不同种类碳酸钙在SEBS弹性体中的应用

马秀峰 田蕾(吉林省石油化工设计研究院 130021)

SEBS是热塑性弹性体SBS的加氢产物，常称为氢化SBS，其主要特点是可塑性强，低收缩性，高强韧度，耐候性佳，触感佳，产品雾面佳，高耐压缩性，高止滑性，高柔韧性和耐低温性。具有制程简单，无橡胶异味，易调色等优点。因脂肪族双键已饱和，具有耐天候，紫外线，氧，臭氧和热等特点。虽然SEBS具有这些优点,，但还是不能满足某些具体的实际需要。所以在实际运用中，常将其与各种橡胶，塑料或其它填充物混炼，制成各种耐冲击，止滑，耐磨，抗压缩，耐寒之改性材料。

碳酸钙是塑料和橡胶工业中用量最大，使用最方便，价格低廉的填料。用碳酸钙填充橡胶制品不仅可以降低成本，节约原料，而且能够改善制品的耐蠕变性能，热变形温度，尺寸稳定性，成型加工性等。

本文采用重质碳酸钙对SEBS进行填充改性，并对填充体系的拉伸强度，断裂伸长率，定伸强度和压缩永久变形进行比较，得出一些有益的结果。

一、实验部分

1.主要原料与仪器

SEBS：YH-602，中国石化巴陵石油化工有限责任公司；环烷烃橡胶油：KN4010，中国石油润滑油公司；碳酸钙：市售均可；硬脂酸：工业级，上海韬胜实业有限公司；钛酸酯，铝酸酯和新型活化剂：化学级，济南圣和化工有限公司。

挤出机：SHJ同向双螺杆挤出机，南京杰恩特机电有限公司；高速混合机：SHR-10A，张家界常通机械厂；万能材料试验机：4302型，美国Instron公司；压缩变形仪：HZ-7010型，上海恒准仪器科技有限公司。

2.性能测试

拉伸强度，扯断伸长率和300%定伸强度：按 GB/T 528-1998测试；压缩永久变形：按GB/T 7759测试。

3.工艺流程

4.实验配方

(1)不同目数碳酸钙应用于弹性体

SEBS100份(充环烷烃橡胶油150份，静置2小时)，碳酸钙400份，硬脂酸5份经高混机混合后备用。

(2)硬脂酸表面活化处理的碳酸钙应用于弹性体

SEBS100份(充环烷烃橡胶油150份，静置2小时)，碳酸钙400份(与硬脂酸10份经高混机充分活化)，硬脂酸5份经高混机混合后备用。

(3)3钛酸酯活化的碳酸钙应用于弹性体

SEBS100份(充环烷烃橡胶油150份，静置2小时)，碳酸钙400份(与各种活化剂10份经高混机充分活化)，硬脂酸5份经高混机混合后备用。

二、结果与讨论

1.不同目数碳酸钙对弹性体性能的影响

从理论上讲，重钙的粒径越小，应用到弹性体中的效果越好，但在实际应用中，并非如此。表1列出不同粒径的重钙，在完全相同的造粒配方和加工工艺条件下制得，并以相同的比例添加到弹性体中，测得的各种力学性能指标。

表1 不同粒径重钙以相同填充量对SEBS弹性体力学性能的影响

从表1所列数据可以看出，重钙的粒径由400目增加到1250目，粒径越小，各种力学性能指标越好，。当粒径增加到2250目时，力学性能有所降低，这是因为碳酸钙的粒径太小，比表面积过大，表面能也越大，所以形成了团聚。团聚分子不易打散，最终填充到弹性体中的碳酸钙不是原生粒子，而是以团聚颗粒的形态分散于弹性体中，难以形成稳定的界面，使性能反而降低。

对于碳酸钙的填充效果，如从综合性价比考虑，最好选用800-1250目重钙，如单纯从价格考虑，选用400目重钙也可。需要特别注意的是目前市场销售的重钙所标示的目数，常常与实际目数不符，需要引起充分重视。

2.表面活化处理对弹性体性能的影响

碳酸钙粒子相对于弹性体来说，是极性的，与非极性的弹性体难以相容。欲使碳酸钙粒子均匀的分散到弹性体中，并能与分子链产生较强的亲和力，就需要对碳酸钙粒子表面进行活化处理。

表2列出了没有经过活化的重钙，市售活化重钙与自行活化重钙的力学性能比较，所用重钙粒径为800目，市售活化重钙和自行活化重钙所使用的表面活性剂均为硬脂酸。

表2 重钙是否活化对弹性体力学性能的影响

从表2所列数据可以看出，市售活化重钙与没有经过活化的重钙性能差别不大，而自行活化重钙的性能则有较为明显的提高。这说明将碳酸钙应用在弹性体中，表面活化处理有着重要的意义。

目前市场上出售的重钙一般都是未经活化处理的原粉，用户使用时，大多在高混机中，用表面活性剂自行进行活化处理。市售的活化重钙大多也是采用这种活化方法，但是受到活化设备和活化工艺的限制，难以达到活化要求，活化的效果并不太好。

3.不同的表面活性剂对弹性体性能的影响

目前市面上销售的表面活性剂种类很多，如硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，酸式亚磷酸酯偶联剂，铝/钛复合偶联剂和稀土偶联剂等。目前用的最多的是铝酸酯偶联剂，综合性价比较好。不同性能的偶联剂，对碳酸钙活化效果不同，同一种偶联剂对不同粒径的碳酸钙用量也不一样，粒径越小，比表面积越大，用量越多，其用量一般为碳酸钙质量的1.2-2%。

表3列出了不同表面活性剂，以同样比例活化的1250目碳酸钙填充的力学性能。

表3 不同表面活性剂处理的重钙对弹性体力学性能的影响

从表3所列数据可以看出，使用不同的表面活性剂对碳酸钙进行表面处理，对弹性体的性能影响非常之大，这说明选择合适的表面活性剂对碳酸钙的表面处理非常重要。

表1数据表明碳酸钙粒径小于2250目时，由于团聚的关系，粒径越小，效果越差。可如果采用合理的配方，选择高性能的表面活性剂和活化设备，以及先进的活化工艺，对2500目甚至5000目重钙进行活化处理，会得到非常好的效果，各项力学性能指标远超过1250目的碳酸钙，而且成品的表面光泽度也好。

三、结论

1.随着碳酸钙粒径的变小，弹性体的各种力学性能有所提升，但超过2250目时，由于团聚想象的出现，力学性能反而降低。

2.有效的活化处理可以防止团聚现象的出现，有效提高弹性体的各种力学性能。

3.使用不同的表面活性剂对碳酸钙进行处理，对弹性体的各种力学性能影响很大，所以选用合适的表面活性剂对于提高弹性体的各种力学性能意义重大。

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