耿建家 杜沛東 姜欣欣 薛 剛 李宏杰

（1.威海聯(lián)橋新材料科技股份有限公司，山東威海264209；2.威海潔瑞醫(yī)用制品有限公司，山東威海264209）

0 引言

SEBS是通過對苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）分子加氫后制得的一種新型熱塑性彈性體，SBS結構上具有丁二烯軟段和苯乙烯硬段雙重結構，這個結構特點決定了其在常溫時具有一定的橡膠彈性，高溫時又具有較好的流動可塑性。但是，SBS本身不飽和雙鍵的存在決定了其耐老化性能不良，而通過打開雙鍵加氫制得的SEBS可顯著提高其耐老化、耐候性。SEBS雖在常溫時具有一定的橡膠彈性，但自身結構特點決定其常溫彈性以及柔韌性尚有待提高。通過填充的白礦油（以下簡稱白油）的增塑作用，既能降低SEBS的生產(chǎn)成本，又能提高SEBS的常溫彈性以及柔韌性。在SEBS充油體系中添加聚丙烯（PP）、碳酸鈣（CaCO3），有利于平衡熱塑性彈性體的成本、強度、硬度以及彈性等。

1 實驗部分

1.1 原料與助劑

SEBS（牌號YH-501），巴陵石油化工責任有限公司；SEBS（牌號YH-502），巴陵石油化工責任有限公司；SEBS（牌號YH-503），巴陵石油化工責任有限公司；SEBS（牌號YH-602），巴陵石油化工責任有限公司；白油（26#，46#），克拉瑪依石油化工公司；碳酸鈣（600目），廣西賀州市科隆粉體有限公司；聚丙烯（800E），中國石化上海石油化工有限公司。

1.2 儀器與設備

雙螺桿擠出機，型號TE-35，科倍?。暇C械有限公司；塑料注射成型機，型號HJ-500，寧波海晶塑機制造有限公司；熔體流動速率測試儀，型號RTSL-400，北京冠測精電儀器設備有限公司；電子拉力試驗機，型號CMT4204，MTS公司；邵氏硬度計，型號LX-C，溫州山都儀器有限公司。

1.3 試樣制備

按一定比例稱取SEBS、聚丙烯、碳酸鈣，充分混合后，在雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出溫度設定為160～180℃；然后產(chǎn)品經(jīng)過注塑機注塑成型，注塑機注塑溫度設定為180～190℃，注塑成標準啞鈴型樣條和標準圓片，啞鈴型樣條的工作截面積為6 mm×2 mm，圓片厚度為6 mm。

1.4 性能測試

拉伸性能按照國際標準GB/T 1040—2006要求進行測試，樣條為啞鈴型樣條，拉伸速度為500mm/min。硬度測試按照國際標準GB 2411—1980要求進行測試，測試5個點取其平均值。

2 結果與討論

2.1 SEBS分子量及結構對材料性能的影響

未填充白油和碳酸鈣時，不同類型SEBS分子量及結構對材料性能的影響如表1所示。在SEBS與白油混合比例為1:2，碳酸鈣添加量為10%時，考察不同類型SEBS分子量及結構對材料性能的影響如表2所示。

從表1可以看出，使用高分子量SEBS的材料定伸應力數(shù)值明顯增加，說明材料的拉伸強度得到了提高，同時硬度也得到了提升，由此可見，材料的力學性能隨分子量的提高而提高。相比線性結構的SEBS，星型結構的SEBS具有斷裂伸長率降低、硬度提高的變化規(guī)律。

從表2可以看出，對SEBS體系填充白油和碳酸鈣后，在SEBS分子量較低時，材料的屈服強度、硬度、伸長率等隨分子量的提高而提高，但分子量較高時，材料的力學性能開始下降，相對較低分子量的SEBS而言，高分子量SEBS的材料力學性能反而有所降低。同分子量的星型結構的SEBS的材料力學性能要高于線性結構的SEBS。

材料性能的變化規(guī)律與填充物對SEBS分子間結構變化影響有關。在分子量較低時，白油與碳酸鈣對SEBS分子間結構的破壞作用明顯。而分子量較高時，大分子對填充物的包裹和纏結作用要優(yōu)于小分子量的SEBS。所以，分子量提高到一定程度時，同樣填充比例的材料硬度反而比小分子量的SEBS要低。將同分子量的星型結構的SEBS和線性結構的SEBS進行對比可發(fā)現(xiàn)，星型和線性結構的SEBS變化規(guī)律基本與未改性原料一致，這進一步證明大分子量SEBS對填充物的包裹和纏結作用較好，材料性能主要表現(xiàn)為SEBS自身性能的變化規(guī)律。

2.2 白油填充量對材料性能的影響

在碳酸鈣填充量為10%的條件下，對SEBS進行不同比例的白油填充實驗，考察白油填充量對材料性能的影響，如圖1所示。

從圖1可以看出：隨著白油填充量的增加，材料的斷裂伸長率逐漸提高，而材料硬度逐漸降低。同時，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，SEBS在不填充白油條件下與碳酸鈣進行共混很難注塑成型，其加工性能很差。白油在SEBS中起增塑作用，小分子白油插入到SEBS大分子鏈之間，削弱分子間作用力，增大SEBS分子鏈之間的距離和活動空間，提高高聚物的塑性，提高材料的斷裂伸長率，并降低材料的硬度。

表1 SEBS分子量及結構對材料性能的影響（未填充白油和碳酸鈣）

表2 SEBS分子量及結構對材料性能的影響（填充白油和碳酸鈣后）

圖1 白油填充量對材料性能的影響

2.3 碳酸鈣填充量對材料性能的影響

在SEBS與白油混合比例為1:2條件下，考察碳酸鈣填充量對材料性能的影響，如圖2所示。

圖2 碳酸鈣填充量對材料性能的影響

從圖2可以看出：隨著碳酸鈣填充量的增加，材料的硬度逐漸提高，材料斷裂伸長率也逐漸提高。碳酸鈣用量增加，填料在材料中的相對含量提高，從而引起材料的硬度相對提高。但在高充油SEBS體系下，材料的斷裂伸長率、強度也隨填料的用量增加有所提高。白油填充SEBS，由于白油小分子的增塑作用，SEBS分子間間距會有所增加，分子鏈間相對作用力降低，當大粒徑的填料添加到材料中后，SEBS分子吸附到相鄰的填料粒子表面形成橋鏈，橋鏈分子在拉伸過程中發(fā)生滑移，分子鏈沿拉伸方向進行取向排列，形成平行的伸直鏈結構，導致材料的拉伸強度、斷裂伸長率有所提高。

2.4 聚丙烯（PP）用量對高充油SEBS體系的影響

在2倍充油SEBS體系下，添加10%碳酸鈣，考察不同含量的聚丙烯（PP）對材料性能的影響，如表3所示。

從表3可以看出：隨著聚丙烯（PP）在SEBS體系中的用量增加，材料的拉伸強度逐漸提高，斷裂伸長率逐漸降低，材料的硬度逐漸提高。PP自身強度、硬度均要高于充油SEBS，并且PP與SEBS的相容性較好，所以兩者進行共混并且PP含量較低時，PP作為分散相，對材料性能的影響隨PP含量增加而有規(guī)律地發(fā)生變化。

表3 聚丙烯（PP）用量對材料性能的影響

3 結語

（1）SEBS分子量、分子結構均會對材料性能有所影響，在不同的配方體系下，分子量、分子結構影響結果有所不同，中分子量的SEBS更適合于高倍充油、低碳酸鈣添加量體系。

（2）白油對SEBS有明顯的增塑作用，隨著白油用量增加，材料硬度呈線性降低，斷裂伸長率呈線性提高。

（3）碳酸鈣用量增加會提高材料硬度，但在20%添加量范圍內，材料的斷裂伸長率隨著碳酸鈣的用量增加而逐漸增加。

（4）聚丙烯（PP）與SEBS具有較好的相容性，PP添加量在20%以內，隨著PP用量提高，材料的力學性能會有所提高，但彈性會有所下降。