPE的拉伸強度。

圖3 不同相容劑SEBS-g-MAH用量TPE的SEM照片

2.4 TPE的耐水洗性能

試驗配方為：環(huán)烷油KN4006 70，聚醚酰胺22，相容劑SEBS-G-MAH 7，其他組分和用量同基本配方。

TPE經(jīng)水洗0～5天后的表面電阻率分別為7.94×109，7.96×109，7.94×109，7.91×109，7.92×109和7.91×109Ω。由此可見，經(jīng)過擦拭水洗，TPE的表面電阻率變化不大，具有優(yōu)異的抗靜電穩(wěn)定性，說明聚醚酰胺不會因水洗擦拭而影響抗靜電效果，是優(yōu)良的永久型抗靜電材料。

3 結(jié)論

（1）環(huán)烷油能提高SEBS/PP TPE的抗靜電性能，當聚醚酰胺用量達到22份時，TPE具有抗靜電性能。

（2）相容劑SEBS-g-MAH能提高聚醚酰胺與SEBS/PP材料的相容性，減小聚醚酰胺的分散尺寸，提高TPE的拉伸強度。

（3）經(jīng)水洗擦拭后，添加聚醚酰胺的TPE具有優(yōu)異的抗靜電穩(wěn)定性。