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TPE/TPR弹性体材料配方用填充油的种类及填充油的选择


      TPE/TPR材料是用SEBS、SBS等材料配混造粒得到的,常用的TPE配方包含SEBS/SBS、填充油、塑料树脂、助剂。那么,SEBS/SBS为什么要充油呢?填充油的种类有哪些,以及如何选择填充油呢?本文就此些问题做下介绍。

      填充油可以降低成品成本,并且还可改善SEBS/SBS流动性和降低其硬度。通常SEBS/SBS流动不好,加工性能较差,需要充油改善加工性能。SEBS/SBS与充油比例控制的好,油会跟SEBS/SBS材料成为相对稳定的混合体系;反之,则会出现力学性能差、表面发粘等问题。

      填充油种类常见的有环烷油、石蜡油、芳烃油等。芳烃油芳烃含量高,不适合在SEBS/SBS中使用,主要是因为芳烃结构同聚苯乙烯链段相容性很好,会破坏SEBS/SBS苯乙烯嵌段的物理交联点,大幅度降低材料的力学性能。所以TPE生产中常说的充白油,其实是充环烷油或石蜡油,SBS常充环烷油,SEBS常充石蜡油。环烷油、石蜡油是按矿物油本身分子结构、组成方面差异不同而分类。

       一、石蜡油。具有石蜡烃含量高、芳烃含量低、闪点高、挥发性小等特点。整个油品中环烷烃Cn比例低于40%,芳烃Ca含量低于10%,链烷烃含量高于55%,一般称为石蜡油。石蜡基油分子结构是以链烷烃为主。具有链状结构的烷烃油相对于环烷烃油和芳烃油更为柔顺,有利于提高试样的耐屈挠性。根据相似相容的原理可以看出,链烷烃与SEBS的橡胶段具有良好的相容性。

       二、环烷油。环烷基油具有类似芳烃碳的环烷结构和类似直链碳的支链结构,环烷基(Cn)比例高于40%,一般称为环烷油。它比石蜡基油具有更好的PB橡胶相容性,同时以环型饱和烃结构为主,耐老化性能好。

       环烷烃含量高,能与SBS中PB段相容,使得PB段分子链更加柔软;同时,环烷油加入使得分子间作用减弱,分子链活动性增加,导致共混物可塑性增加,使得链段运动范围增大,拉伸时链段能够充分伸展,外力消除后又容易恢复,分子链柔顺性增加。

       那么如何在TPE/TPR材料配方生产中选择填充油呢?

       一、芳烃含量。

       如前文介绍,SBS是由PS与PB段构成,前者位于分子两端,PS链段间作用力使其形成些物理交联点,聚集成物理交联区域,分散于PB相中,呈微观相分离状态。芳烃质量分数高的环烷油溶度参数与PS接近,芳烃分子集中在聚苯乙烯相中,削弱了交联点。所以应选择芳烃质量分数小于6%的油品。

       二、相似相容原理。

       链烷烃与SEBS的EB段溶解度参数更接近,环烷烃与PB段溶解度参数更接近,所以SBS推荐充环烷油,SEBS推荐充石蜡油。环烷油与SBS相容性较石蜡油好,且强度损失小,但试样邵尔A型硬度相对较高,流动性、耐屈挠性和光稳定性不如填充石蜡油好。

       三、油品性能指标及影响。

       1、运动黏度。运动黏度即流体的动力粘度与同温度(40℃,100℃)下该流体密度ρ之比,单位为(m^2)/s,用小写字母v表示。运动粘度会影响充油的速度和充油后的力学性能。低粘度的油会较容易快速充入。

       2、氧化安定性(旋转氧弹法)。是指石油产品在长期储存或长期高温下使用时抵抗热和氧化作用,保持其性质不发生永久变化的能力。可以放入烘箱或者户外暴晒来观察颜色变化情况。如果颜色变化明显,则制品,尤其是透明制品可能会在加工过程或者使用过程中发黄。

       3、闪点。闪燃的最低温度称为闪点。闪燃是液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时,遇火源产生短暂的火光,发生一闪即灭的现象。用规定的开口闪点测定器所测得的结果叫做开口闪点,用规定的闭口闪点测定器所测得的结果叫做闭口闪点。

       4、倾点。是指油品在规定的试验条件下,被冷却的试样能够流动的最低温度。

       5、赛波特颜色。是指当透过试样液柱与标准色板观测对比时,测得的与三种标准色板之一最接近时的液柱高度数值。赛波特颜色号规定为:-16(最深)-+30(最浅)。

       实际生产时,经常会碰到线缆出油、产品表面发粘等问题。那么,如何生产多充油不出油的弹性体材料呢?

       1、通常制作TPE/TPR制品要手感爽滑性能好。而影响其爽滑原因有:在保证流动性的情况下,尽量选择高分子的牌号;SBS尽量选择星型结构的;可以添加一些爽滑剂或者防黏剂。

       2、充油时尽可能保持转动,静置充油很容易结块,且会出现充油不均匀现象;当高充油量时,转数应降低,充油后最好静置一段时间,让油被SEBS/SBS充分吸收后再生产。如果充油情况正常时还出现渗油粘手现象,可能是SEBS/SBS材料质量不稳定或者油的质量不好。

       3、不同牌号的SEBS/SBS通常充油量是有倍数的,充的过多则会出现渗油等问题。如果充油后还需降低成本,可以选择添加合适的填料,如碳酸钙、滑石粉等。

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