黑滑石粉在SEBS_PP热塑性弹性体中的应用_宋建强.pdf

加工应用弹性体，（）：作者简介：宋建强（），男，江西吉安人，高级工程师，研究生，主要从事无机非金属超细粉体的研发及其应用方面的研究工作。收稿日期：黑滑石粉在 热塑性弹性体中的应用宋建强，徐枫，杨干兵，肖小兵，罗明华，刘建国（江西广源化工有限责任公司，江西 吉安 ）摘要：表征了黑滑石粉的基本物理性能，并将其填充改性在苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯聚丙烯（）热塑性弹性体中，测试了 热塑性弹性体的力学性能、密度、硬度及熔融指数，并分析了黑滑石粉颗粒在 热塑性弹性体中的分散情况。结果表明，随着黑滑石添加量的逐渐增大，热塑性弹性体的拉伸强度、断裂伸长率和熔融指数均表现出先增大后下降趋势，热塑性弹性体的密度和硬度均表现出逐渐增大趋势，黑滑石粉粒径越小，热塑性弹性体拉伸强度、断裂伸长率和硬度越大，熔融指数越低。关键词：黑滑石粉；苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯聚丙烯；力学性能；熔融指数中图分类号：文献标识码：文章编号：（）热 塑 性 弹 性 体 苯 乙 烯乙 烯丁 烯苯 乙 烯（）是苯乙烯丁二烯苯乙烯（）的加氢产物，具有优异的柔韧性、回弹性、电绝缘性和可塑加工性，但其熔体黏度大、刚性大、耐油性差和价格昂贵，因此，通常采用 与聚丙烯（）熔融共混从而达到优异综合力学性能、较高的耐热稳定和良好的加工性能，被广泛应用在箱包手把、密封条、汽车装饰、电线电缆、医用材料等众多行业。滑石化学式为 （），是一种层状硅酸盐，按颜色可分为白滑石、绿滑石、粉滑石、灰滑石和黑滑石五种，其中黑滑石因混入有机碳导致颜色为黑色，其物理和化学性能与其他滑石相似，具有良好的润滑性、高热稳定性和电绝缘性、耐酸、耐碱以及低硬度等特性，而且由于其特殊的片状结构，均匀填充在高分子材料中可起到骨架支撑作用，具有优异的力学补强性能，被广泛应用于改性塑料、橡胶、热塑 性弹性 体 等领 域 。目前人们采用碳酸钙对苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯聚丙烯（）热塑性弹性体的改性进行了广泛的研究 ，但是，国内迄今尚未见把黑滑石粉作为无机填料填充改性 热塑性弹性体的研究报道。本文采用黑滑石粉填充改性 热塑性弹性体，考察黑滑石粉添加份数和颗粒粒径对 热塑性弹性体拉伸强度、断裂伸长率、比重、硬度、熔融指数和分散性的影响，为厂家选用产品提供技术支持。实验部分原料 ：牌号为 ，中国石化集团巴陵 石 化 分 公 司；黑 滑 石 粉：牌 号 为 、，江西广源化工有限责任公司；：牌号为 ，中国石化集团茂名石油化工公司；石蜡油：牌号为 ，常州中壳润滑油有限公司。仪器及设备 型双螺杆挤出机组：，南京杰恩特机电有限公司；型立式注塑机：东莞市台富机械有限公司；型万能力学性能实验机：美斯特工业系统（中国）DOI:10.16665/ki.issn1005-3174.2022.06.013有限公司；型经济型固体密度计：北京仪特诺电子科技有限公司；型邵氏硬度计：上海伦捷机电仪表有限公司；型熔体流动速率仪：美斯特工业系统（中国）有限公司；型扫描电子显微镜：日本日立公司；型电子比重计：北京伊若特电子仪器公司。样品制备黑滑石粉置于 恒温烘箱中干燥 ，取出后置于干燥器内冷却至室温，备用。在 中加入一定质量的石蜡油，混合搅拌，然后加入计量的黑滑石粉和 原材料，混合均匀，静置，然后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出加工温度为 ，再将粒子经立式注塑机注塑成标准样条，注塑温度为 ，备用。实验配方见表。表 热塑性弹性体实验配方配料质量 黑滑石粉用量、质量分数、石蜡油 性能测试与结构表征拉伸、断裂性能按照 进行测试，拉伸速率为 ；密度按照 进行测 试；硬 度 按 照 进行测试；熔融指数按照 进行测试，温度设为 ，负荷为；断裂面形貌采用蔡司场发射扫描电子显微镜观察断面形貌并拍照，样条经液氮淬断后喷金。结果与讨论黑滑石粉形貌和理化性能图为四种黑滑石粉的扫描电子显微镜照片，放大倍数均为 倍。（）（）（）（）图四种黑滑石粉的 照片从图可以观察到，四种黑滑石粉均呈现多重片层状结构，颗粒均匀分散，未观察到明显的团聚。四种黑滑石粉的颗粒大小满足如下关系：。表详细列出了所用四种黑滑石粉的物理指标。由表可知，、和 四种黑滑石粉的粒径（）分别为 、和 ，这和扫描电子显微镜观察到的颗粒大小结果一致。如表所示，、和 四种黑滑石粉的蓝 光 白 度 分 别 为 、和，吸 油 量 分 别 为 、和，这说明随着黑滑石粉粒径的减少，其蓝光白度和吸油量在逐渐增大；四种黑滑第期宋建强，等 黑滑石粉在 热塑性弹性体中的应用石粉的硅含量没有显著性差异，这表明黑滑石粉粒径大小不影响其硅的含量。表四种黑滑石粉的物理指标黑滑石粉蓝光白度 ）吸油量（）硅质量分数 ）是指颗 粒粒度分布中，从小到大累积分布百分数 达到 时对应的粒径值。黑滑石粉对 热塑性弹性体拉伸强度的影响图为四种黑滑石粉粒径和不同添加量对 热塑性弹性体拉伸强度的影响规律。由图 可以看出，当黑滑石粉质量添加量低于 时，热塑性弹性体拉伸强度随着黑滑石粉添加量的增加而增大；当黑滑石粉质量添加量高于 时，热塑性弹性体拉伸强度随着黑滑石粉添加量的增加而下降；当黑滑石粉质量添加量为 时，热塑性弹性体拉伸强度达到最大值，此时 、和 填充 的拉伸强度分别为 、和 。此外，在黑滑石粉添加量一样的情况下，黑滑石粉粒径越小，热塑性弹性体拉伸强度越大，当黑滑石粉质量添加量高于 时，这一规律更加明显。黑滑石粉质量分数图黑滑石粉对 热塑性弹性体拉伸强度的影响黑滑石粉对 热塑性弹性体断裂伸长率的影响 图 为 四 种 黑 滑 石 粉 粒 径 和 添 加 量 对 热塑性弹性体断裂伸长率的影响规律。由图可以看出，当黑滑石粉质量添加量低于 时，黑滑石粉填充的 热塑性弹性体断裂伸长率随着黑滑石粉添加量的增加而增大；当黑滑石粉质量添加量高于 时，热塑性弹性体拉伸强度随着黑滑石粉添加量的增加而下降；当黑滑石粉质量添加量为 时，热塑性弹性体断裂伸长率达到最大值，此 时 、和 填充 热塑性弹性体的断裂伸长率分别为 、和 。此外，在黑滑石粉添加量一样的情况下，热塑性弹性体的断裂伸长率随着黑滑石粉粒径的减小而增大。黑滑石粉质量分数图黑滑石粉对 热塑性弹性体断裂伸长率的影响黑滑石粉对 热塑性弹性体密度的影响图为四种黑滑石粉粒径和添加量对 热塑性弹性体密度的影响规律。由图可以看出，随着黑滑石粉添加量的增加，热塑性弹性体的密度在增大，黑滑石粉粒径大小对弹性体密度的影响未呈现出明显的规律性。黑滑石粉质量分数图黑滑石粉对 热塑性弹性体密度的影响弹性体第 卷黑滑石粉对 热塑性弹性体硬度的影响 图 为 四 种 黑 滑 石 粉 粒 径 和 添 加 量 对 热塑性弹性体硬度的影响规律。随着四种黑滑石粉添加量的增加，热塑性弹性体的硬度在增大，黑滑石粉粒径大小与 热塑性弹性体硬度呈正比关系，黑滑石粉粒径越小，热塑性弹性体硬度越大。黑滑石粉质量分数图黑滑石粉对 热塑性弹性体硬度的影响黑滑石粉对 热塑性弹性体熔融指数的影响图为四种黑滑石粉粒径和添加量对 热塑性弹性体熔融指数的影响规律。当黑滑石粉质量添加量低于 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数随着黑滑石粉添加量的增加而增大；当黑滑石粉质量添加量高于 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数随着黑滑石粉添加量的增加而 下 降；当 黑 滑 石 粉 添 加 量 为 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数达到最大值，分别为 （）和 （）。当黑滑石粉 添 加质量 低于 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数随着黑滑石粉添加量的增加而增大；当黑滑石粉质量添加量高于 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数随着黑滑石粉添加量的增加而快速下降；当黑滑石粉质量添加量为 时，和 两种黑滑石粉填充的弹性体熔融指数达到最大值，分别为 （）和 （）。此外，在四种黑滑石粉添加量一样的情况下，黑滑石粉粒径越小，熔融指数越低。黑滑石粉质量分数图黑滑石粉对 热塑性弹性体熔融指数的影响 热塑性弹性体冲击断面的 分析图 为 、和 四 种 黑 滑 石 粉 质 量 填 充 量 为 时 对 热塑性弹性体冲击断面的影响情况。（）（）（）第期宋建强，等 黑滑石粉在 热塑性弹性体中的应用（）图黑滑石粉填充 热塑性弹性体断面形貌的 照片从图可以看出，片状结构的黑滑石粉均匀地填充在 热塑性弹性体中，未观察到片层结构脱出现象，并且随着黑滑石粉粒径的降低，热塑性弹性体冲击断面也越为平整。从图还可以看出，片层结构的黑滑石均匀穿插在 热塑性弹性体中，起到骨架补强作用，显著提升 热塑性弹性体的力学性能，黑滑石的填充也可显著提升 热塑性弹性体的密度和硬度，同时黑滑石粉具有润滑作用，适量的添加有助于提高 热塑性弹性体的熔融指数，这些现象均与前面数据吻合。结论（）随着黑滑石添加量的逐渐增大，热塑性弹性体的拉伸强度、断裂伸长率和熔融指数均表现出先增大后下降趋势，黑滑石粉粒径越小，热塑性弹性体拉伸强度和断裂伸长率越大，熔融指数越低。（）随着黑滑石添加量的逐渐增大，热塑性弹性体的密度和硬度均表现出增大趋势，黑滑石粉粒径越小，热塑性弹性体硬度越大。参考文献：韩冰，陈汝建，高文通，等苯乙烯类热塑性弹性体的改性研究与应用进展 南京工程学院学报（自然科学版），（）：张政，刘广永，王坤，等共混工艺对 热塑性弹性体性能的影响弹性体，（）：倪卓，张丽兴，刘啸天，等 共混材料中 结晶行为 塑料，（）：钱微，李颖，王霞，等聚丙烯对 弹性体的改性作用与结晶行为高分子材料科学与工程，（）：张惠，高苏亮，鲍文波，等 填充油及聚丙烯对 材料的流变性能及力学性能影响 辽宁化工，（）：张文龙，姜洋，戴亚杰，等 阻燃复合材料的性能塑料，（）：徐鹏飞，陆如泉，梁斌，等 新能源汽车充电电缆用 材料流变特 性 的 研 究 光纤与电缆及其 应 用 技 术，（）：阳范文，张韵弦，陈晓明，等 丙烯基弹性体 医用热塑性弹 性 体 的 性 能 工程塑料 应用，（）：张君花，梁红文，王旭，等弹性非织造布用 共混料的制备及其可纺性研究 合成纤维工业，（）：彭鹤松，宋建强，李永安，等超细滑石粉填充改性 的性能研究工程塑料应用，（）：杨晓东，逄见光滑石粉炭黑协同补强 的研究特种橡胶制品，（）：，梁胜，肖望东，戴文利填料改性充油 共混材料的摩擦学和力学性能研究塑料工业，（）：曾国元，宋建强，曾晓勇，等 超细碳酸钙填充 热塑性弹性体的性能研究弹性体，（）：王扬丹，彭履瑶，王莹，等纳米碳酸钙对 结晶和力学性能的影响工程塑料应用，（）：刘开文，张琴，傅强 与 协调增韧增强 三元复合 材 料 的 制 备 及 性 能 塑 料 工 业，（）：吴盾，李军，刘春林，等纳米 在 中的应用研究弹性体，（）：，（.，）：，：；弹性体第 卷