SEBS/PP熱塑性彈性體壓縮永久變形性能的研究

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）熱塑性彈性體（TPE）具有較好的回彈性，無需硫化即可成型加工，安全環(huán)保，是一種理想的密封材料[1-2]。本工作研究不同因素對SEBS/聚丙烯（PP）TPE壓縮永久變形性能的影響，以期為制備優(yōu)質(zhì)密封材料提供理論參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

SEBS，牌號6151，臺橡（上海）實業(yè)有限公司產(chǎn)品；PP，牌號T30S，中國石油獨山子石化公司產(chǎn)品；石蠟油，臺塑石化股份有限公司產(chǎn)品；活性碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣，廣東強大化工有限公司產(chǎn)品；乙烯丙烯酸樹脂，杜邦公司產(chǎn)品；防老劑1010和防老劑168，中國臺灣雙鍵化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備與儀器

Y2-112M-4型雙螺桿擠出機，南京奧宇機械有限公司產(chǎn)品；C110AB78型注塑機，臺富機械有限公司產(chǎn)品；HLX-AC型邵氏硬度計，上海六菱儀器廠產(chǎn)品；CMT4104型微型控制電子萬能試驗機，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司產(chǎn)品。

1.3 試樣制備

將生膠和其他填料按配方比例加入高速混合機共混1 min，采用雙螺桿擠出機制備SEBS/PP TPE，螺桿溫度為210 ℃，轉(zhuǎn)速為300 r min-1。

1.4 測試分析

邵爾A型硬度按照GB/T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》進行測試；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》進行測試，拉伸速率為500 mm min-1；壓縮永久變形按照GB/T 7759.1—2015《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓縮永久變形的測定 第1部分：在常溫及高溫條件下》進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 SEBS/PP并用比

SEBS/PP并用比對TPE性能的影響如圖1所示。試驗配方為：SEBS/PP 100，石蠟油 100，防老劑1010 0.1，防老劑168 0.2。

圖1 SEBS/PP并用比對TPE性能的影響

從圖1可以看出，隨著SEBS/PP并用比減小，TPE的邵爾A型硬度和壓縮永久變形均增大。當(dāng)PP用量較小時，PP為分散相，SEBS為連續(xù)相，SEBS對TPE的壓縮永久變形起主導(dǎo)作用；當(dāng)PP用量超過25份后，TPE的壓縮永久變形迅速增大，這是因為隨著PP用量增大，PP由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，壓縮不可逆性變大，導(dǎo)致TPE的壓縮永久變形迅速增大。

2.2 石蠟油用量

石蠟油用量對TPE性能的影響如圖2所示。試驗配方為：SEBS/PP 70/30，防老劑1010 0.1，防老劑168 0.2，石蠟油 變量。

圖2 石蠟油用量對TPE性能的影響

從圖2可以看出：SEBS的相對分子質(zhì)量較大，塑化困難，當(dāng)石蠟油用量較小時，SEBS塑化不充分，鏈段運動困難，TPE拉伸強度較小，壓縮永久變形較大；隨著石蠟油用量增大，SEBS分子易于運動，鏈段形變恢復(fù)加快，TPE壓縮永久變形減??；當(dāng)石蠟油的用量為70份時，TPE的拉伸強度最大，壓縮永久變形最小。當(dāng)石蠟油的用量超過70份，SEBS分子間作用力減弱，鏈段之間易發(fā)生相對滑移，形變不能完全恢復(fù)，TPE的壓縮永久變形增大，拉伸強度減小。

2.3 碳酸鈣用量

活性碳酸鈣用量對TPE性能的影響如圖3所示。試驗配方為：SEBS/PP 70/30，石蠟油 90，防老劑1010 0.1，防老劑168 0.2，活性碳酸鈣 變量。

從圖3可以看出，隨著活性碳酸鈣用量增大，TPE的拉伸強度和壓縮永久變形均減小。這是因為活性碳酸鈣與體系不相容，導(dǎo)致膠體與活性碳酸鈣的表面結(jié)合較差，在拉伸過程中，容易破壞。同時活性碳酸鈣為無機填料，不會被壓縮，在TPE中起到支撐作用，減少SEBS鏈段的滑移，減小不可逆形變，使TPE的壓縮永久變形減小。

圖3 活性碳酸鈣用量對TPE性能的影響

填充20份3種不同種類碳酸鈣的TPE壓縮永久變形分別為：活性碳酸鈣 20.7%，重質(zhì)碳酸鈣 19.8%，輕質(zhì)碳酸鈣 17.3%?？梢钥闯?，加入輕質(zhì)碳酸鈣TPE的壓縮永久變形最小，加入活性碳酸鈣TPE的壓縮永久變形最大。這是因為經(jīng)過表面處理的活性碳酸鈣的堆砌體積最小，重質(zhì)碳酸鈣次之，而輕質(zhì)碳酸鈣最大。當(dāng)用量相同時，輕質(zhì)碳酸鈣在TPE中的體積較大，起到更好的支撐作用，有效減少SEBS分子間的相對滑移，使TPE的壓縮永久變形較小。

2.4 乙烯丙烯酸樹脂用量

乙烯丙烯酸樹脂用量對TPE壓縮永久變形的影響如圖4所示。試驗配方為：SEBS/PP 70/30，石蠟油 90，活性碳酸鈣 10，防老劑1010 0.1，防老劑168 0.2，乙烯丙烯酸樹脂 變量。

從圖4看出，隨著乙烯丙烯酸樹脂用量的增大，TPE的壓縮永久變形先減小后增大，當(dāng)乙烯丙烯酸樹脂用量為3份時，其壓縮永久變形最小。這是因為乙烯丙烯酸樹脂中的羧基與活性碳酸鈣表面極性基團反應(yīng)，使其與碳酸鈣結(jié)合，減少了SEBS鏈段滑移，起到了更好的支撐作用，TPE的壓縮永久變形減小；由于乙烯丙烯酸樹脂為熱塑性材料，壓縮過程中發(fā)生不可逆形變，其用量過大后，導(dǎo)致TPE的壓縮永久變形增大。

圖4 乙烯丙烯酸樹脂用量對TPE壓縮永久變形的影響

3 結(jié)論

（1）隨著SEBS/PP并用比增大，TPE的壓縮永久變形增大。

（2）石蠟油的用量為70份時，TPE的壓縮永久變形最小。

（3）隨著活性碳酸鈣用量增大，TPE的壓縮永久變形減小。輕質(zhì)碳酸鈣對TPE的壓縮永久變形性能改善效果最好。

（4）乙烯丙烯酸樹脂與碳酸鈣的結(jié)合可減小TPE的壓縮永久變形，當(dāng)乙烯丙烯酸樹脂用量為3份時，TPE的壓縮永久變形最小。