热塑性弹性体TPE-S充油那点事,学好了不是事

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这里说的TPE是指以苯乙烯弹性体为基料的TPE(以下简称TPE-S),常规配方以PP+sebs+油+碳酸钙+润滑剂+抗氧剂为组成,以常规双螺杆共混造粒。常规加到TPE-S中的油,主要分为2种,①是石蜡基油,②是环烷油,关于怎么识别环烷油可参考这篇文章通过倾点、密度、粘度指数识别环烷油

一、首先,介绍几个油品物性关键的术语

因为这几个方面术语熟悉了,您就可以快速选择您所需要的油。很多意义不大的术语,只有忽悠您关注他们公众号,才会堆砌起来,所以,我们这里不介绍。(提示:还是关注韧科技吧)

①闪点

在规定的条件下,将油品加热,随油温的升高,油蒸汽在空气中的浓度也随之增加,当升到某一温度时,油蒸汽和空气组成的混合物中,油蒸汽含量达到可染浓度,若把火焰拿近这种混合物,它就会闪火,把产生这种现象的最低温度称为石油产品的闪点。闪点测定仪器如下图左侧。

热塑性弹性体TPE-S充油那点事,学好了不是事

②运动粘度

运动黏度:流动物质内部阻力的量度叫粘度,粘度值随温度的升高而降低。大参数润滑油是根据粘度来分牌号的。表示液体在重力作用下流动时内部阻力的量度,其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比 。在某一恒定温度下,测定一定体积的液体在重力作用下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间,粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积即为该温度下所测定液体的运动粘度。一般油品物性报告会提供40°C和100°C的运动粘度指标,单位是mm2/s。粘度测定仪器如上图右侧。

③碳型分析

人们通过多年的研究,发现可以通过对石油烃分子的碳链形状结构的描述,来区分石油烃的类型,如果采用这种方法时通常称之为碳型分析数据。,可以通过Cx%值的大小加以判断。

如果Cn%≥40%,该油品就是环烷油。

如果Cn%≥50%,该油品就是高纯度的环烷油,如克拉玛依炼油厂的环烷油KN4010 Cn=50%;

如果Cp%≥55%,该油品就是石腊基油,如克拉玛依炼油厂的石腊基油KP6030 Cp=70%;

④色度

油品色度用赛波特Saybolt颜色号(简称赛氏号)表示,赛氏号是通过这样测试得出的: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。赛氏号规定为:-16(最深)~+30(最浅)。按照规定的方法调整试样的液柱高度,直到试样明显地浅于标准色板的颜色为止。无论颜色较深、可疑或匹配,均报告试样的上一个液柱高度所对应的赛波特颜色号。

二、油品性能对TPE-S性能的影响

①粘度对TPE-S性能的影响

硬度机械性能压缩变形手感爽滑
油粘度越高,TPE-S硬度反而越低
加同样粘度的石蜡基油硬度比环烷油更低
油粘度对机械性能没有明显影响,
加环烷油比石蜡基油更好
常温下,粘度越低反而压缩变形更好
加环烷油比石蜡基油更好
粘度越低爽滑度越好
加石蜡基油比环烷基更爽滑
        发现加环烷油的TPE-S硬度要略高点,我们推测因为环烷油与SEBS中的EB段相溶性更佳,导致环烷油对塑料相的软化作用降低到最低点。这也是为什么加环烷油TPE-S的机械性能更好的缘故。

发现加不同粘度的石蜡基油对TPE-S的机械性能影响不大,综合性能来看,加油量是SEBS的1~1.6倍为最佳,当然这个取决于SEBS的分子量,如果分子量大就需要多加油,只有充适量的油,让SEBS能正常塑化,但并不是过量,如果过量,则削弱了SEBS分子间、及与PP间的相互吸引力,而导致机械性能下降;反过来的情况,SEBS吸油量过少,导致SEBS不能充分塑化,与PP及其它填料等的分散,导致机械性能下降,这也是我们经常会遇到高分子量的SEBS反而做不出高强度TPE-S的原因。

对于TPE-S的加工流动性来说,通常肯定是粘度小的油品,TPE-S流动性更好。加同样粘度的石蜡基油比环烷油流动性更好!

②闪点对TPE-S性能的影响

闪点的高低决定了油品分子量大小,通常粘度小的油闪点低。另外同样粘度的环烷油比石蜡基油闪点要低。具体为什么是这样?韧客社区stoneavid 分析如下:石蜡基的油品以直链或支化链烷烃为主,而环烷油以环烷烃为主。 从化学原理上看,环烷烃由于结合成环的因素,能是液态的环烃其碳原子数是比较固定的几位,如环己烷、环辛烷等,也就是其形成的油品分子量基本会是在一个比较窄的范围内 而石蜡油的直链烃的碳原子数可以存在的范围要大得多,因此市场上根据C原子数量不同,调节油品内分子量大小的分布,其闪点范围也可以存在较大的范围。

闪点主要影响TPE的热失重性能,一般要求热失重小,则需要选择高闪点的石蜡基油。另外在加工时候,如果闪点低,则会在模口挥发出烟雾,影响生产环境。如下图:RENPRENE TPE K045B-H采用的是闪点在220°C的石蜡基油,而K045B-GV采用的是闪点在260°C的石蜡基油,2个产品在水中煮了72小时,用K045B-H材料的产品明显缩小了!

热塑性弹性体TPE-S充油那点事,学好了不是事

③碳型比例对TPE-S性能的影响

在上面①粘度对TPE-S性能的影响表格中,已经提及环烷油和石蜡基油对TPE-S的性能有着不同的影响,除此之外,我们得出的经验,环烷油比石蜡基油的充油速度更快,所以,我们可以通过碳型分析得出油品的充油速度。当然充油速度与油温、SEBS比表面积,SEBS分子量都有关系。

④色度对TPE-S性能的影响

色度最直观的影响是TPE-S材料的外观,当使用色度值高的油品,我们得到的TPE-S材料更加接近材料的本色。并且色度高的油品,说明未脱除的小分子物更少,对最终TPE-S材料通过VOC更有帮助。不过色度值高的油品并不能说明油品的耐高温老化和光照好,耐高温老化、耐光照好主要还是取决于氢化度,氢化度越高,材料的耐高温老化、耐光照都好。发现环烷基油通过氢化更容易达到高温老化要求,但石蜡基油则氢化度要非常高才能耐高温老化。但氢化度只要不高,不管是石蜡基还是环烷油,光照老化肯定很差,一般3-5天阳光照射,色度就从20几降低到5左右。通常粘度高的油品,相对来说氢化度要做高比较难,所以,我们很少看到粘度又高,色度极其高的油品。

三、充油工艺参数对TPE-S的性能的影响

①充油温度

从理论上讲,油温越高,吸油速度更快,但油温过高,带来不少操作难度,比如吸好油的SEBS容易粘在一起,不容易在料斗下料,容易架桥。所以,一般情况下,油的温度还是要控制不能太高,什么温度最合适?只有亲自试验,就是充好油的SEBS,摸起来还是比较干爽为宜。从我们的经验看,一般油温在10~30°C比较合适,并且通过高混机吸油,夏天时间可以略短,冬天时间可以略长,这样通过摩擦可以使SEBS升一定的温度,方便吸油。如果在北方,气温很低,则要考虑预先把油加热。

②充油顺序

这个和一般PVC加增塑剂都类似,SEBS充油要先进行,然后再加其它助剂,尤其是填料要最后加。这主要是为了防止填料对油品的吸收。

③充油停放

这个工序,我想做高透规格的TPE-S以及做对表观要求极高的挤出级别TPE-S的同行,特别能理解这个工序,油增塑SEBS是一个缓慢的过程,不管后续通过提高混炼温度或者增强螺杆组合,都不能达到通过长期充油停放后的效果,使用充油长期停放的SEBS,整个塑化非常均匀,最终导致TPE-S材料更透,表观更好。一般我们推荐的经济停放时间为8小时。

④不同SEBS混用时候如何充油?

在有些场合,我们会高低分子量的SEBS搭配使用,这个时候充油其实较为繁琐,需要分别对SEBS冲油,我们推荐分子量大的SEBS多充点油、分子量小的SEBS少充点油。如果不同分子量的SEBS混合在一起,充油的时候也一起充,则会出现如下可能性:

热塑性弹性体TPE-S充油那点事,学好了不是事

看到上图中,试片左上角有局部凹陷?当我在韧客社区提出为什么会这样?就有lyt98 高手出招了,一针见血的指出了问题所在!具体可看这个帖子:大家有见过TPE-S注塑出现凹凸不平的情况吗?(提示:韧客社区,打造的绝不是纸上谈兵橡塑高手)

⑤充油喷雾装置

充油喷雾装置的使用主要提高了油品与SEBS的接触面积,对于充油速率的提快、充油的均匀性都可以提高,有一定条件的工厂可以使用。

总结,做一款好的TPE-S,选择合适的油品不亚于选择合适的SEBS,更重要的是选择了合适的油品,使用恰当的工艺更为重要。从这一点来看,做好一款TPE-S,油这点事,还真是大事。尤其是,目前除了填料,一般的油的价格已经比聚丙烯价格还低,这个时候,我们千万别去选择价格更低的油品,我们始终相信一份价格、一份质量。在未来的竞争中,我们不是造最便宜的材料,而是造最能满足客户需求的材料。

  • TPV/TPE业务助理
  • weinxin
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