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合成橡胶工业
CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY
2000　Vol.23　No.2　P.85-87

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填充油对SBS性能的影响

张旸　张海涛　李富德　薛小英

摘要:研究了不同的填充油和用量对SBS物理机械性能的影响，并对影响充油SBS光稳定性的因素做了初步探讨。结果表明，填充油以石蜡油和环烷油为好。充油量在50份（质量份）以内增加时，SBS的扯断伸长率、熔体流动指数增大，拉伸强度、300％定伸应力、邵尔A型硬度和永久变形下降。随着填充油粘重常数的增加，SBS的拉伸强度和邵尔A型硬度增加。当其芳烃质量分数大于6％时，SBS的强度损失较大，也易变黄。
关键词:填充油；SBS；物理机械性能；光稳定性
中图分类号:TQ334.3 文献标识码:B
文章编号:1000－1255(2000)02－0085－03

Effects of extender oils on properties of SBS

Zhang Yang and Zhang Haitao
(Institute of Maoming Petrochemical Corporation)
Li Fude and Xue Xiaoying
（ Ethylene Industry Company of Maoming Petrochemical Corporation）

Abstract:The effects of different extender oils and different extender oil contents on the mechanical of SBS were investigated. The factors affecting the light stability of SBS were discussed. The results showed that the elongation at break and MI of SBS increased and the tensile strength， modulus at 300％ ， Shore A hardness and permanent set decreased with the increase of oil content. The tensile strength and Shore A hardness increased with the increase of viscosity gravity constant. When aromatic content was more than 6％ ,the tensile strength of SBS decreased and SBS was easy to turn yellow.
Keywords: extender oil; SBS; mechanical property;light stability

　　在SBS中加入填充油可以减少大分子间的作用力，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性，使分子链柔顺、分子间作用力小的SBS弹性好，永久变形小，回弹性高[1]。填充油应与SBS具有好的相容性，且挥发性小，不迁移，耐热、耐光性好，价廉易得。本工作分析了不同填充油和用量对SBS物理机械性能的影响，并对充油SBS的光稳定性做了初步探讨。

1　实验部分

1.1　原材料
　　SBS胶液由茂名石油化工公司乙烯工业公司提供；填充油：天津大港产NM－100环烷油，茂名石油化工公司研究院提供的W999白环烷油，茂名石油化工公司国际事业公司提供的50和90A石蜡油，克拉玛依油田提供的KSH－371白环烷油，洛阳院提供的B－1环烷油，广东新会粤新有机化工厂提供的103＃和116＃白环烷油，Fina公司提供的SolnaPPA26白环烷油。
1.2　试样制备和测试
　　将填充油加入到胶液中，加热至52℃左右，充分搅拌，将搅拌好的胶液倒入热水中凝聚。在Farrel160×320型开炼机上于(95±5)℃下将胶样炼至透明，干燥。试样物理机械性能按照有关国家标准测试，其中拉伸强度在XLD－A型电子拉力机上测试。

2　结果与讨论

2.1　填充油种类对SBS性能的影响
　　通过对油品的指标(见表1)及加入了50份（质量份，下同）填充油的SBS物理机械性能(见表2)的分析可以得出以下结论:(1)不能使用芳烃质量分数高的环烷油。由于SBS的大分子是由聚苯乙烯(PS)树脂段与聚丁二烯橡胶段构成的，前者位于分子两端，PS链段间的作用力使其形成一些物理交联点，聚集成物理交联区域，分散于聚丁二烯相中，呈微观相分离状态。而芳烃质量分数高的环烷油的溶度参数与PS的接近，芳烃分子集中在聚苯乙烯相中，削弱了交联点[2]。PS微区软化后，橡胶强度损失非常大，而且芳烃质量分数越高，对SBS性能的影响就越大，所以应选择芳烃质量分数小于6％的油品。（2）根据相似相容原理[3]，环烷油与SBS的相容性较石蜡油好，并且强度损失小，但试样的邵尔A型硬度相对较高，流动性、耐屈挠性和光稳定性不如填充石蜡油的好。（3）石蜡油能提高试样的流动性、耐屈挠性和光稳定性，并且染色稳定性好，这是因为石蜡油中链烷烃质量分数高，芳烃质量分数很低[3]。具有链状结构的烷烃油相对于环烷烃油和芳烃油更为柔顺，这有利于提高试样的耐屈挠性。但另一方面，由于SBS的网状结构中有很多开口，烷烃油较环烷烃油和芳烃油有更大的透过速度，从胶体中渗出的倾向更大，并且烷烃油的极性小，迁移时需要的能量小[4]，因此更易从SBS中渗出。

Table 1　Properties of extender oils
Extender oil Viscosity/mPa.s Relative Viscosity gravity Flash point/ Carbon type analysis/% UV absorptivity(260 nm)
40℃ 100℃ density(20℃) constant(VGC) ℃ CA CN CP
50 51.1 7.8 0.8504 0.7851 240 2.0 19.0 79.0 <0.60
90A 92.5 10.4 0.8724 0.7985 246 2.0 33.0 65.0 0.20
116# 80.4 10.1 0.8779 0.8126 227 0 34.0 66.0 <0.60
PPA26 25.1 4.6 0.8630 0.8145 208 5.4 32.7 61.9 0.50
103# 95.4 9.2 0.8850 0.8198 234 0 45.0 55.0 <0.60
W999 59.6 7.2 0.8837 0.8259 　 6.0 35.0 59.0 0.73
KSH-371 149.9 10.8 0.8983 0.8308 210 2.0 42.0 56.0 0.26
B-1 　 10.4 0.9082 0.8505 　 5.8 46.1 48.1 <0.60
NM-100 84.1 7.6 0.9105 0.8565 202 12.0 39.0 49.0 3.21
2.2　充油量对SBS性能的影响
　　由表2中SBS原胶和填充不同份数90A试样的性能可知，随着充油量的增加，SBS的扯断伸长率增大，熔体流动指数(MI)提高，拉伸强度、300％定伸应力、邵尔A型硬度和永久变形下降。永久变形随充油量增加而下降主要是填充油使聚丁二烯链段分子间的作用力减弱，SBS软段的活动空间增大的缘故。因此充油量在50份以内增加时，试样有高的扯断伸长率和低的300％定伸应力，耐屈挠性更好。
2.3　油品性能对SBS性能的影响
2.3.1粘重常数
　　从图1可以看出，随着油品粘重常数(VGC)的增大，试样的拉伸强度增大，但当VGC大于0.85以后，拉伸强度显著下降。这是因为VGC大于0.85的油品中芳烃质量分数大于5.8％[4]，SBS的强度损失非常大。VGC为0.81～0.84时，油品与胶液的相容性较好，试样拉伸强度的损失也不大。邵尔A型硬度也随着VGC的增大而增大，特别是在VGC大于0.83以后，邵尔A型硬度增加得比较明显。这是因为VGC大于0.83的油品中的环烷烃质量分数很高，油品的粘度也较高，即相对分子质量大，充入SBS中后造成试样的邵尔A型硬度较高。

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Fig1　Effect of VGCof oil on tensile strength
and Shore A hardness of SBS

Table 2　Effects of extender oils (50 phr)onmechanical properties of SBS
Extender oil Tensile strength.MPa Elongation at bread/% Modulus at 300%/MPa Shore A hardmess MI(190℃)/g.min-1 Permanern set/%
50 4.90 607 1.45 58 0.10 16
90A 11.14 872 1.75 62 0.18 16
90A(30 phr) 16.99 781 2.04 84 0.05 23
116# 14.48 967 1.46 66 0.20 28
PPA 26 16.46 1016 1.65 64 0.66 18
103# 16.29 1046 1.32 66 0.26 32
W 999 15.27 986 1.55 68 0.58 16
KSH-371 17.24 915 1.60 74 0.31 28
B-1 15.15 918 1.74 74 0.38 12
NM-100 12.80 916 1.46 67 0.45 16
Free 23.80 607 3.95 >90 0 32

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Fig2　Effect of viscosity of oil on MI and
Shore A hardness of SBS(100℃)

Table3　Comparison of light stability
Extender oil Component analysis/% t/h
CP 　 CN CA CR
NM-100 　 　 　 　 1
B-1 77.9 　 21.5 0.6 2
PPA 26 28.8 　 52.9 17.8 0.5 4
KSH-371 18.2 71.7 8.7 1.4 5
90 A 25.5 72.4 0.9 1.2 24
103# 17.8 72.3 　 24
116# 16.4 78.5 24
2.3.2　粘度
　　当油品中含有一定量极性较大的芳烃时，充油SBS的MI随着粘度的增加而降低，而邵尔A型硬度却随粘度的增加而增大（见图2）。这是因为油品的粘度增加，相对分子质量也相应增大的缘故。在拉伸强度相当的情况下，粘度低的油品有利于提高试样的流动性，对后加工有利。
2.4　油品组成对SBS光稳定性的影响
　　油品的碳型分析是表示烷烃、环烷烃和不饱和环烷烃上的碳原子数各自占总碳原子数的量，而族组成分析是通过芳烃、环烷烃及石蜡烃等的极性不同分离出不同的组分[4]。表3的族组成分析结果表明，填充不同油品的试样变黄的先后顺序依次为NM－100，B－1，PPA26，KSH－371，90A，103＃，116＃，其中填充油中芳烃质量分数高的先变黄并且颜色深，是因为芳烃中含有极性物质，易诱导氧化反应，致使试样的光稳定性差。

3　结论

　　a）选择石蜡油和芳烃质量分数低的环烷油作SBS的填充油为好。环烷油与SBS的相容性好，强度损失小。石蜡油有利于提高SBS的流动性和耐屈挠性，光稳定性好。
　　b）随着充油量的增加，SBS的扯断伸长率增大，MI提高，拉伸强度、300％定伸应力、邵尔A型硬度和永久变形下降。
　　c）随着油品VGC的增加，SBS的拉伸强度和邵尔A型硬度增加。VGC大于0.83以后,邵尔A型硬度增加得比较明显；但当VGC大于0.85以后，拉伸强度显著下降。当油品中含有一定量的芳烃时，随着粘度的增加，SBS的MI降低，邵尔A型硬度增大。
　　d）芳烃质量分数高的油充入SBS中后更易引起胶料变黄，而且强度损失较大。填充油的芳烃质量分数不宜大于6％。

作者简介：张杨，26岁，工程师。
张旸（茂名石油化工公司研究院，525000）
张海涛（茂名石油化工公司研究院，525000）
李富德（茂名石油化工公司乙烯工业公司）
薛小英（茂名石油化工公司乙烯工业公司）

参考文献

［1］刘大华主编.合成橡胶工业手册[M].北京：化学工业出版社,1991.174
［2］梁星宇,周木英主编.橡胶工业手册,第3册[M].北京:化学工业出版社,1992.266～277
［3］杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出版社,1997.352～366
［4］山西化工研究所编.塑料橡胶加工助剂[M].北京:化学工业出版社,1983.581～600

收稿日期：1999－08－01；修订日期：1999－12－08。