透明苯乙烯类热塑性弹性体共混物的研究

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所属分类:弹性体文章

摘要:本文阐述了不同种类透明级苯乙烯类热塑性弹性体共混物的制备方法,研究了影响共混物透明性的主要因素。发现不同组分的共混物,影响透明性的主要因素也不相同,主要包括分子量高低,流动性高低,共混物的组分配比等,导致共混物(1mm样片)透光率从31%到94%,雾度从8.2%到52.0%。进一步说明共混物相容性越好,透明度越高。

苯乙烯嵌段共聚物(Styrenic Block Copolymer,简称SBC)热塑性弹性体(TPE),作为最早研究的热塑性弹性体之一,目前产量居世界第一位[1]。由于其具有类似硫化橡胶的弹性,兼有热塑性料的加工性,因此,以SBC作为基材的共混物广泛应用于电子电器部件、汽车部件、生活用品及医疗产品等领域。
为了替代传统的软质聚氯乙烯(PVC)材料,无卤透明级SBC共混物的需求越来越广。然而共混物含有两种或两种以上组分,组分自身的光学性能及组分见的相容性,对共混物的透明性影响很大,一定程度上限制了该共混物的应用。关于透明级SBC共混物的制备及研究相对较少,多数报道关注于透明塑料制品的改性研究。本文通过介绍透明级SBC共混物的制备方法,测试光学性能、加工性、硬度、物理强度等性能,研究影响共混物透明性的相关因素及其变化规律。

1 实验部分

1.1 实验原料

1.1.1 SEBS/白油体系(表1)

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(1) SEBS:氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物;

(2) SEBS黏度:质量分数10%甲苯溶液,黏度越大分子量越高;白油黏度:40℃动态黏度,黏度越大,分子量越高。

1.1.2 K树脂/SBC 体系(表2)

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1.3 样料制备

实验原料按照配方准备称量,混合均匀后匀速加入双螺杆挤出机中,挤出温度180-205℃,螺杆转速200 r/min,水冷后造粒;放入80℃烘箱中鼓风干燥2 h后,分别进行熔融流动指数(MFR)和机械性能测试。

将干燥后的样料加入注射成型机中,注射温度180-200℃。制备厚度1 mm标准样片,分别进行光学性能测试。

1.4 光学性能测试

利用透光率雾度仪,按照测试标准JIS-K7105,对1 mm实验样片进行测试。

透光率Tt:透过试样的光通量T2与入射的光通量T1之比,以百分数表示:

Tt=T2/T1*100%

雾度H:透过试样而偏离入射光方向的散射光通量Td与透射光通量T2之比,以百分数表示:

H=Td/T2*100 %

2 结果与讨论

2.1 分子量对透明性的影响(SEBS/白油体系)

由图1可以看出,在同种SEBS组分相同配比(SEBS/Oil=100/200)情况下,随着白油动态黏度的依次增大,共混物的透光率依次降低,雾度依次升高。由于白油的动态黏度与分子量成正比,说明共混物的透明性能随着白油分子量的增大而变差。

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由图2可以看出,采用同种白油组分的体系中,在相同配比(SEBS/Oil=100/150)情况下,随着SEBS分子量的依次增大,共混物的透光率依次降低,雾度依次升高,透明性能依次变差。

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2.2 相容性对透明性的影响(K树脂/SBC体系)

由图3可知,在相同配比情况下,采用不同种类的SBC弹性体,制备得到K树脂/SBC共混物的透明性差异很大。根据共混物互溶性对形态结构的影响,可推测共混物中各组分的微观分布越均匀,相容性越好,体系的一体化程度越高,对应地光学性能越好,共混物透明性越高。

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实验结果显示,线型SBS-1301与K树脂的相容性最好,共混物的透明率达到94%,雾度低至8.2%,其透明性可相比于玻璃。

2.3 组分配比对透明性的影响(聚丙烯/SBC体系)

由图4和图5可知,对于聚丙烯/SBC共混体系而言,随着SBC弹性组分的质量分数从10%提高到30%,共混物的透光率从75%左右提高到89%左右,雾度由52%左右降低至28%左右,说明共混物的透明性与SBC含量成正比,即SBC组分配比的增加有利于提高共混物的透明性。

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同时,从实验结果易知,采用不同型号的聚丙烯和SBC弹性体,在相同组分配比下,共混物的透明性相差不大,间接说明组分间相容性很好。

由图6和图7可知,SBC含量的增加,共混物的MFR和拉伸强度略有降低,但影响不大。

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3 结语

(1) SBC/白油共混物的透明性,随着各组分分子量的提高而降低,采用低分量组分可制备高透明共混物;

(2) 组分间良好的相容性是制备透明共混物的前提,相容性越好,共混物的透明度越高;

(3) 聚丙烯/SBC共混物的透明性高低与SBC含量的多少成正比;SBC质量分数达到30%时,共混物的透明性已经很高;共混物的流动性和拉伸强度受SBC含量变化影响不明显。

来源:郭鹏,郑震(上海交通大学化学化工学院)

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