SEBS共混物的力学性能研究

邢立江，张书会

(1.中国石化巴陵石化分公司合成橡胶部，湖南 岳阳 414014；2.中国石化巴陵石化分公司物资采购中心，湖南 岳阳 414014)

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

SEBS(牌号YH-503T，嵌段比33/67，相对分子质量19.5万),巴陵石化公司。

PP(牌号140#)，巴陵石化公司；PS(牌号666D)，燕山石化公司；白油(牌号26#)、轻质碳酸钙(粒径18 μm)、纳米碳酸钙(粒径50～70 nm)、重质碳酸钙(粒径3～6 μm)、滑石粉、抗氧剂等均为市售。

TE-35型双螺杆挤出机，南京科亚实业有限公司；SK-160型开放式炼胶机、YX-50型平板硫化机，上海双翼橡塑机械有限公司；AG-1型橡胶拉力机，日本Shimadzu公司；GH-10型高速捏合机，北京塑料机械厂；LX-A型硬度计，上海六菱仪器厂。

1.2 SEBS共混物的制备

按一定比例称量SEBS、白油，在高速捏合机中充分搅拌，待SEBS吸收好白油后加入各种填充料及其它辅料，用双螺杆挤出机挤出，挤出物造粒干燥后用硫化机模压成片材，即得SEBS共混物。

1.3 SEBS共混物力学性能的测试

按国标方法分别测试SEBS共混物的300%定伸应力、扯断强度、扯断伸长率及硬度。

2 结果与讨论

2.1 白油对SEBS共混物力学性能的影响

SEBS在应用过程中需要加入大量填充油，以改善SEBS的加工性能，同时还能降低成本。实际使用中大多添加白油和环烷油，因为这两类油价廉易得，使用方便，同时它们与SEBS中的聚丁二烯链段相容性好，与SEBS中的聚苯乙烯链段不溶解，所以加入后，SEBS共混物相分离完全，力学性能较好。26#白油对SEBS共混物力学性能的影响如图1所示。

图1 26#白油对SEBS共混物力学性能的影响Fig.1 Effect of 26# white mineral oil on mechanical properties of SEBS blends

从图1可以看出，随着白油加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、扯断强度、硬度均逐渐下降，扯断伸长率逐渐升高；当白油与SEBS质量比达到1.0∶1时，300%定伸应力、扯断强度的下降幅度变小。这是因为，白油在体系中起着增塑剂的作用，与SEBS中的聚丁二烯链段相容性好，故两者有很好的溶解性，使得聚合物之间的交联减少，分子间的作用力减弱，共混物的柔韧性提高，扯断伸长率显著升高，但SEBS共混物的力学性能降低。

2.2 PP对SEBS共混物力学性能的影响

加入白油后，SEBS的力学性能降低，这就需要加入适量树脂来改善共混物的力学性能，同时兼顾产品特色性能需要。聚丙烯(PP)与SEBS中的聚丁二烯链段结构相似，相容性好，故加入PP可以改善SEBS共混物的力学性能。在SEBS和白油均为100份的条件下，PP对SEBS共混物力学性能的影响如图2所示。

从图2可以看出，随着PP加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、扯断强度和硬度均逐渐升高，扯断伸长率逐渐下降。这是因为，PP是塑性的，其与SEBS中的聚丁二烯链段相容性好，加入PP后，共混物弹性相的体积会增大；且随着PP加入量的增加，SEBS共混物将更多地表现出PP的塑性，导致300%定伸应力、扯断强度和硬度升高，扯断伸长率下降。

为了得到纯度高、结晶良好、表面光滑的三水碳酸镁晶须，控制重镁水溶液浓度在2.75～3.39 g/L之间。

2.3 PS对SEBS共混物力学性能的影响

在SEBS中加入PS的作用与加入PP的作用大致相同。在SEBS和白油均为100份的条件下，PS对SEBS共混物力学性能的影响如图3所示。

图2 PP对SEBS共混物力学性能的影响Fig.2 Effect of PP on mechanical properties of SEBS blends

图3 PS对SEBS共混物力学性能的影响Fig.3 Effect of PS on mechanical properties of SEBS blends

从图3可以看出，随着PS加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、硬度逐渐升高，扯断伸长率逐渐降低，扯断强度先降低后升高。这是因为，PS的加入起到了补强作用，使得共混物的300%定伸应力升高；当PS加入量超过60份后，材料更多表现出苯乙烯均聚物的性能，因此扯断强度快速升高。

2.4 无机填料对SEBS共混物力学性能的影响

2.4.1 无机填料种类的影响

无机填料种类对SEBS共混物力学性能的影响见表1。

表1无机填料种类对SEBS共混物力学性能的影响

Tab.1 Effect of type of inorganic filler on mechanical properties of SEBS blends

注：SEBS 100份，白油100份，PP 20份，无机填料40份。

从表1可知，加入无机填料后，SEBS共混物的扯断强度降低明显，300%定伸应力和硬度升高。表明，无机填料能够改善SEBS共混物的力学性能，其中，纳米碳酸钙的综合改善效果较好，但由于其价格较高，所以下游加工一般使用重质碳酸钙或轻质碳酸钙。

2.4.2 重质碳酸钙加入量的影响

重质碳酸钙加入量对SEBS共混物力学性能的影响如图4所示。

从图4可以看出，随着重质碳酸钙加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力和硬度逐渐升高，扯断强度和扯断伸长率逐渐降低。这是因为，随着重质碳酸钙加入量的增加，SEBS共混物的刚性增强，硬度相应升高；随着重质碳酸钙加入量的增加，SEBS共混物的交联结构减少，导致扯断强度下降。因此，在实际加工过程中，要综合考虑制品的性能要求，选择合适的填料种类及加入量。

3 结论

采用熔融共混法研究了白油、PP、PS和无机填料对SEBS共混物力学性能的影响。结果表明：随着白油加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、扯断强度下降较快；当白油与SEBS质量比达到1.0∶1时，300%定伸应力、扯断强度的下降幅度变小；硬度、扯断伸长率却随着白油加入量的增加变化较大。随

图4 重质碳酸钙加入量对SEBS共混物力学性能的影响Fig.4 Effect of heavy calcium carbonate on mechanical properties of SEBS blends

着PP加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、扯断强度和硬度均逐渐升高，扯断伸长率逐渐下降。随着PS加入量的增加，SEBS共混物的300%定伸应力、硬度逐渐升高，扯断伸长率逐渐降低，而扯断强度先降低后升高。无机填料对SEBS共混物的力学性能影响较大，应根据制品性能要求选择合适的填料种类及加入量，以达到SEBS最优化的配方设计。