不同種類碳酸鈣在SEBS彈性體中的應(yīng)用

馬秀峰 田蕾(吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院 130021)

SEBS是熱塑性彈性體SBS的加氫產(chǎn)物，常稱為氫化SBS，其主要特點(diǎn)是可塑性強(qiáng)，低收縮性，高強(qiáng)韌度，耐候性佳，觸感佳，產(chǎn)品霧面佳，高耐壓縮性，高止滑性，高柔韌性和耐低溫性。具有制程簡(jiǎn)單，無(wú)橡膠異味，易調(diào)色等優(yōu)點(diǎn)。因脂肪族雙鍵已飽和，具有耐天候，紫外線，氧，臭氧和熱等特點(diǎn)。雖然SEBS具有這些優(yōu)點(diǎn),，但還是不能滿足某些具體的實(shí)際需要。所以在實(shí)際運(yùn)用中，常將其與各種橡膠，塑料或其它填充物混煉，制成各種耐沖擊，止滑，耐磨，抗壓縮，耐寒之改性材料。

碳酸鈣是塑料和橡膠工業(yè)中用量最大，使用最方便，價(jià)格低廉的填料。用碳酸鈣填充橡膠制品不僅可以降低成本，節(jié)約原料，而且能夠改善制品的耐蠕變性能，熱變形溫度，尺寸穩(wěn)定性，成型加工性等。

本文采用重質(zhì)碳酸鈣對(duì)SEBS進(jìn)行填充改性，并對(duì)填充體系的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率，定伸強(qiáng)度和壓縮永久變形進(jìn)行比較，得出一些有益的結(jié)果。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.主要原料與儀器

SEBS：YH-602，中國(guó)石化巴陵石油化工有限責(zé)任公司；環(huán)烷烴橡膠油：KN4010，中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司；碳酸鈣：市售均可；硬脂酸：工業(yè)級(jí)，上海韜勝實(shí)業(yè)有限公司；鈦酸酯，鋁酸酯和新型活化劑：化學(xué)級(jí)，濟(jì)南圣和化工有限公司。

擠出機(jī)：SHJ同向雙螺桿擠出機(jī)，南京杰恩特機(jī)電有限公司；高速混合機(jī)：SHR-10A，張家界常通機(jī)械廠；萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)：4302型，美國(guó)Instron公司；壓縮變形儀：HZ-7010型，上海恒準(zhǔn)儀器科技有限公司。

2.性能測(cè)試

拉伸強(qiáng)度，扯斷伸長(zhǎng)率和300%定伸強(qiáng)度：按 GB/T 528-1998測(cè)試；壓縮永久變形：按GB/T 7759測(cè)試。

3.工藝流程

4.實(shí)驗(yàn)配方

(1)不同目數(shù)碳酸鈣應(yīng)用于彈性體

SEBS100份(充環(huán)烷烴橡膠油150份，靜置2小時(shí))，碳酸鈣400份，硬脂酸5份經(jīng)高混機(jī)混合后備用。

(2)硬脂酸表面活化處理的碳酸鈣應(yīng)用于彈性體

SEBS100份(充環(huán)烷烴橡膠油150份，靜置2小時(shí))，碳酸鈣400份(與硬脂酸10份經(jīng)高混機(jī)充分活化)，硬脂酸5份經(jīng)高混機(jī)混合后備用。

(3)3鈦酸酯活化的碳酸鈣應(yīng)用于彈性體

SEBS100份(充環(huán)烷烴橡膠油150份，靜置2小時(shí))，碳酸鈣400份(與各種活化劑10份經(jīng)高混機(jī)充分活化)，硬脂酸5份經(jīng)高混機(jī)混合后備用。

二、結(jié)果與討論

1.不同目數(shù)碳酸鈣對(duì)彈性體性能的影響

從理論上講，重鈣的粒徑越小，應(yīng)用到彈性體中的效果越好，但在實(shí)際應(yīng)用中，并非如此。表1列出不同粒徑的重鈣，在完全相同的造粒配方和加工工藝條件下制得，并以相同的比例添加到彈性體中，測(cè)得的各種力學(xué)性能指標(biāo)。

表1 不同粒徑重鈣以相同填充量對(duì)SEBS彈性體力學(xué)性能的影響

從表1所列數(shù)據(jù)可以看出，重鈣的粒徑由400目增加到1250目，粒徑越小，各種力學(xué)性能指標(biāo)越好，。當(dāng)粒徑增加到2250目時(shí)，力學(xué)性能有所降低，這是因?yàn)樘妓徕}的粒徑太小，比表面積過(guò)大，表面能也越大，所以形成了團(tuán)聚。團(tuán)聚分子不易打散，最終填充到彈性體中的碳酸鈣不是原生粒子，而是以團(tuán)聚顆粒的形態(tài)分散于彈性體中，難以形成穩(wěn)定的界面，使性能反而降低。

對(duì)于碳酸鈣的填充效果，如從綜合性價(jià)比考慮，最好選用800-1250目重鈣，如單純從價(jià)格考慮，選用400目重鈣也可。需要特別注意的是目前市場(chǎng)銷售的重鈣所標(biāo)示的目數(shù)，常常與實(shí)際目數(shù)不符，需要引起充分重視。

2.表面活化處理對(duì)彈性體性能的影響

碳酸鈣粒子相對(duì)于彈性體來(lái)說(shuō)，是極性的，與非極性的彈性體難以相容。欲使碳酸鈣粒子均勻的分散到彈性體中，并能與分子鏈產(chǎn)生較強(qiáng)的親和力，就需要對(duì)碳酸鈣粒子表面進(jìn)行活化處理。

表2列出了沒(méi)有經(jīng)過(guò)活化的重鈣，市售活化重鈣與自行活化重鈣的力學(xué)性能比較，所用重鈣粒徑為800目，市售活化重鈣和自行活化重鈣所使用的表面活性劑均為硬脂酸。

表2 重鈣是否活化對(duì)彈性體力學(xué)性能的影響

從表2所列數(shù)據(jù)可以看出，市售活化重鈣與沒(méi)有經(jīng)過(guò)活化的重鈣性能差別不大，而自行活化重鈣的性能則有較為明顯的提高。這說(shuō)明將碳酸鈣應(yīng)用在彈性體中，表面活化處理有著重要的意義。

目前市場(chǎng)上出售的重鈣一般都是未經(jīng)活化處理的原粉，用戶使用時(shí)，大多在高混機(jī)中，用表面活性劑自行進(jìn)行活化處理。市售的活化重鈣大多也是采用這種活化方法，但是受到活化設(shè)備和活化工藝的限制，難以達(dá)到活化要求，活化的效果并不太好。

3.不同的表面活性劑對(duì)彈性體性能的影響

目前市面上銷售的表面活性劑種類很多，如硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，酸式亞磷酸酯偶聯(lián)劑，鋁/鈦復(fù)合偶聯(lián)劑和稀土偶聯(lián)劑等。目前用的最多的是鋁酸酯偶聯(lián)劑，綜合性價(jià)比較好。不同性能的偶聯(lián)劑，對(duì)碳酸鈣活化效果不同，同一種偶聯(lián)劑對(duì)不同粒徑的碳酸鈣用量也不一樣，粒徑越小，比表面積越大，用量越多，其用量一般為碳酸鈣質(zhì)量的1.2-2%。

表3列出了不同表面活性劑，以同樣比例活化的1250目碳酸鈣填充的力學(xué)性能。

表3 不同表面活性劑處理的重鈣對(duì)彈性體力學(xué)性能的影響

從表3所列數(shù)據(jù)可以看出，使用不同的表面活性劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理，對(duì)彈性體的性能影響非常之大，這說(shuō)明選擇合適的表面活性劑對(duì)碳酸鈣的表面處理非常重要。

表1數(shù)據(jù)表明碳酸鈣粒徑小于2250目時(shí)，由于團(tuán)聚的關(guān)系，粒徑越小，效果越差?？扇绻捎煤侠淼呐浞剑x擇高性能的表面活性劑和活化設(shè)備，以及先進(jìn)的活化工藝，對(duì)2500目甚至5000目重鈣進(jìn)行活化處理，會(huì)得到非常好的效果，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)遠(yuǎn)超過(guò)1250目的碳酸鈣，而且成品的表面光澤度也好。

三、結(jié)論

1.隨著碳酸鈣粒徑的變小，彈性體的各種力學(xué)性能有所提升，但超過(guò)2250目時(shí)，由于團(tuán)聚想象的出現(xiàn)，力學(xué)性能反而降低。

2.有效的活化處理可以防止團(tuán)聚現(xiàn)象的出現(xiàn)，有效提高彈性體的各種力學(xué)性能。

3.使用不同的表面活性劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行處理，對(duì)彈性體的各種力學(xué)性能影響很大，所以選用合適的表面活性劑對(duì)于提高彈性體的各種力學(xué)性能意義重大。

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