共混改性提高SBS的耐臭氧老化性能.doc

第二届全国橡胶锚品技术研讨会论文集 共混改性提高SBS的耐臭氧老化性能 谢忠麟徐齐华 (北京橡胶工业研究设计院，北京100039) SBS是一种优良的工业化热塑性弹性体，已广泛应用于制鞋工业、胶粘剂、沥青改性和塑料改性 等方面 。但是，由于SBS的中间嵌段(聚丁二烯段)高度不饱和，因而不耐老化，特别是耐臭氧老 化性能扳差，限制了它的应用范围。 为了改善SBS的耐臭氧老化性能，国外进行过一些研究，主要途径有三：(1)加入低分子防护荆(如 抗臭氧剂、石蜡等)口删．但因易迁移，起不到长期保护作用：(2)化学改性：已经工业化生产了加氢 SBS(SEBS)，耐臭氧老化性能特别优异(4|口l。此外，还有接枝改性、卤化改性、硫化改性等。这些方 法由于工艺复杂、成本高，目前尚难以在国内推广；(3)共混改性：通过与耐臭氧的聚合物进行机械 共混，可以改善SBS的耐臭氧老化性能。采用的耐臭氧聚合物有EVA和EPDM[6～9]，EVA用量要较大 才有较好的效罘，但强度低，而EPDM与SBS共混可以明显改善耐臭氧性能，但强度仍不高。如果先 将EPDM进行动态硫化再与SBS共混。则可获得强度高(10MPa)、耐臭氧好的共混胶。在3种方 法中．以共混改性方法简易可行．效果明显。 笔者通过实验发现加入少量的高生胶强度EPDM可以大大提高SB$的耐臭氧老化性能而不明显降 低物理机械性能。 本文报道部分研究成果。 1 实验 1．1原材料及来源 热塑性弹性体SBs一一主要采用日本旭化成生产的Asaprene475。系充油SBS，充油50份，冈此 本实验折合100份SBS，采用150份“475”。EPDM主要采用日本、美国以及北京化工研究院生产的 产品，此外还用了美国和日本的EVA、燕山得LDPE、兰州石化的Ps、芜湖化工厂产CPE以及其他国 产配合剂。 1．2仪器设备 共混设备采用由150高温开炼机(电加热)，式样大多数在电热和蒸汽加热平板硫化机上模压制成。 臭氧老化试验在国产的橡胶臭氧老化试验中进行。共混体的相态结构分析采用日本的JEM．140Ⅱ型电 子显微镜。其他均采用常规测试仪器。 1，3臭氧老化性能的评价 初裂时间法：这是目前最常用的方法。试样采用l×10x66aim(厚×宽×酷)的条形胶片，固定 丁．夹持器上使其具有一定的拉伸(应力)，放在指定的温度和臭氧浓度的臭氧老化箱试验机中老化并开 始记录时间。定时间肉眼观察和记录式样表面初始出现裂纹的时间以及裂纹的发展情况。此试验有动 态和静态两种，可以同时进行。该方法的特点是简单易行。但仅为定性而不是定量评价，而且易产生 误差。 1 4临界弹性储能密度(wc；crRic stored elastic energy density)法： 根据臭氧化反应基本过程。臭氧老化必须在一定的应力下才能发生和发展。根据这一观点，我们 参考国外有关文献”olt“】．采用了一种新方法——以临界弹性储能密度法来定量的评价臭氧老化性能。 此法是通过一种雏形试样，在一定的拉伸下进行臭氧老化。由于雏形片上的应力和应变是单调变化的， 最宽部分受的应力和应变最小，最窄部分受的应力和应变最大。通过调整老化时的应变以及臭氧浓度， 可以找到一个发生臭氧老化的l临界应变值。因为臭氧老化反应从高应力区(试样中较窄部位)开始逐 渐向低应力区(试样中较宽的部位)发展。当臭氧老化龟裂发展到临界应力值时．就不再有能力向低  谢密一辞．共混改性提高SBS的耐臭氧老化性能 应力区发展。从三角(雏形)片上看到的是裂纹发展的高度(见图1)。 J Lo 川 老化前 老化时 老化后 圈1臭曩老化雏形过片示意田 通过推导，临界弹性储能密度wo的计算公式如下： wfl也a。“埒+2k)JCt。2n—1) (1) 式(I)中：k=1+￡。；仉——临界应力，可以由应力——应变曲线求出。 e。为临界应变，由下式求出： ￡c=(1一l肌)／【(XJLo)+1／k】 (2) 式(2)中：￡c——临界应变：A广最大应变：xr裂纹高度；10一一试样高度。 2结果与讨论 2 1基本性eE试验 2．1．1共混聚台物的选择 由衷l可见，用几种聚合物与SBS共混的结果表明，以EPDM和EVA效果较好，但强度均不理 想。迸一步的试验表明。不同牌号以及VA含量的EVA在对改善SBS耐臭氧老化性能方面的区别不太 大(表略)。EPDM对SBS耐臭氧老化性能的改善大大优于EVA。例如在40℃×40％×800 pphrn的 条件下。SBS／EVA共混提40 rain出现裂纹，雨在相同共混比的情况下SBS／EPDM共混体经2900 min 仍不裂。因此，确证乙丙橡胶对SBS的耐臭氧老化性能改善最有效。 寰1 SB$与几种E舍铂共混体的性能 、、＼共混体系拦艟＼÷ SBS PS／S色S