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众所周知,SEBS通过与聚丙烯、环烷油或氢化环烷油、白油等混合可生产邵氏硬度在A0-95的弹性体,此类弹性体有优秀的表面质感和耐候抗老化性能,可广泛用于软接触材料如手柄、文具、玩具、运动器材的握手、密封条、电线电缆、牙刷柄及其它包覆材料等。但是影响TPEs硬度(以SEBS为基材)的因素到底是什么?是通过控制什么因素来达到的?
图 1左:TPE55A医用管材 ;右:TPE0度料做的文胸
首先,我们先来看看,A0-A75硬度的一些常规配方。再来讨论,影响TPEs硬度的因素。
表 1邵氏硬度0A-75A配方(表中充油比皆为大约数)
1.邵氏A0度的果冻蜡配方 |
YH—502:8份,液体石蜡:5份,白油:87份,抗氧剂:1份(充油比1:11) |
将上述原料加入反应釜中于180℃温度下搅拌20分钟即可,对于一些需要一定拉伸强度的邵氏A0度胶可将YH—502换成YH—503即可。如需提高硬度可视实际情况加入适当比例的YH—502、YH—503。 |
2.邵氏A10度弹性体配方 |
YH—503或YH—601、602:25份,PP:5份,白油:70份:抗氧剂 1份;将上述物料经高速捏合机充油混匀,再加入双螺杆挤出机(L/D≥32)于190-230℃之间造粒即可。(充油比1:3) |
3.邵氏A20度弹性体 |
YH—602:50份,白油:50份;此配方弹性、扯断强度、拉伸强度大,回弹性好,尤其是压缩变形低,适用于抗震弹性材料。(充油比1:1) |
4.邵氏A55度弹性体 |
YH—602:500份,PP:100份,抗氧剂:1份,白油 350份 此配方特点透明、变形小,可用于医用管材。(充油比7:5) |
5.邵氏A65度弹性体 |
YH—601:350份,PP:200份,白油:450份,抗氧剂:1%此配方回弹性好,100%定伸3.0MPa,拉伸强度9.2 MPa,伸长率>500%,可用于密封条。 |
6.邵氏A75度弹性体 |
YH—503:350份,PP:250份,白油:500份此配方弹性体300%定伸5.2MPa、伸长率470%,可用于包覆材料。 |
从配方中我们可以看出,能影响TPEs弹性体的硬度的四大因素:1. 充油比;2.PP树脂含量;3.填充物含量等;4.SEBS原料等
1. 充油比(最主要的因素)
充油量是影响TPEs弹性体硬度的主要因素。充油量越多,硬度越低,根据研究表面,充油量与弹性体的比例关系。(仅供参考)当然,不同的油,对于TPEs的硬度也不一样,这这里便不做讨论范围。比如说,石蜡基油比环烷基油降低硬度更多(同一条件下),增塑效果更好。
表 2SEBS充油量与硬度的关系
类型 |
充油比 |
硬度A |
SEBS:油 |
2:1 |
25 |
SEBS:油 |
1:1 |
20 |
SEBS:油 |
1:1.5 |
15 |
SEBS:油 |
1:2 |
10 |
SEBS:油 |
1:3 |
5 |
SEBS:油 |
1:3.5 |
1 |
SEBS:油 |
1:4 |
0.1 |
SEBS:油 |
1:4.5 |
0 |
图 2白油
2. PP含量(次要因素)
PP含量越高,弹性体的硬度也越高。PP作为塑料具有一定的刚性,并且粘度较小,随着含量的增加,PP本身的性能就展现出来了,SEBS的性能被弱化。因此,随着PP含量的增加,TPEs弹性体的硬度提高。
图 3PP含量对弹性体硬度的影响
3. 填充物的含量
除了充油量与PP含量,无机填充物的含量,对于TPEs弹性体硬度也存在一定的影响。如:随着轻钙含量的增加,硬度也逐渐增大。
表 3 轻钙含量对SEBS弹性体硬度的影响
轻钙(份) |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
300%定伸应力,MPa |
0.5 |
0.5 |
0.8 |
0.8 |
1.1 |
拉伸强度,MPa |
1.2 |
1.0 |
0.9 |
0.9 |
0.7 |
伸长率,% |
592 |
545 |
506 |
459 |
439 |
永久变形,% |
8 |
8 |
8 |
8 |
4 |
硬度(邵A) |
24 |
25 |
30 |
33 |
35 |
图:弹性体专用粉碎机,生产能力700kg/h,来源于三创塑胶机械有限公司
4. SEBS中S组分的含量(影响最小)
图 4 SEBS的分子结构
苯乙烯为SEBS硬段,具有较强的刚性,对于SEBS的性能有最重要的影响。随着S段含量的提高,弹性体的硬度、强度都会提高,但弹性会下降。
对于实际生产过程中TPEs硬度的控制,应该根据实际情况来把控,文章中的内容,只是从理论的角度去说明,硬度的把控方向,仅供参考!
文章内容来源于高分子论坛,艾邦高分子编辑整理
原文始发于微信公众号(艾邦弹性体网):影响TPEs硬度的四大因素