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、環保、彈性好的特點，在日常生活和生產中被廣泛使用[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構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），上海臺橡實業有限公司產品；PP，牌號CJS700，中國石化茂名石化分公司產品；環烷油，牌號KN4006，中國石油克拉瑪依石化分公司產品；石蠟油，牌號150N，臺塑石化股份有限公司產品；聚醚酰胺，英國禾大化工公司產品；抗氧劑1010和168，中國臺灣雙鍵化工有限公司產品。

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品；C110AB78型注塑機，臺富機械有限公司產品；CMT4104型微型控制電子萬能試驗機，美斯特工業系統（中國）有限公司產品；YHK50型鼓風干燥箱，東莞市速航自動化設備有限公司產品；S-4800型掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立公司產品；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，采用環烷油的TPE的表面電阻率比采用石蠟油的TPE低近1個數量級。由于環烷油具有環烷結構，電子云密度較大，環烷油和聚醚酰胺共同形成導電網絡，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絡，當聚醚酰胺用量達到臨界點時，形成導電網絡，TPE的表面電阻率迅速減小，隨著聚醚酰胺用量繼續增大，導電網絡增強，但因網絡結構已經形成，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，經過擦拭水洗，TPE的表面電阻率變化不大，具有優異的抗靜電穩定性，說明聚醚酰胺不會因水洗擦拭而影響抗靜電效果，是優良的永久型抗靜電材料。

3 結論

（1）環烷油能提高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）經水洗擦拭后，添加聚醚酰胺的TPE具有優異的抗靜電穩定性。