SEBS兒童地墊專用料的性能研究

嚴紹敏

（中國石化巴陵分公司，湖南岳陽 414014）

目前市場上兒童地墊按款式可分為拼接式和整體式；按材質分主要包括聚乙烯（PE）、乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）兩類。PE和EVA這兩種原材料本身環保無毒，但在生產過程中為了能夠使塑料發泡、降低生產成本、增加塑料產品的柔韌性使其不易斷裂，均加入了甲酰胺。甲酰胺是一種溶劑，常被用作還原劑和工業化學品。PONY譜尼測試集團玩具測試專家介紹，甲酰胺進入動物體內，會降低其生殖能力和幼崽的存活率，對于兒童的傷害是不可逆的[1]。另外，甲酰胺在高溫環境下會釋放出氨氣，對眼睛、皮膚黏膜也會造成傷害。氫化苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）具有較好的柔韌性和物理力學性能，加工過程無需加入甲酰胺，因此，安全、環保、無毒的SEBS兒童地墊具有較好的市場前景。巴陵分公司橡膠部以SEBS與聚丙烯（PP）為原料，加入白油及鈣粉（CaCO3）等助劑研究開發了兒童地墊專用料，采用注塑成型工藝，制成環保、安全的SEBS兒童地墊。文章主要研究了聚丙烯種類、不同標號白油及鈣粉的加入量等配方對兒童地墊性能的影響。

1 實驗

1.1 原材料

燕山石化公司生產均聚K8003 PP、共聚C4902 PP；巴陵石化公司生產SEBS；白油15#，22#，26#，32#；鈣粉。

1.2 設備

SK-160開放式煉膠機、AG-1橡膠拉力機、LX-A硬度計、YX-50平板硫化機、雙螺桿擠出機。

1.3 試樣制備及性能測試

1.3.1 試樣制備

按比例稱取一定質量的PP、SEBS（質量比為65∶35，將每100 g SEBS和PP的混合料視為一個單位）、白油、鈣粉，放入搪瓷桶中，攪拌均勻；將混合料用雙螺桿擠出機造粒，雙螺桿擠出機溫度控制在180~220℃；將粒料用注塑機進行注塑成型，制成兒童地墊，注塑機溫度控制在180~220℃。取少量粒料用開煉機進行塑煉，再用平板硫化機進行硫化，制成兒童地墊專用料試樣。取專用料制成硫化片，作為分析試樣。

1.3.2 性能測試

力學性能：將硫化樣片按標準GB/T 528—1992中的方法，用拉力機進行測試。

熔融指數：按標準ASTM D 1238，測試條件200℃，2.16 kg下測試。

硬度：按JB/T 7757.2—2006方法，采用邵氏A型硬度計進行測試。

2 結果與討論

2.1 兒童地墊專用料的性能指標要求

兒童地墊需具有一定的強度，在撞擊時能有效保護兒童；同時，兒童地墊需要具有一定的柔軟度，在兒童受到撞擊時有較好的緩沖作用，避免二次傷害。其物理力學性能指標見表1。

表1 兒童地墊性能指標

2.2 白油對兒童地墊專用料性能的影響

2.2.1 白油種類對兒童地墊性能的影響

取一定量SEBS、PP混合，每單位混合物加入85 g白油和65 g的鈣粉制成混合料。分別采用不同標號的白油與SEBS、PP、鈣粉制成兒童地墊專用料?？疾彀子头N類對專用料性能的影響，結果見表2。

由表2可知，隨著白油標號的增加，兒童地墊專用料的強度、硬度略有增加，熔融指數降低。

表2 白油種類對兒童地墊專用料性能的影響

不同標號的白油稠度不同。標號增大，稠度增大，閃點也相應更高。采用標號較小白油，能更好地改善兒童地墊的加工流動性，但物理力學性能無法滿足要求。同時由于閃點低，在加工過程中容易揮發，造成空氣污染，也存在一定的安全隱患。綜合考慮兒童地墊專用料的加工流動性和物理力學性能，最終確定采用26#白油。

2.2.2 白油的加入量對兒童地墊專用料性能的影響

調整26#白油的加入量，考察白油的加入量對兒童地墊專用料性能的影響，結果見表3。

由表3可知，增大26#白油的加入量，兒童地墊專用料的熔融指數增大，強度、硬度下降。

表3 白油的加入量對兒童地墊專用料性能的影響

加入26#白油能較好地改善兒童地墊專用料的加工流動性、降低生產成本，但隨著白油加入量的增加，兒童地墊專用料的物理力學性能下降。綜合考慮兒童地墊物理力學性能、加工流動性等各項性能要求，最終確定白油的加入量為每單位85 g。

2.3 聚丙烯對兒童地墊專用料性能的影響

2.3.1 聚丙烯種類對兒童地墊性能的影響

分別采用共聚C4902 PP和均聚K8003 PP制成兒童地墊專用料，主要考察聚PP的種類對兒童地墊性能的影響，結果見表4。

由表4可知，采用均聚聚丙烯時兒童地墊專用料較采用共聚聚丙烯兒童地墊專用料強度大、硬度大、變形大、熔融指數大；伸長率小。這是因為均聚PP較共聚PP具有較為完整的結晶結構，強度高、硬度大、流動性佳，但用于制作兒童地墊時，硬度大、變形大，滿足不了兒童地墊對彈性的要求，同時硬度大影響了使用安全性和舒適性。采用無規共聚PP制作兒童地墊專用料能較好地滿足兒童地墊物理力學性能、加工流動性、彈性等各項性能要求，因此，最終確定選用共聚C4902 PP作為兒童地墊專用料的主要原料。

表4 聚丙烯種類對兒童地墊性能的影響

2.3.2 聚丙烯加入量對兒童地墊專用料性能的影響

調整共聚C4902 PP的加入量，考察PP加入量對兒童地墊性能的影響，結果見表5。

由表5可知，增加C4902 PP的加入量，兒童地墊專用料的強度、硬度、熔融指數、永久變形均增大、伸長率下降。

表5 PP加入量對兒童地墊專用料性能的影響

增大PP加入量，較好地改善了兒童地墊專用料的加工流動性和物理力學性能，但加入量過多時，兒童地墊的硬度增大、彈性差，影響兒童地墊使用的安全性和舒適性；同時，制品變形增大，尺寸穩定性差。因此，最終確定PP加入量為每單位35 g。

2.4 鈣粉的加入量對兒童地墊專用料性能的影響

調整鈣粉的加入量，制成相應的兒童地墊，考察鈣粉加入量對兒童地墊性能的影響，結果見表6。

由表6可知，增加鈣粉的加入量，兒童地墊專用料的強度、伸長率、熔融指數均下降，硬度增大。

表6 鈣粉的加入量對兒童地墊專用料性能的影響

鈣粉成本低，加入鈣粉大大降低了兒童地墊的生產成本，同時提高了兒童地墊的尺寸穩定性。但加入量過高時，制品的物理力學性能差；同時，鈣粉密度大降低了制品的輕便性。因此，最終確定鈣粉的加入量為每單位65 g。

2.5 SEBS 兒童地墊專用料的性能

稱取一個單位的SEBS和PP的混合料，再加入26#白油85 g及鈣粉65 g制得SEBS兒童地墊的專用料。混合均勻后，用雙螺桿擠出。取少量專用料樣品進行物理力學性能測試，結果見表7。

表7 SEBS兒童地墊性能

由表7可知，采用SEBS和pp為主要原材料，加入適量的26#白油和鈣粉，制得的兒童地墊性能較好，能滿足兒童地墊的各項性能指標。

3 結論

1）采用不同標號的白油制得的兒童地墊性能不同。加入標號較小的白油，制得的兒童地墊專用料的物理力學性能差、加工過程容易揮發。用26#白油制得的兒童地墊專用料在SEBS與PP等共混料中加入26#白油，制得的兒童地墊專用料具有較好的物理力學性能和加工性能，加入量為每單位85 g。

2）采用共聚C4902 PP較采用均聚k8003 PP制得的兒童地墊專用料具有更好的物理力學性能、加工流動性、彈性等性能，能較好地滿足兒童地墊要求。增加PP的加入量能較好的改善兒童地墊的加工性能和硬度。加入量過多，兒童地墊的硬度過大，變形大，尺寸穩定性差，PP加入量應適量。

3）鈣粉密度大，成本低，在SEBS與C4902 PP混合物中加入一定量鈣粉，制得的兒童地墊成品尺寸穩定性好、使用方便。鈣粉成本低，可降低兒童地墊的生產成本，鈣粉的加入量為每單位65 g。

4）以SEBS與共聚C4902 PP為主要原料，加入適量的26#白油和鈣粉，制得的兒童地墊專用料性能較好，能滿足兒童地墊的各項性能要求。