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        • 熱塑性彈性體充油的重點與難點
        • 本站編輯:杭州紅博新材料有限公司發布日期:2018-09-12 18:25 瀏覽次數:

          生產TPE/TPR產品的都知道,TPE/TPR的主要原料是SEBS/SBS,此外基本都會充油,添加一些助劑。很多人都認為充油的作用是降低成本,所以有些廠家就拼命的給SEBS/SBS充油,使得其制品生產或成型后會有滲油或粘手的現象;其實,充油的比較大的作用是改善SEBS/SBS的流動性:SEBS/SBS的流動不好,加工性能較差,無法做成100%的SEBS/SBS制品,例如:通常我們看到SEBS/SBS物性表上拉伸強度與硬度的測試都不是純SEBS/SBS的參數,這些參數的測定是SEBS/SBS按照基本配方制成的,每一個廠家的基本配方或多或少有些出入,因此不同廠家測試的產品參數有出入是很正常的。

          充油的種類

          充油的種類有芳香烴油,環烷油,石蠟油等。我們生產中常說的充白油,其實就是充環烷油或石蠟油,國內的SBS油膠主要是充環烷油。注意一下,環烷油與石蠟油是無法同時充的,就是充了石蠟油后就不能充環烷油,反之一樣,因此大家在充油的時候需要注意一下,選擇油時要選擇凝點低的,閃點高的白油,這樣的油流動性能好,加工性能好(閃點低的油加工時會有火花或者煙霧產生)。不懂的朋友可以選擇正規渠道的白油,購買的時候多問一句。

          芳香烴油,環烷油,石蠟油是按礦物油本身分子結構、組成方面的差異不同而分類的。

          TPE/TPR芳烴油和高芳烴油的芳烴含比較(CA)為40%左右,環烷油中的環烷烴含量(CN)為40%左右,石蠟基油中的石蠟烴含量(CP)為65%左右。其物理性能存在差異,與膠粘劑粘料之間的物理親和性能也存在較大的差異。這種親和能力是基于相似相容的原理,隨著充油量的增加,SBS的扯斷伸長率增大,熔體流動指數(MI)提高,拉伸強度、300%定伸應力、邵氏A型硬度和變形下降。變形隨充油量增加而下降主要是填充油使聚丁二烯鏈段分子間的作用力減弱,SBS軟段的活動空間增大的緣故。下面分述使用種類和添加量對TPR加工、使用性能的影響:

          (a) TPE/TPR芳烴油

          用途:TPE/TPR芳烴油的主要作用是改善橡膠的加工性能,幫助膠料中填充劑的混合和分散,降低膠料粘度和混煉能耗,調整硫化膠的物理機械性能。作為操作油,填充油廣泛適用于以天然橡膠及合成橡膠為原料的橡膠制品。

          TPE/TPR芳烴油與合成膠的相容性好,可提高輪胎抓著性和制動性,被廣泛用于輪胎生產。芳香基油以苯環不飽和烴結構為主,與橡膠的相容性是比較好的,有利于填充和降低煉膠溫度,拉伸強度和撕裂強度高,加工性能優于鏈烷烴。

          但它的缺點是彈性較低,低溫性能差,顏色很深,污染性強,而且含有大量多環芳烴,具有潛在的致癌危險。在高芳烴油中含有多種稠環芳烴油PAHs(又稱PCA),其中一些被歸為二類致癌物質。因此,歐盟在2005/ 69/ EC指令中對其中8種強致癌物PAHs進行了嚴格限制。

          影響因素:TPE/TPR芳烴油的質量指標如比重、粘度、芳烴含量等項目,對膠料的物理性能有很大的影響。油的苯胺點越高,表明油的芳烴含量越高。芳烴含量影響膠料的硬度。芳烴含量高,可以改善橡膠的彈性及韌性。對于橡膠,高芳香烴含量有助于通過改善吸油的時間,加快混煉從而提高生產能力。高芳香烴含量同理也提供了更好的碳黑分散性能,有助于使產品性能在一般工藝條件控制下,達到更好的連續一致性。

          (b)TPE/TPR石蠟油

          石蠟基橡膠專用油,石蠟油又稱礦物油,是從原油分餾所得到的無色無味的混合物。具有石蠟烴含量高,芳烴含量低,閃點高,揮發小等特點。適用于乙丙橡膠、丁基橡膠等配方。石蠟基油的分子結構是以直鏈烴為主,相容性差一些,易滲出,低溫時有析蠟現象。

          石蠟基油能提高試樣的流動性、耐屈撓性和光穩定性,并且染色穩定性好,這是因為石蠟油中鏈烷烴質量分數高,芳烴質量分數很低。具有鏈狀結構的烷烴油相對于環烷烴油和芳烴油更為柔順,這有利于提高試樣的耐屈撓性。但另一方面,由于SBS的網狀結構中有很多開口,烷烴油較環烷烴油和芳烴油有更大的透過速度,從膠體中滲出的傾向更大,并且烷烴油的極性小,遷移時需要的能量小,因此更易從SBS中滲出。

          (c)TPE/TPR環烷油

          Naphthenic base crude oil屬橡膠操作油,(加工油、填充油)之類,是以環烷烴為主要成分的石油,主要是環戊烷、環己烷及其同系物。相對密度0.92-0.95,閃點>160 ℃,酸值<0. lmgKOH/g,苯胺點66-82,流動點-40—-12℃。貯存于陰涼、通風的庫房內,遠離火種、熱源。國內環烷基原油資源主要集中在遼河和克拉瑪依兩地。

          閃點高的TPE/TPR環烷油產品,適用于乙丙橡膠、三元乙丙橡膠及熱塑性彈性體SBS的充油及制鞋工業中的TPR粒料的生產和天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠產品的加工。TPE/TPR環烷基油具有類似芳烴碳的環烷結構和類似直鏈碳的支鏈結構,比石蠟基油具有更好的橡膠相容性,同時以環型飽和烴結構為主,耐老化性能好,又克服了芳香基油的污染性,具有良好的健康安全性,通??蛇m合各種橡膠。

          由于環烷油中環烷烴含量高,能與SBS中的PB段相容,使得PB段分子鏈更加柔軟,同時,TPE/TPR環烷油的加入使得分子間的作用減弱,分子鏈的活動性增加,從而導致共混物的可塑性增加,使得鏈段運動范圍增大,拉伸時鏈段能夠充分伸展,外力消除后又容易恢復,分子鏈柔順性增加,因此SBS的扯斷伸長率增大,熔體流動指數(MI)提高、體系的硬度、300%定伸強度都有很大程度的下降。

          隨著TPE/TPR環烷油用量的增加,分子間作用力減弱,分子鏈在外力作用下易發生滑移、斷裂,故而拉伸強度下降。斷裂伸長率和沖擊回彈性主要與體系的粘彈性質有關,環烷油的加入使分子鏈柔順性提高,所以斷裂伸長率和沖擊回彈性增加。

          TPR中SBS分子量大小決定了填充的多少,TPE/TPR環烷油閃點過低或者油分子量分布過寬都容易溢出。

          充油橡膠對環烷油的質量指標要求中比較為重要的一項是芳烴含量,它影響產品的黃變性,芳烴含量越低,產品變黃的速度越慢,產品品質越高。

          (1)不能使用芳烴質量分數高的TPE/TPR環烷油。由于SBS的大分子是由聚苯乙烯(PS)樹脂段與聚丁二烯橡膠段構成的,前者位于分子兩端,PS鏈段間的作用力使其形成些物理交聯點,聚集成物理交聯區域,分散于聚丁二烯相中,呈微觀相分離狀態。而芳烴質量分數高的環烷油的溶度參數與PS的接近,芳烴分子集中在聚苯乙烯相中,削弱了交聯點。PS微區軟化后,橡膠強度損失非常大,而且芳烴質量分數越高,對SBS性能的影響就越大,所以應選擇芳烴質量分數小于6%的油品。

          (2)根據相似相容原理,TPE/TPR環烷油與SBS的相容性較石蠟油好,并且強度損失小,但試樣的邵爾A型硬度相對較高,流動性、耐屈撓性和光穩定性不如填充石蠟油的好。

          (3)其他油品性能對SBS性能的影響

          粘重常數:油品粘重常數(VGC)的增大,彈性體拉伸強度增大,邵爾A型硬度增加得比較明顯,但當VGC太大,拉伸強度顯著下降。這是因為VGC芳烴質量分數過高,SBS的強度損失非常大。

          粘度:當油品中含有一定量極性較大的芳烴時,充油SBS的MI隨著粘度的增加而降低,而邵爾A型硬度卻隨粘度的增加而增大。這是因為油品的粘度增加,相對分子質量也相應增大的緣故。在拉伸強度相當的情況下,粘度低的油品有利于提高試樣的流動性,對后加工有利。

          (4)環烷油與石蠟油的區別

          當前大多數工廠都是使用環烷油和石蠟油,環烷油與SBS的接合性比較好,但是就比較粘手,而石蠟油是直鏈烷烴,手感爽滑。

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