SEBS儿童地垫专用料的性能研究

严绍敏

（中国石化巴陵分公司，湖南岳阳 414014）

目前市场上儿童地垫按款式可分为拼接式和整体式；按材质分主要包括聚乙烯（PE）、乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）两类。PE和EVA这两种原材料本身环保无毒，但在生产过程中为了能够使塑料发泡、降低生产成本、增加塑料产品的柔韧性使其不易断裂，均加入了甲酰胺。甲酰胺是一种溶剂，常被用作还原剂和工业化学品。PONY谱尼测试集团玩具测试专家介绍，甲酰胺进入动物体内，会降低其生殖能力和幼崽的存活率，对于儿童的伤害是不可逆的[1]。另外，甲酰胺在高温环境下会释放出氨气，对眼睛、皮肤黏膜也会造成伤害。氢化苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）具有较好的柔韧性和物理力学性能，加工过程无需加入甲酰胺，因此，安全、环保、无毒的SEBS儿童地垫具有较好的市场前景。巴陵分公司橡胶部以SEBS与聚丙烯（PP）为原料，加入白油及钙粉（CaCO3）等助剂研究开发了儿童地垫专用料，采用注塑成型工艺，制成环保、安全的SEBS儿童地垫。文章主要研究了聚丙烯种类、不同标号白油及钙粉的加入量等配方对儿童地垫性能的影响。

1 实验

1.1 原材料

燕山石化公司生产均聚K8003 PP、共聚C4902 PP；巴陵石化公司生产SEBS；白油15#，22#，26#，32#；钙粉。

1.2 设备

SK-160开放式炼胶机、AG-1橡胶拉力机、LX-A硬度计、YX-50平板硫化机、双螺杆挤出机。

1.3 试样制备及性能测试

1.3.1 试样制备

按比例称取一定质量的PP、SEBS（质量比为65∶35，将每100 g SEBS和PP的混合料视为一个单位）、白油、钙粉，放入搪瓷桶中，搅拌均匀；将混合料用双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出机温度控制在180~220℃；将粒料用注塑机进行注塑成型，制成儿童地垫，注塑机温度控制在180~220℃。取少量粒料用开炼机进行塑炼，再用平板硫化机进行硫化，制成儿童地垫专用料试样。取专用料制成硫化片，作为分析试样。

1.3.2 性能测试

力学性能：将硫化样片按标准GB/T 528—1992中的方法，用拉力机进行测试。

熔融指数：按标准ASTM D 1238，测试条件200℃，2.16 kg下测试。

硬度：按JB/T 7757.2—2006方法，采用邵氏A型硬度计进行测试。

2 结果与讨论

2.1 儿童地垫专用料的性能指标要求

儿童地垫需具有一定的强度，在撞击时能有效保护儿童；同时，儿童地垫需要具有一定的柔软度，在儿童受到撞击时有较好的缓冲作用，避免二次伤害。其物理力学性能指标见表1。

表1 儿童地垫性能指标

2.2 白油对儿童地垫专用料性能的影响

2.2.1 白油种类对儿童地垫性能的影响

取一定量SEBS、PP混合，每单位混合物加入85 g白油和65 g的钙粉制成混合料。分别采用不同标号的白油与SEBS、PP、钙粉制成儿童地垫专用料。考察白油种类对专用料性能的影响，结果见表2。

由表2可知，随着白油标号的增加，儿童地垫专用料的强度、硬度略有增加，熔融指数降低。

表2 白油种类对儿童地垫专用料性能的影响

不同标号的白油稠度不同。标号增大，稠度增大，闪点也相应更高。采用标号较小白油，能更好地改善儿童地垫的加工流动性，但物理力学性能无法满足要求。同时由于闪点低，在加工过程中容易挥发，造成空气污染，也存在一定的安全隐患。综合考虑儿童地垫专用料的加工流动性和物理力学性能，最终确定采用26#白油。

2.2.2 白油的加入量对儿童地垫专用料性能的影响

调整26#白油的加入量，考察白油的加入量对儿童地垫专用料性能的影响，结果见表3。

由表3可知，增大26#白油的加入量，儿童地垫专用料的熔融指数增大，强度、硬度下降。

表3 白油的加入量对儿童地垫专用料性能的影响

加入26#白油能较好地改善儿童地垫专用料的加工流动性、降低生产成本，但随着白油加入量的增加，儿童地垫专用料的物理力学性能下降。综合考虑儿童地垫物理力学性能、加工流动性等各项性能要求，最终确定白油的加入量为每单位85 g。

2.3 聚丙烯对儿童地垫专用料性能的影响

2.3.1 聚丙烯种类对儿童地垫性能的影响

分别采用共聚C4902 PP和均聚K8003 PP制成儿童地垫专用料，主要考察聚PP的种类对儿童地垫性能的影响，结果见表4。

由表4可知，采用均聚聚丙烯时儿童地垫专用料较采用共聚聚丙烯儿童地垫专用料强度大、硬度大、变形大、熔融指数大；伸长率小。这是因为均聚PP较共聚PP具有较为完整的结晶结构，强度高、硬度大、流动性佳，但用于制作儿童地垫时，硬度大、变形大，满足不了儿童地垫对弹性的要求，同时硬度大影响了使用安全性和舒适性。采用无规共聚PP制作儿童地垫专用料能较好地满足儿童地垫物理力学性能、加工流动性、弹性等各项性能要求，因此，最终确定选用共聚C4902 PP作为儿童地垫专用料的主要原料。

表4 聚丙烯种类对儿童地垫性能的影响

2.3.2 聚丙烯加入量对儿童地垫专用料性能的影响

调整共聚C4902 PP的加入量，考察PP加入量对儿童地垫性能的影响，结果见表5。

由表5可知，增加C4902 PP的加入量，儿童地垫专用料的强度、硬度、熔融指数、永久变形均增大、伸长率下降。

表5 PP加入量对儿童地垫专用料性能的影响

增大PP加入量，较好地改善了儿童地垫专用料的加工流动性和物理力学性能，但加入量过多时，儿童地垫的硬度增大、弹性差，影响儿童地垫使用的安全性和舒适性；同时，制品变形增大，尺寸稳定性差。因此，最终确定PP加入量为每单位35 g。

2.4 钙粉的加入量对儿童地垫专用料性能的影响

调整钙粉的加入量，制成相应的儿童地垫，考察钙粉加入量对儿童地垫性能的影响，结果见表6。

由表6可知，增加钙粉的加入量，儿童地垫专用料的强度、伸长率、熔融指数均下降，硬度增大。

表6 钙粉的加入量对儿童地垫专用料性能的影响

钙粉成本低，加入钙粉大大降低了儿童地垫的生产成本，同时提高了儿童地垫的尺寸稳定性。但加入量过高时，制品的物理力学性能差；同时，钙粉密度大降低了制品的轻便性。因此，最终确定钙粉的加入量为每单位65 g。

2.5 SEBS 儿童地垫专用料的性能

称取一个单位的SEBS和PP的混合料，再加入26#白油85 g及钙粉65 g制得SEBS儿童地垫的专用料。混合均匀后，用双螺杆挤出。取少量专用料样品进行物理力学性能测试，结果见表7。

表7 SEBS儿童地垫性能

由表7可知，采用SEBS和pp为主要原材料，加入适量的26#白油和钙粉，制得的儿童地垫性能较好，能满足儿童地垫的各项性能指标。

3 结论

1）采用不同标号的白油制得的儿童地垫性能不同。加入标号较小的白油，制得的儿童地垫专用料的物理力学性能差、加工过程容易挥发。用26#白油制得的儿童地垫专用料在SEBS与PP等共混料中加入26#白油，制得的儿童地垫专用料具有较好的物理力学性能和加工性能，加入量为每单位85 g。

2）采用共聚C4902 PP较采用均聚k8003 PP制得的儿童地垫专用料具有更好的物理力学性能、加工流动性、弹性等性能，能较好地满足儿童地垫要求。增加PP的加入量能较好的改善儿童地垫的加工性能和硬度。加入量过多，儿童地垫的硬度过大，变形大，尺寸稳定性差，PP加入量应适量。

3）钙粉密度大，成本低，在SEBS与C4902 PP混合物中加入一定量钙粉，制得的儿童地垫成品尺寸稳定性好、使用方便。钙粉成本低，可降低儿童地垫的生产成本，钙粉的加入量为每单位65 g。

4）以SEBS与共聚C4902 PP为主要原料，加入适量的26#白油和钙粉，制得的儿童地垫专用料性能较好，能满足儿童地垫的各项性能要求。