SEBS/PP热塑性弹性体压缩永久变形性能的研究

2016-07-27李善良

橡胶工业 2016年6期

李善良

（广东科悦新材料有限公司，广东广州 510730）

氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）热塑性弹性体（TPE）具有较好的回弹性，无需硫化即可成型加工，安全环保，是一种理想的密封材料[1-2]。本工作研究不同因素对SEBS/聚丙烯（PP）TPE压缩永久变形性能的影响，以期为制备优质密封材料提供理论参考。

1 实验

1.1 主要原材料

SEBS，牌号6151，台橡（上海）实业有限公司产品；PP，牌号T30S，中国石油独山子石化公司产品；石蜡油，台塑石化股份有限公司产品；活性碳酸钙、重质碳酸钙和轻质碳酸钙，广东强大化工有限公司产品；乙烯丙烯酸树脂，杜邦公司产品；防老剂1010和防老剂168，中国台湾双键化工有限公司产品。

1.2 主要设备与仪器

Y2-112M-4型双螺杆挤出机，南京奥宇机械有限公司产品；C110AB78型注塑机，台富机械有限公司产品；HLX-AC型邵氏硬度计，上海六菱仪器厂产品；CMT4104型微型控制电子万能试验机，美特斯工业系统（中国）有限公司产品。

1.3 试样制备

将生胶和其他填料按配方比例加入高速混合机共混1 min，采用双螺杆挤出机制备SEBS/PP TPE，螺杆温度为210 ℃，转速为300 r min-1。

1.4 测试分析

邵尔A型硬度按照GB/T 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》进行测试；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测试，拉伸速率为500 mm min-1；压缩永久变形按照GB/T 7759.1—2015《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定第1部分：在常温及高温条件下》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 SEBS/PP并用比

SEBS/PP并用比对TPE性能的影响如图1所示。试验配方为：SEBS/PP 100，石蜡油 100，防老剂1010 0.1，防老剂168 0.2。

图1 SEBS/PP并用比对TPE性能的影响

从图1可以看出，随着SEBS/PP并用比减小，TPE的邵尔A型硬度和压缩永久变形均增大。当PP用量较小时，PP为分散相，SEBS为连续相，SEBS对TPE的压缩永久变形起主导作用；当PP用量超过25份后，TPE的压缩永久变形迅速增大，这是因为随着PP用量增大，PP由分散相变为连续相，压缩不可逆性变大，导致TPE的压缩永久变形迅速增大。

2.2 石蜡油用量

石蜡油用量对TPE性能的影响如图2所示。试验配方为：SEBS/PP 70/30，防老剂1010 0.1，防老剂168 0.2，石蜡油变量。

图2 石蜡油用量对TPE性能的影响

从图2可以看出：SEBS的相对分子质量较大，塑化困难，当石蜡油用量较小时，SEBS塑化不充分，链段运动困难，TPE拉伸强度较小，压缩永久变形较大；随着石蜡油用量增大，SEBS分子易于运动，链段形变恢复加快，TPE压缩永久变形减小；当石蜡油的用量为70份时，TPE的拉伸强度最大，压缩永久变形最小。当石蜡油的用量超过70份，SEBS分子间作用力减弱，链段之间易发生相对滑移，形变不能完全恢复，TPE的压缩永久变形增大，拉伸强度减小。

2.3 碳酸钙用量

活性碳酸钙用量对TPE性能的影响如图3所示。试验配方为：SEBS/PP 70/30，石蜡油 90，防老剂1010 0.1，防老剂168 0.2，活性碳酸钙变量。

从图3可以看出，随着活性碳酸钙用量增大，TPE的拉伸强度和压缩永久变形均减小。这是因为活性碳酸钙与体系不相容，导致胶体与活性碳酸钙的表面结合较差，在拉伸过程中，容易破坏。同时活性碳酸钙为无机填料，不会被压缩，在TPE中起到支撑作用，减少SEBS链段的滑移，减小不可逆形变，使TPE的压缩永久变形减小。

图3 活性碳酸钙用量对TPE性能的影响

填充20份3种不同种类碳酸钙的TPE压缩永久变形分别为：活性碳酸钙 20.7%，重质碳酸钙 19.8%，轻质碳酸钙 17.3%。可以看出，加入轻质碳酸钙TPE的压缩永久变形最小，加入活性碳酸钙TPE的压缩永久变形最大。这是因为经过表面处理的活性碳酸钙的堆砌体积最小，重质碳酸钙次之，而轻质碳酸钙最大。当用量相同时，轻质碳酸钙在TPE中的体积较大，起到更好的支撑作用，有效减少SEBS分子间的相对滑移，使TPE的压缩永久变形较小。

2.4 乙烯丙烯酸树脂用量

乙烯丙烯酸树脂用量对TPE压缩永久变形的影响如图4所示。试验配方为：SEBS/PP 70/30，石蜡油 90，活性碳酸钙 10，防老剂1010 0.1，防老剂168 0.2，乙烯丙烯酸树脂变量。

从图4看出，随着乙烯丙烯酸树脂用量的增大，TPE的压缩永久变形先减小后增大，当乙烯丙烯酸树脂用量为3份时，其压缩永久变形最小。这是因为乙烯丙烯酸树脂中的羧基与活性碳酸钙表面极性基团反应，使其与碳酸钙结合，减少了SEBS链段滑移，起到了更好的支撑作用，TPE的压缩永久变形减小；由于乙烯丙烯酸树脂为热塑性材料，压缩过程中发生不可逆形变，其用量过大后，导致TPE的压缩永久变形增大。