国产SEBS共混性能研究

SEBS共混性能研究1SEBS共混性能研究摘要：本文通过对国产SEBS与不同树脂、填料进行共混改性试验，研究了树脂和填料加入对共混料硬度、拉伸强度、扯断伸长率、流动性能影响，得到了不同树脂、填料影响混合料的变化规律，为用户使用国产SEBS提供基础数据。关键词：SEBS、树脂、共混、改性、评价前言热塑性弹性体的SEBS是由SBS氢化而得，SBS氢化后结构变成聚苯乙烯（S）-聚乙烯（E）-聚丁烯（B）-聚苯乙烯（S），故简称为SEBS，其性能除了具有优异的耐老化性能外，还具有较好的力学性能，在伸长率为0%—150%范围内甚至超过了硫化橡胶，因此应用广泛。SEBS自壳牌公司于1972年工业化以来，目前世界范围产销量约15—20万吨。SEBS是一种极有前途的热塑性弹性体。2002年巴陵石化公司SEBS中试装置成功投产，填补国内SEBS生产空白，为万吨级工业装置提供了基础。本文对国产SEBS和不同树脂、填料共混改性性能及影响进行分析，为用户了解、使用国产SEBS提供参考。1.实验部分1.1主要原料：名称牌号原料特性生产厂家SEBSYH502S/B=30/70巴陵石化合成橡胶事业部PP5型粉料熔体流动速率：8克/10分钟天津联合化工厂PA6分子量：58000DSM公司MA-g-SEBS接枝率2％自制镁盐晶须直径1.0μm,长10-18μm江苏山达化工有限公司玻璃纤维直径12μm重庆复合国际碳酸钙2200目（7μm）名山明星实业公司白矿油PS白油克拉玛依石油研究院提供1.2工艺流程：Fig1图1样品制备工艺流程1.3性能测试：1.3.1硬度硬度测试采用邵A硬度，按GB/T6031-1998进行低速混合SEBS填充油PP填料等干混料高速混合双螺杆造粒注塑制样检测SEBS共混性能研究21.3.2拉伸性能拉伸强度、扯断伸长率测试按GB/T528-1998在日本岛津AG-10TA电子万能材料试验机上进行2.结果与讨论2.1改性树脂对混合料性能影响SEBS中加入改性树脂可以改善混合料的强度，耐热性能以及加工流动性，是SEBS混合料中重要的组成部分。PP与EB链段可以完全相容，是SEBS的理想改性树脂。在本实验中，我们主要选择PP作为研究对象，同时也考察了以PA作为改性树脂，以对比极性树脂对SEBS的作用效果。其中，SEBS/PA混合料采用马来酸酐接枝SEBS作为相容剂。Table1EffectofDifferentResinontheSEBSCompound*表1不同树脂对SEBS共混料的影响性能PPPA硬度（ShaoA）8892拉伸强度（MPa）6.6413.3断裂伸长率（％）400270老化处理130℃×48H硬度（ShaoA）9094拉伸强度（MPa）6.8511.87断裂伸长率（％）430173*：SEBS（YH502）：100；Oil：120；Resin：70根据试验结果看出，不同种类的改性树脂对混合料的作用效果是完全不一样的：采用PP作为改性树脂，由于相互之间的相容性很好，所以断裂伸长率较高，而PA由于相容性问题，表现为断裂伸长率较低。图2和图3为不同改性树脂改性SEBS混合料的脆断面SEM照片，根据照片我们也可以看出，尼龙与弹性体之间的相容性并不很好，出现了明显的分层现象，这说明PA相与SEBS相之间的结合力很弱，虽然加入了马来酸酐接枝SEBS作为相容剂，但并未从根本上解决PA相与SEBS相之间的界面问题。我们分析，造成此现象的原因可能在于：由于PA是以岛状结构分布在EB基体中，而MA-g-SEBS中，马来酸酐接枝于EB链段之上，并且在加工过程中由于剪切作用而富集于表面，使得PA与MA-g-SEBS之间不能有效接触，从而导致PA相与SEBS相之间的结合力很弱，表现为共混物性能，特别是伸长率较低。SEBS共混性能研究3（A）纵向（B）横向Fig2SEMPhotoofPPModifiedSEBSCompound图2PP改性SEBS混合料的SEM照片（A）纵向（B）横向Fig3SEMPhotoofPAModifiedSEBSCompound图3PA改性SEBS混合料的SEM照片根据图2则可以看出PP改性SEBS混合料则没有出现分层现象，说明体系具有良好的相容性。2.2PP加入量对混合料性能影响在SEBS混合料中加入PP，可以改善混合料的强度和流动性，提高混合料硬度。在试验中，我们通过改变PP的用量，考察了混合料性能随PP用量的变化的规律，其实验结果如图所示。SEBS共混性能研究402040608010020406080100:老化前:老化后硬度(ShaoA)PP含量(phr)（A）0204060801000246810:老化前:老化后拉伸强度(MPa)PP含量(phr)（B）020406080100300400500600700:老化前:老化后断裂伸长率(%)PP含量(phr)（C）SEBS共混性能研究5020406080100012345MI(g/10min)ContentofPP(phr)（D）Fig4InfluenceofPPContentOnthePropertiesofSEBSCompound图4PP含量对SEBS共混料的影响根据图4，我们可以看出，PP用量变化符合改性树脂对弹性体性能影响变化的一般规律，图4（A）显示出，PP含量越大，材料的硬度越大；图4（B）显示出，随着PP用量的增加，混合料的拉伸强度提高；图4（C）显示出，随着PP的用量越高，混合料的断裂伸长率越小；图4（D）显示出，随着PP用量的增加，混合材料的熔体指数变大。结果显示：PP用量的增加提高了SEBS的刚性和流动性，降低了韧性。老化后混合料的综合性能均有所上升。2.3填料对混合料性能影响2.3.1不同品种填料对混合料性能影响填料一般都是对聚合物呈惰性，呈粉末或纤维状的无机或有机材料。配制SEBS混合料时加入填料的目的是改善混合料的成型加工性能，提高混合料的某些性能，赋予混合料新的性能和降低成本。填料的大小和表面状况对混合料性能有一定影响，球状、立方体状的通常可以提高成型加工性能，但机械强度差，而鳞片状的则相反。加入填料后也有缺点，如粉状填料常使混合料的拉伸和撕裂强度、耐低温性下降；大量加入时使成型加工性能和表面光泽下降，故应合理的筛选品种、规格和加入量。目前，在聚合物填充体系中所使用的填料体系主要有两大类：普通的球形填料，比如CaCO3，还有就是具有高纵横比的填料比如玻璃纤维、云母等。在本实验中，我们选取了几种具有代表性的填料：CaCO3、玻璃纤维以及无机镁盐晶须进行了比较，其结果如表2所示。Table2EffectofDifferentFillerontheSEBSCompound*表2不同填料对SEBS共混料的影响性能CaCO3玻璃纤维无机镁盐晶须MI（g/10min）0.670.670.51硬度（ShaoA）567060PP含量（phr）熔体指数（10g/min）SEBS共混性能研究6拉伸强度（MPa）3.462.622.91断裂伸长率（％）460403407老化处理130℃×48H硬度（ShaoA）567062拉伸强度（MPa）5.133.623.91断裂伸长率（％）598480533*：SEBS（YH502）：100；Oil：120；Filler：100（A）纵向（B）横向Fig5SEMPhotoofCaCO3FilledSEBSCompound图5CaCO3填充SEBS混合料的SEM照片（A）纵向（B）横向Fig6SEMPhotoofGlassFiberFilledSEBSCompound图6玻璃纤维填充SEBS混合料的SEM照片（A）纵向（B）横向SEBS共混性能研究7Fig7SEMPhotoofMsOHFilledSEBSCompound图7镁盐晶须填充SEBS混合料的SEM照片根据表2和图5～7我们可以看出：不同种类的填充剂对混合料性能的影响是完全不一样的。采用CaCO3的混合料具有较好的强度、伸长率以及较低的硬度，而高纵横比的填料玻璃纤维以及镁盐晶须的强度反而降低，这与一般聚合物的填充规律相反。根据SEM照片分析，我们可以看出：CaCO3在SEBS基体中分布均匀，而且两相之间的界面十分模糊，颗粒的包裹很好，相比之下，虽然玻璃纤维以及镁盐晶须的分布比较均匀，但填料的表面十分光滑，说明基体对填料的包裹状态不好，这就是造成混合料强度下降的主要原因。如果要提高玻璃纤维以及镁盐晶须填充SEBS混合料的强度，必须有针对性地选择填料处理体系才能达到理想的效果。此外，填料体系的改变对混合料的流动性影响差别不大，只是采用镁盐晶须改性的混合料，由于镁盐晶须的堆密度小，体积大，从而导致混合料的流动性略有下降。2.3.2不同用量的填料对混合料性能影响填料用量的改变对混合料性能的影响如图8所示。所用的填料为CaCO3。40801201602005055606570:老化前:老化后硬度(ShaoA)填料含量(phr)（A）408012016020002468:老化前:老化后拉伸强度(MPa)填料含量(phr)（B）SEBS共混性能研究84080120160200240300400500600700:老化前:老化后扯断伸长率（%）填料含量(phr)（C）40801201602000.00.51.01.52.0熔体指数(g/10min)填料含量(phr)（D）Fig8InfluenceofFillerContentOnthePropertiesofSEBSCompound图8填充量对SEBS混合料性能的影响根据试验结果，我们可以看出：填料用量的改变对SEBS混合料性能的影响具有极强的规律性：随着填料用量的增加，混合料的硬度呈线性略为增加，拉伸强度基本保持不变，断裂伸长率稍有下降，流动性的变化也不大。这说明虽然填料用量由40％（phr）增加到200％（phr），但混合料的性能变化并不十分明显，这将有利于根据产品成本和比重的要求在较大的范围内调整填料的用量。3.结论3.1.在SEBS中加入改性树脂PP可提高其拉伸强度及硬度，改善其流动性，但相应的断裂伸长率会减小。尼龙与SEBS的相容性不好，虽加入有MA-g-SEBS但增容效果并不明显，反映出SEBS混合料的拉伸强度和硬度提高，但断裂伸长率急剧减小。3.2.在填料品种选择上，采用CaCO3的混合料具有较好的强度、伸长率以及较低的硬度，而高纵横比的填料玻璃纤维以及镁盐晶须的强度反而降低；采用CaCO3为填料时，其用量SEBS共混性能研究9虽由40％（phr）增加到200％（phr），但混合料的性能变化并不十分明显。摘要译文：AnalysisonrheologicalpropertyofHome-madeSEBSChenhailongZhouLiaoyuanYeQiang(SyntheticRubberPlantBalingPetrochemcalCo.Ltd.)Chenjun(PolymerMaterialsDepartmentofScienceandEngineering,SichuanUninversity)