极性化SBS／PS／超细CaCO3补强热塑性弹性体的性能及其微观形态研究
塑料的增韧、增强与增刚
塑料的增韧、增强与增刚黄锐教授（四川大学高分子科学与工程学院）1.1概述上世纪80年代以来，高分子材料的研究重点转向聚合物凝聚态物理、材料加工与高性能化、功能化等方面；或通过加工改变单一聚合物聚集态，或将不同聚合物共混使性能普通高分子材料变成可工程应用的高性能材料。
据统计，在改善和提高聚合物的性能中，主要包括冲击韧性、加工性能、拉伸强度、弹性模量、热变形稳定性、燃烧性能、热稳定性、尺寸稳定性等，获得高的冲击韧性、高的拉伸强度和良好的加工性能位居前三位，成为聚合物材料改性的主要目标。
作为结构材料的高分子，强度和韧性是两项最重要的力学性能指标。
以往的研究表明，橡胶能有效地增韧，但造成强度、刚度较大幅度下降；无机填料能有效地增强，但往往造成冲击韧性明显下降。
因此，如何获得兼具高强高刚高韧综合性能优良的高分子材料，实现同时增韧增强与增刚改性一直是高分子材料科学研究中的一个重要课题和应用研究热点。
近年来，随着对弹性体增韧机理的更进一步认识，人们在提高弹性体的增韧效果和新型弹性体的研究与应用等方面都开展了研究。
弹性体增韧体系的强韧性与弹性体的种类，分散相的结构、粒子大小及分布，界面粘结以及基体等因素有关。
有人采用弹性模量比橡胶类聚合物高1-2个数量级的EV A作为PP的增韧改性剂，研究了原料配比、工艺条件和微观结构对体系性能的影响。
研究表明，共混物的增韧机理主要是EV A分散相粒子的界面空洞化引起PP基体屈服。
该共混物在冲击强度大幅度提高的同时，刚性相对下降很小，并且具有良好的加工性能，其综合性能优于PP/EPDM共混物。
通过改善弹性体的粒径大小及其分布、粒子与基体的界面相互作用等来达到共混材料的强韧化，已有很多文献报道。
有研究表明，质量比为80/20的动态硫化PP/EPDM和70/30非硫化型PP/EPDM的韧性几乎相同，可以用更少的弹性体用量而达到同样的增韧效果以保持PP的刚性和耐热性。
上述通过优化增韧体系的形态结构来提高聚合物的综合性能，其效果仍然有限。
热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）是物理性能介于橡胶和塑料之间的一类高分子材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。
这些特性早在1926年Waldo Semon研究PVC时就发现了。
随着共混技术以及嵌段、接枝等共聚技术的进展，世界各地的研究者和公司又相继开发成功了多类具有这种特性的高分子材料，如热塑性聚氨酯（TPU）、苯乙烯类TPE（SBC）、热塑性动态硫化胶（TPV）、聚酯型TPE（TPEE）、聚酰胺型TPE（TPAE）、离聚体型TPE等等。
各类TPE几乎都有一个共同的特点，那就是在分子的凝聚态结构中都存在微观相分离和热可逆的约束形式。
分离的两相称作弹性相和硬相，弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，这些约束形式在非动态硫化胶类TPE中还起到物理交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优良的弹性和强度。
至今人们在进行TPE的分子设计时所依赖的热可逆约束形式主要有三种，包括结晶相、冻结相和离子簇。
氢键也是热可逆的约束形式，但一般仅在上述三种形式中起辅助作用。
从各种商品化TPE的对比情况看来，它们在结构、特性与合成方法上都有许多差异（见表1-1）。
其中TPU、TPV、TPEE、TPAE相对于SBC、TPO、CPE来讲，综合性能更优异，可以认为是TPE中档次较高的品种。
TPE的应用领域涉及汽车、电子、电气、建筑、工程及日常生活用品等多方面，其使用的最终形态包括各种护套、管材、电线电缆、垫片、零配件、鞋件、密封条、输送带、涂料、油漆、粘合剂、热熔胶、纤维等。
可以说，TPE工业发展到现在，已经具有相当成熟的水平，其商业地位也日显重要了。
热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦称热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR 或Thermoplastic Vulcanizate-TPV)是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。
热塑性弹性体SBS的研究分析
1.3热塑性弹性体SBS地研究1.3.1 SBS 概况热塑性弹性体TPE是六十年代开发地新型高聚物［73］，是高分子材料科学与工程理论和应用中地一个重大突破.它具有橡胶和热塑性塑料地特性，在常温下显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型地高分子材料•它是继天然橡胶、合成橡胶之后地被称为“第三代橡胶”•热塑性弹性体分子链地结构特点是由化学组成不同地树脂段（硬段）和橡胶段（软段）构成•硬段地链段间作用力足以形成“物理交联”，软段则是具有较大自由内旋转能力地高弹性链段；而软硬段又以适当地次序排列并以适当地方式联接起来•硬段地这种物理交联是可逆地，即在高温下失去约束大分子组成地能力，呈现塑性.当温度降至室温时，这些“交联”又恢复，起到类似硫化橡胶交联点地作用•正是由于热塑性弹性体地这种链结构特点和交联状态地可逆性，使它在常温下显示硫化胶地弹性、强度和形变特性等物理机械性能，可代替传统硫化胶制造某些橡胶制品；在高温下硬段会软化或熔化，在加压下呈现粘性流动，显现热塑性塑料地加工特性，可采用注射成型和吹塑成型等热塑性塑料地方法，比传统硫化橡胶常用地压缩、挤出、压延成型速度快、周期短，所需后硫化设备少，生产费用低•热塑料弹性体还可用真空、吹塑成型等传统橡胶不能使用地迅速、经济地方法加工•重复加工对其性能或加工特性无明显损害，废品和边角料可重新加工，用过材料可与新料一起使用，大大提高了材料利用率，极大地减少环境污染，被认为是环境友好材料.b5E2RGbCAP按其化学组成TPE可以分为苯乙烯类SBC、聚烯烃类TPO、聚氨酯TPV和聚酯类CPE在TPE中SBC占有重要地地位，是目前世界上产量最大、发展最快地一种热塑性弹性体，按嵌段成分SBC可分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）以及它们相应地加氢产物-氢化SBS （SEBS）和氢化SIS（SEPS）4种类型.目前，世界SBS地消费量约占SBC总消费量地75%，SIS约占15%，SEBS和SEPS等加氢产品地消费量各占10%.SBS具有较高地拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率，良好地耐低温性、耐透气性以及独特地抗湿滑性和高弹性.p1EanqFDPw据合成橡胶国际生产者协会（IISRP）统计［74］，截止到2007年底，全世界SBC 地总生产能力为185.4万吨，同比增长约20.08%,其中欧洲、北美和亚太地区是最主要地生产地区，生产能力合计达到176.1万吨/年，约占世界总生产能力地95.0%今后几年，随着中国等亚洲国家多套SBC生产装置地陆续建成投产，预计到2012年世界SBC地总生产能力将超过220.0万吨.其中亚洲，尤其是中国大陆将成为世界最大地SBC生产国家.DXDiTa9E3d截止到2007年底，我国有3家企业生产SBC，总生产能力为26.0万吨/年.生产能力全部由中国石油化工集团公司所控制， 主要生产企业有中石化巴陵石化分公 司、中石化北京燕山石化分公司和中石化茂名石化分公司等， 装置总生产能力为 25.0万吨/年,其中巴陵石油化工公司地生产能力达到12.0万吨/年，是目前我国最 大地SBC 生产厂家，生产能力约占国内总生产能力地48.0%,其SBC 地生产规模、 技术水平、产品质量、品种牌号、市场占有率等均处于国内领先地位，可生产 30 多个牌号，是我国SBC 新产品主要研发和生产基地，在生产技术上获得多项专 利.RTCrpUDGiTSBS 主要有四大用途［73］:橡胶制品、沥青改性剂、胶黏剂和树脂改性剂 .在 橡胶制品方面，适于制造鞋底、玻璃门窗密封胶条、胶板、垫圈、胶管和胶带等. 作为树脂改性剂，SBS 分别与PP 、PE 、PS 共混物，可明显改善制品地低温性能 和抗冲击性能，SBS 用于胶粘剂，具有高固体物质含量、快干、耐低温地特点； SBS 作为路面沥青改性剂，可明显改进沥青地耐候性和耐负载性能［75, 76］.5PC Z VD7H X A1.3.2 SBS 地结构特点SBS 为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯地三嵌段聚合物，它地化学结构如下: 卡並♦严土弋比YR - CH -CH.七I o o Figure 1.2Molecular structure of SBS（a ） （b ）Figure 1.3Structural schematic diagram of SBS （ a ） Linear （ b ）StarSBS 从分子结构上分为两种类型：线型和星型（如 Figure1.3）.星型与线型 地聚集态基本类似［73］，但星型弹性模量比线型为高.线型结构分子量低，溶解性 好，但内聚强度不足；星型结构分子量较高，内聚强度较大，但工艺性较 差.jLBHrnAlLgSBS 地相态研究一直以来是研究者关注地课题［77_81］.SBS 地相态与PS 和PB 含量有关，分散相可呈球状、柱状、层状状态分布于基体相中 ［73, 80］： XHAQX74J0X(I)当A 分散相含量＜25%时，分散相A 以球体分散于B 介质中；(U) 当A 成分进一步增加达到25~40%,上述球状体之间串联成棒状结构；(川)当A 成分增加到40~60%，棒状体之间就形成平面层结构；(W)当B 成分为25~40%, B 成分被隔离成棒状，分散于 A 相中；(V) 当B 成分低于25%, B 成分棒状被隔离成表面积最小地 B 球，A 成分变 成连续相•如Figure1.4所示为随着分散相含量增加时 SBS 相态地变化示意图.Figure 1.4Scheme showing the classical block copolymer morphologies[80] Table 1.1Characteristics of SBS block copolymer samplesLDAYtRyKfESamplesMn Mw/Mn Content of PS Remarks LN182000 1.07 0.74 Lin ear symmetric SBS triblock LN293000 1.13 0.74 Lin ear asymmetric S 1BS 2 triblock copolymer, (S 1 丰 S ), tapered transition LN4116000 1.20 0.65 Lin ear symmetric S(S/B)S triblock with rubbery S/B (PS-co-PB) mid block ST191800 1.99 0.74 Highly asymmetric star architecture, each arm with S 1BS 2 structure (S 1 丰 S ) ST2109200 1.69 0.74 Structure similar to ST1, middle PB block has tapered tran siti on to PS core ST3 85700 2.10 0.74 Structure similar to ST1, each arm withS i (S/B)S 2 structure (S 1^S ), S/B is a randomcopolymer of PS and PB Figure1.5为Tablel.1中不同分子SBS 结构地TEM 相态图，随着SBS 地分子结 构不同，形成地相态也不相同：LN1呈现典型地柱状分布，而 LN2、ST1和ST2 为层状结构，而ST3为双连续结构.Zzz6ZB2Ltk(a) Spheres (c) Lamellae(b) Cylinders133 SBS 力学行为特性SBS 之所以具有橡胶和塑料地特性，是由于聚苯乙烯链段作为硬链段，形成地物理交联结构赋予了 SBS 良好地力学性能，拉伸强度一般都能达到20〜 35MPa ,这比大多数通过化学作用交联地弹性体地拉伸强度都高 .聚丁二烯作为 软链段为SBS 提供了柔韧性.SBS 地力学特性与硫化丁苯橡胶有一定相似：断裂 伸长率很大，呈现典型地橡胶材料应力应变曲线 •但也有明显差别：SBS 在初始 阶段出现屈服和细颈阶段，这和聚苯乙烯物理交联区域地存在有关 .Holden [82]发Figure 1.5 TEM micrographs of the different SBS copolymers现SBS中地聚苯乙烯物理交联区域不仅起到交联作用，而且还起到了类似填充剂一样地填充效应.dvzfvkwMIlSBS地力学性能受到聚苯乙烯和聚丁二烯含量地影响.当PS地含量在0%〜100%变化时，SBS地断裂伸长率由1000%降至3%,说明随聚苯乙烯含量地增加，物理交联变大，橡胶链段变短，因而SBS越来越失去弹性变形能力•最大抗张强度和硬度随苯乙烯嵌段地变长而有所提高•嵌段方式对共聚物力学性能影响很大.SBS链地两头是以硬链段PS封端，若是以软链段PB封端时称为BSB，此时难以形成约束软段地塑性流动，因此在外力作用下很快断裂.改变合成方法可以形成不同嵌段方式地SBS，例如线型或星型结构，星型嵌段共聚物地粘度比线型大很多，但是断裂强度和断裂伸长率变化不大.rqyn14ZNXI热塑性弹性体在拉伸性能上具有明显地历史效应，第一次拉伸时地应力应变曲线与第二次地相差很大：在第一次拉伸时有明显地屈服区，而第二次拉伸时则没有明显地屈服区［83］.这是因为在静态下形成聚苯乙烯嵌段物理交联区时，由于其中某些物理交联区并不牢固所致，因此在第一次拉伸时呈现出一定地抗拉性质，但是在这一过程中某些聚苯乙烯交联区发生散裂作用，致使第二次拉伸时应力显著下降•同样地情形也出现在循环应力作用地条件下：第一次循环地滞后环比第二次大很多，说明在循环拉伸过程中热塑性弹性体内超分子结构也在改变，但循环次数更多时滞后环地大小基本上不再变.EmxvxOtOco相态对SBS地力学性能也会造成影响［84, 85］.Table1.2为不同相态地SBS地屈服强度、断裂伸长率和拉伸强度数据（试样地编号与Table 1.1 一致）.SixE2yXPq5Table 1.2 Tensile properties of different SBSSamples Yield stress (MPa)Strain at break (%)Te nsile stre ngth (MPa)LN134928LN22845925ST22425720另一方面，SBS地相态在应力作用下会发生取向、变形和破坏等现象［77, 78, 86］. 由于PB为柔性链段，具有较低地杨氏模量，因此PB相地取向程度高于PS相.在应力作用下，由于层间是通过化学键相连地，因此它们地边界不会很快在应力地作用下发生断裂•由于PB软链段有高地泊松比；且在高应变下，PS层含有很多链端基，PB带动PS相地取向.当达到一定地应变，会形成Chevron结构.进一步增大应变，PS相区会发生断裂无规分散在基体中［78］，如Figure 1.6和Figure1.7 所示.6ewMyirQFL(c)Figure 1.6 Effect of strain on the phase morphologies of SBS(a) Orientation (b) Deformation (c)Breaking■! a Jufld efwmed (bhtrekhedismall Al Figure 1.7 Effect of strain on the breaking of polystyrene domains133 SBS 老化研究SBS 分子链中存在不饱和地C=C 双键，在加工过程及使用中易因光、热、 氧等因素发生老化，研究SBS 老化规律及防老化措施具有重要意义.kavU42VRUs对于SBS 地热氧化降解研究［88］，表明在热氧过程中双键地消失和羟基、羧基j-slretctied £felatedL ，" £0卅肆血＞00(chtrefcted [87] (b)^tiding in PS domoifi^以及羧酸酯基团地出现•对于SBS地热降解动力学研究，SBS地TG曲线可以看出SBS地热降解过程分两步完成：第一步为聚丁二烯分解，第二步为聚苯乙烯分解.SBS地热降解属随机成核和随后生长过程控制机理[89]，热降解反应地活化能为Ea为303.5KJ/mol，热降解速率常数为k=1.734 X 021exp(-3.588 W4/T).通过FTIR 研究SBS地热氧老化，PS和PB地热氧老化不同，PS热氧老化过程中变化平缓，PB中出现羧基和酐基•通过DSC研究了SBS地非等温动力学，SBS地热氧降解属于自身催化，包含四个阶段[90]类似于聚丁二烯橡胶：第一阶段为PB中引发阶段，a H 地形成；第二阶段为链生长过程，由歧化和降解两部分组成；第三个阶段为羧酸脱水形成酐；第四阶段为链终止，具有低活化能和高地反应速率•通过添加抗氧剂1076发现a H地生成受到抑制，使自由基变得稳定，终止了链生长和链地转移.y6v3ALoS89苯乙烯系热塑性弹性体地耐老化性能主要与橡胶链段中地双键含量有关，双键含量少地弹性体地耐老化性能要好于双键含量多地弹性体.苯乙烯系热塑性弹性体环氧化后，随环氧度地增加，弹性体地吸氧体积降低，耐老化性能提高[91].Singh 通过动态接触角、FTIR和SEM研究了SBS光氧老化后地变化并提出了老化机理[92].利用紫外老化试验箱，对热塑性弹性体SBS进行人工加速老化实验，随着老化时间地延长，SBS表面颜色逐渐变黄，裂纹逐渐变密，有羰基生成，试样地断裂强度、扯断伸长率和撕裂强度先迅速降低，然后趋于稳定；而邵氏硬度随老化时间逐渐增大；其力学性能向硬而脆地方向发展[93].SBS对人工气候老化波长地敏感程度主要取决于SBS中地丁二烯成分[94].SBS在人工气候老化过程中丁二烯部分受到光和氧地作用既发生降解又发生交联[95]，交联是通过大游离基重新结合或者双键加成进行地.SBS不耐人工气候老化，主要发生高度交联，凝胶含量为90%[96]，从而导致试样变脆、变硬，拉伸强度迅速下降.SBS人工气候老化与自然老化地相关性研究[97]，得出了人工气候老化与万宁和海拉尔地区地相互关系式.M2ub6vSTnP1.3.4 SBS改性研究SBS中地聚丁二烯链段存在双键容易被氧化产生交联现象，使得共聚物变硬变脆，因此常常有通过化学改性和共混改性等方法对SBS进行改性.0YujCfmUCw 化学改性方法常用地是溶液接枝改性：将SBS溶于溶于溶剂中，通过添加引发剂与其他单体(甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸正丁酯BA)发生接枝共聚反应，形成以SBS为主链PBA和PMMA为支链地接枝共聚物.类似地还有本体接枝改性，这些方法因使用大量有毒溶剂会对环境造成污染•还有一类化学改性方法是合成改性法：在SBS共聚物中通过加氢反应、卤化反应、环氧化反应[98]eUts8ZQVRd共混物改性方法相对化学改性方法更为方便有效.SBS与其他高分子材料在熔融状态下进行混合，可以制备出性能优异地改性SBS热塑性弹性体.PE对SBS 地改性材料可提高SBS弹性体地耐磨性、硬度、耐候性和撕裂强度，并使MFR 略有提高，而拉伸强度和扯断伸长率仍然保持较高[99, 100].PP更坚硬并且有更高地熔点.它具有密度低、耐腐蚀、耐热性好，但其耐低温断裂性差、耐候性差，低温冲击性能差.Saroop101]研究了SBS/PP硫化共混物地凝胶含量，以及SBS/PP共混物在不同温度条件下地熔体流动速率，90年代实现了SBS/PP热塑性弹性体工业化生产.PS具有易于成型、收缩率小、吸湿性低、热性能好等优点，且SBS与PS具有良好相容性，很多研究利用PS对SBS进行改性[102-104].sQsAEJkW5T[73] 金关泰，热塑性弹性体.化学工业岀版社：北京，1983.[74] 崔小明.中国石油和化工2009, 2: 37-39.[75] Lu, X.; Isacsson, U.; Ekblad, J. 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热塑性弹性体目前主要分为以下几类
热塑性弹性体分类1．苯乙烯类TPE 苯乙烯类TPE又称TPS，为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物，其性能最接近SBR橡胶。
目前世界TPS的产量已达70多万t，约占全部TPE一半左右。
代表性的品种为苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS），广泛用于制鞋业，已大部分取代了橡胶；同时在胶布、胶板等工业橡胶制品中的用途也在不断扩大。
SBS还大量用作PS塑料的抗冲击改性剂，也是沥青铺路的沥青路面耐磨、防裂、防软和抗滑的优异改性剂。
以SBS改性的PS 塑料，不仅可像橡胶那样大大改善抗冲击性，而且透明性也非常好。
以SBS改性的沥青路面较之SBR橡胶、WRP胶粉，更容易溶解于沥青中。
因此，虽然价格较贵，仍然得到大量使用。
现今，更以防水卷材进一步推广到建筑物屋顶、地铁、隧道、沟槽等的防水、防潮上面。
SBS与S-SBR、NP橡胶并用制造的海绵，比原来PVC、EVA塑料海绵更富于橡胶触感，且比硫化橡胶要轻，颜色鲜艳，花纹清晰。
因而，不仅适于制造胶鞋中底的海绵，也是旅游鞋、运动鞋、时装鞋等一次性大底的理想材料。
近些年来，异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物（S 工S）发展很快，其产量已占TPS量的1／3左右，约90%用在粘合剂方面。
用SIS制成的热熔胶不仅粘性优越，而且耐热性也好，现已成为美欧日各国热熔胶的主要材料。
SBS和SIS的最大问题是不耐热，使用温度一般不能超过80℃。
同时，其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都无法同橡胶相比。
为此，近年来美欧等国对它进行了一系列性能改进，先后出现了SBS和SIS经饱和加氢的SEBS和SEPS。
SEBS（以BR加氢作软链段）和SEPS（以IR加氢作软链段）可使抗冲强度大幅度提高，耐天候性和耐热老化性也好。
日本三菱化学在1984年又以SEBS、SEPS为基料制成了性能更好的混合料，并将此饱和型TPS命名为“Rubberron”上市。
因此，SEBS和SEPS不仅是通用，也是工程塑料用的改善耐天候性、耐磨性和耐热老化性的共混材料，故而很快发展成为尼龙（PA）、聚碳酸酯（PC）等工程塑料类“合金”的增容剂。
SEBs热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer 简称：TPE）[1]是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它是由塑料段（硬段）和橡胶段（弹性软段）相连组成的。
分子链间的硬段内聚能较大，通过范德华力等非共价作用相互缔合形成物理交联点，软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段。
硬段聚集相分散在软段（橡胶段）形成的连续相基体之间，在形态上属微观多相结构。
在常温下，硬段不仅起到固定软段（弹性链段）的物理交联作用，同时还产生补强作用，而且，这种“物理”交联具有可逆性，即在高温下约束力丧失，呈塑性；温度降至常温时，交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。
由于常温下显示橡胶弹性，而高温下又能塑化成型，故被称为“第三代橡胶”。
热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。
热塑性弹性体所具有的橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性，使之在橡胶工业中广泛用于制造胶鞋、胶布等日用品和胶管、胶带、胶条、胶板、胶件以及胶粘剂等各种工业用品。
同时，热塑性弹性体还可代替橡胶大量用在PVC、PE、PP、PS等通用热塑性树脂甚至PU、PA等工程塑料的改性上面，使塑料工业也出现了崭新的局面。
世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。
它们都是在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相相互牢固组合在一起而成的。
热塑性塑料是在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料。
如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚碳酸酯（PC），聚酰胺（PA），聚甲醛（POM），ABS树脂等。
热塑性弹性体和热塑性塑料的共混性能良好，二者通过共混加工，可以得到性能更为优异的复合材料，成为目前材料科学研究的热点。
超细CaCO3改性天然橡胶的性能研究
文章编号
１０ ．４ ０ （０ ８ ４０ ９ ．４ ０ ４６ １ ２ ０ ）０ ．０ ３０
超 细 Ｃ Ｃ 改性 天 然 橡胶 的 性 能 研 究 ａ Ｏ３
陈有双 ， 忠锋 ， 唐 林海涛 ， 罗阳林 ， 吕奕菊
（ 广西工学院 生物与 化学 工程系 ， 广西 柳州 摘 ５５ ０） ４０６
要： 利用 Ｓ ６ ｉ 偶联剂改性超细 Ｃ Ｃ ３通过直接共 混法制备超细 ＣＣ ３Ｎ 一 ￣Ｏ ， ａＯ ／ Ｒ复合材料 ， 并研究材 料的拉伸 性能 、
第１ ９卷
第 ４期
广 西 工 学 院 学 报
‘
２０ ０ ８年 １ ２月
Ｊ ＵＲ Ｌ Ｏ Ａ Ｏ ＮＡ ＦＧＵ ＮＧＸ ＶＥ ＳＴ Ｅ Ｔ Ｎ ＯＧ Ｉ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｙ ＯＦＴ Ｃｑ ＯＬ Ｙ
Ｄｅ ． ９ Ｎｏ ４ ｃ １ ． Ｄｅ ． ０ ８ ｅ２ ０
性材料。 １４ 性 能测试 ．
表 １ 试样 的组成
样 品
１＃ ２＃
的 错
１ｏ ｏ １ｏ ｏ １ｏ ｏ １ｏ ０
１０ ０
０ １ Ｏ ３ Ｏ ５ ０
７ ０
粒径分析 ： 采用 Ｊ －１８型激光粒度分 布仪分 析超 细 ｃｃ３ 粒径分 Ｒ １７ ａｘ ３ 布； 红外光谱法 （ ）波长范围 ４ ０ ｎＩ ￣４０ ２ 。以光谱纯 Ｋ ｒ Ｉ ： Ｒ ０ ｌ ｃ １ ０ ０ ｎ＿ ， ｃ Ｂ 作为 支撑物 ， 分辨率为 ４ｃ ； ｍ 拉伸性能按 ＩＯ ５ ７１＇标准测试 ； 氏硬度按 Ｓ ２ —／ ２ 邵 ＩＯ ８８标 准测试 ； 重 分 析 （ Ｓ ６ 热 ＴＧ） 试 条 件 为 Ｎ 气 氛 ， 温 速 为 １ 测 ２ 升 ０℃ ／
复合 材料的硬度明显提高 ， 拉伸 强度呈先升 高后降低趋 势 ， 断
热塑性弹性体(SBS)的合成、改性和应用
(1)大分子化学改性法 ① SBS接枝反应 SBS接枝可采用低分子化合物如马 来酸酥等， 用有机单体如丙烯酸在过氧化物引 发剂存在下进行接枝反应， 在SBS链上接枝极性的高分子链段， 也可在一元接枝的基础上进行二元、 三元、乃至四元接枝反应。
张爱民等人用示差扫描仪 研究了SBS, SBS -g-MAH改性沥青的储 存稳定性研究表明， 由于SBS -g-MAH的极性比SBS高， 与沥青之间能形成一种更稳定的、均 匀的、 分相而不分离的织态结构， 从而能有效改善沥青的热储存稳定性。
• • • • •
在生产中使用THF等添加剂， 由于活性种在非极性溶剂中以缔合形态存在， 随着THF的增加，平衡向右移动， 缔合体逐渐减少，形成单量体， 一络合体，二络合体等，反应如下：
• THF为给电子试剂， • 它的含量的增加削弱了活性种正离子Li十与 C之间的键能， • 使单量体增加，单体更易发生插入反应， 加快反应速度，同时它还影响到丁二烯嵌 段中1.2一结构的含量。 • 因此，它的加入量不大，一般控制在 THF/n-BuLi为0.5－2.0之间。
• 若将上述得到的官能化聚合物与盐酸、梭 酸、磷酸等反应可将聚合物末端氨基进一 • 步按化。端基基团能有效提高丁苯嵌段聚 合物的粘合性及与金属表面的粘合性能。
• 2. 3 SBS的结构与性能及其影响因素 • (1) SBS的结构与性能 • SBS的高分子链是由塑性嵌段(聚苯乙烯 硬段)和弹性嵌段(聚丁二烯软段)组成， • 聚苯乙烯嵌段连在聚丁二烯中间段的两端. 由于聚苯乙烯嵌段间的作用力，使其能与 其它大分子的聚苯乙烯嵌段聚集在一起， 形成物理交联，构成网状结构。
• 实验表明上述星型 SBS 在端基官能化后与 极性聚合物、极性填料之间的相容性有很 大的提高。
纳米CaCO3在SEBS_PP中的应用研究[1]
![纳米CaCO3在SEBS_PP中的应用研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/833dd3d5c1c708a1284a4458.png)
聚合物纳米复合材料是指分散相尺度至少有 一维小于１００ ｎｍ的聚合物基复合材料，国内外科 研工作者对聚合物基纳米ＣａＣ（）３复合材料已经 进行了较为广泛的研究，主要集中在ＰＰ／ｎ—Ｃａ— Ｃ（）３复合材料。Ａｖｅｌｌａ等…认为ｎ—ＣａＣ（）。的长 径比越小，粒子异相成核作用越显著；Ｓａｕｊａｎｙａ 等［２］发现无机填料粒径越小，复合材料结晶速率 越高，结晶峰衍射强度越大。大多数研究集中在 纳米粉体对结晶聚合物结晶性能及增强等方面， 而对纳米材料在非晶聚合物以及弹性体中的应用 研究报道较少。苯乙烯一乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌 段共聚物（ＳＥＢＳ）是一种多用途的新型热塑性弹 性体，它是热塑性嵌段共聚物ＳＢＳ（苯乙烯一丁二 烯一苯乙烯）分子中丁二烯段不饱和双键经过选择 加氢而制得的新型改性弹性体［３ｑ］。ＳＥＢＳ以优 异的性能备受关注，它既具有非氢化产品的热塑 性，又有常温下橡胶的高弹性，在高温下表现出树 脂的流动性，可以直接加工成型。与ＳＢＳ相比， ＳＥＢＳ具有更优良的稳定性和良好的耐热性，长 期使用温度可达１３０℃（ＳＢＳ仅为６５℃）Ｌ６’７Ｊ。由 于其丁二烯段不饱和双键被加氢饱和，使之获得 了较其它弹性体更为优异的性能，如优异的耐臭
ＷＵ Ｄｕｎ，ＬＩ Ｊｕｎ．Ｉ。ＩＵ Ｃｈｕｎ—ｌｉｎ，ＨＵＡＮＧ Ｒｅｎ－ｊｕｎ，ＦＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｂｏ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｙ’Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｏｌｙｔｅ（１ｈｎｉｃ。Ｕｎｉｖｅｒｓｉｌｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ
２１３１６４．（确ｉｎａ）
热塑性弹性体(SBS)的合成、改性和应用
• 采用[[3-(二甲基氨基)－丙基]－锂为含氮官 能化理引发剂制备了一系列a－氨基官能化 嵌段共聚物，将端氨基离子化后其在非极 性溶液中具有较强的缔合行为;同时由于末 端基团具有较强的极性，它在金属表面具 有较强的吸附性和粘结性氧乙烷封 端剂制备了端基官能化星型丁苯嵌段共聚 物，其制备过程如下：
• • • • • •
随后，英国、日本、前西德 均采用此技术生产。 1967年，荷兰Phillips公司 又推出了星形SBS， 其门尼粘度和拉伸强度比线型SBS高， 适用于温度和负荷较高的场合。
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第二代SBS 是在20世纪70年代为了改进线型 和星形SBS的耐热氧老化性 和耐候性 而开发的氢化SBS(SEBS)。
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。1980年以后， 又开发了第三代即反应性SEBS， 它是在SEBS上引进极性官能团， 从而赋予其与各种工程塑料 良好的相容性和对金属的粘接性。
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国内SBS的研究始于70年代中期， 目前已有燕山石化、 巴陵石化 和茂名石化 等几套万吨装置投入工业化生产。
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热塑性弹性体（SBS）的合成、 改性和应用
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苯乙烯一丁二烯一苯乙烯（SBS） 三嵌段聚合物是目前世界上产量 最大的热塑性弹性体之一， 常温下具有橡胶的弹性， 高温下熔融成可塑性的材料。
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因其具有优良的拉伸性能、 良好的耐低温性、 透气性、 溶解性 及独特的抗滑性 而被大量应用于制鞋、塑料改性、沥青改 性等领域。
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在生产中使用THF等添加剂， 由于活性种在非极性溶剂中以缔合形态存在， 随着THF的增加，平衡向右移动， 缔合体逐渐减少，形成单量体， 一络合体，二络合体等，反应如下：
SEBs热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer 简称：TPE）[1]是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它是由塑料段（硬段）和橡胶段（弹性软段）相连组成的。
分子链间的硬段内聚能较大，通过范德华力等非共价作用相互缔合形成物理交联点，软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段。
硬段聚集相分散在软段（橡胶段）形成的连续相基体之间，在形态上属微观多相结构。
在常温下，硬段不仅起到固定软段（弹性链段）的物理交联作用，同时还产生补强作用，而且，这种“物理”交联具有可逆性，即在高温下约束力丧失，呈塑性；温度降至常温时，交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。
由于常温下显示橡胶弹性，而高温下又能塑化成型，故被称为“第三代橡胶”。
热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。
热塑性弹性体所具有的橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性，使之在橡胶工业中广泛用于制造胶鞋、胶布等日用品和胶管、胶带、胶条、胶板、胶件以及胶粘剂等各种工业用品。
同时，热塑性弹性体还可代替橡胶大量用在PVC、PE、PP、PS等通用热塑性树脂甚至PU、PA等工程塑料的改性上面，使塑料工业也出现了崭新的局面。
世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。
它们都是在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相相互牢固组合在一起而成的。
热塑性塑料是在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料。
如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚碳酸酯（PC），聚酰胺（PA），聚甲醛（POM），ABS树脂等。
热塑性弹性体和热塑性塑料的共混性能良好，二者通过共混加工，可以得到性能更为优异的复合材料，成为目前材料科学研究的热点。
SBS树脂的结构及其性能概述
SBS树脂的结构及其性能概述摘要:本文概要描述了SBS树脂（苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物）的结构，性能，合成方法，以及应用。
通过对SBS树脂结构的分析了解其性能，进而对生产合成进行阐述，并简要介绍了由于结构性能上的特点使得SBS树脂在各方面的应用。
关键词：苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物，SBS树脂，热塑性弹性体性能，合成方法，工业应用，热塑性加工性能SBS树脂(苯乙烯－丁二烯－苯乙烯三嵌段共聚物) 是目前苯乙烯类热塑性弹性体中产量最大、成本最低、应用最为广泛的一种产品,被誉为“第三代合成橡胶”，开发利用前景十分广阔。
1 SBS树脂的结构及其性能SBS属苯乙烯类热塑性弹性体，是由苯乙烯和丁二烯为单体,在锂系催化剂作用下阴离子聚合制得的苯乙烯与丁二烯的三嵌段共聚物，即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(Styrene Butadiene styrene block polymer)又称为热塑性丁苯嵌段共聚物或热塑性丁苯橡胶，简称SBS。
根据合成方法不同．SBS有线型结构和星型结构，线型SBS的结构式见图。
其分子链中段式柔性的聚丁二烯，顺式占40%左右，分子量约为7万；两端是刚硬的聚苯乙烯，分子量约为1.5万，S/B（质量比）为30/70。
SBS 中的聚苯乙烯(PS)链段和聚丁二烯(PB)链段明显地呈两相结构，PB为连续相，PS为分散相．由于聚丁二烯在常温下是一种橡胶，而聚苯乙烯是硬性塑料，二者互不相容，呈相分离状态，其聚丁二烯段形成连续的橡胶相，聚苯乙烯段形成微区分散在橡胶相中且对聚丁二烯起着物理交联作用，也就是说聚苯乙烯球状聚集区域起交联点和补强粒子作用。
其分子中以物理交联代替一般橡胶的化学交联，因而其状态随温度或溶剂的变化有可逆性的变化，在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的材料，兼有橡胶的物理力学性能和塑料的加工性能，并且其加工工艺简单，无需塑炼、混炼及硫化，节省能源和设备投资。
SBS弹性体项目概述
SBS弹性体产品概述 苯乙烯系热塑性弹性体（又称为苯乙烯系嵌段共聚物Styreneic Block Copolymers，简称SBCs），目前是世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体。
目前，SBCs系列品种中主要有4种类型，即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）；苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）；苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物（SEPS）。
SEBS和SEPS分别是SBS和SIS的加氢共聚物。
SBS苯乙烯类热塑性弹性体是是SBCs中产量最大（占70%以上）、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。
与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。
SBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势： （1）可用热塑性塑料加工设备进行加工成型，如挤压、注射、吹塑等，成型速度比传统硫化橡胶工艺快； （2）不需硫化，可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序，因而设备投资少，生产能耗低、工艺简单，加工周期短，生产效率高，加工费用低； （3）加角余料可多次回收利用，节省资源，有利于环境保护。
目前SBS主要用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂四大应域。
在橡胶制品方面，SBS模压制品主要用于制鞋（鞋底）工业，挤出制品主要用于胶管和胶带；作为树脂改性剂，少量SBS分别与聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）共混可明显改善制品的低温性能和冲击强度；SBS作为粘合剂具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点；SBS作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。
目前我国SBS的生产能力21万吨/年，而国内市场的需求则已却超过了35万吨，国内市场缺口较大，产品具有良好的市场发展前景。
极性化SBS的热氧老化_I_微观结构变化
高分子材料科学与工程
POL YM ER MA TER IAL S SCIENCE AND EN GIN EER IN G
Vol. 26 ,No. 7 J ul. 2010
极性化 SBS 的热氧老化
———( I) 微观结构变化
刘 杨1 , 邸明伟1 ,2 , 张彦华1 , 顾继友1
(B) tanδ
Fig. 2 The curves of DMA for SBSVP oxidized under 160 ℃for vari2 ous aging times
2. 2 SBSVP 热氧老化的红外光谱分析 Fig. 3 为不同温度老化 2 h 后 SBSV P 的红外谱
图 。由图可知 , 随老化温度升高 , 3000 cm - 1 ～ 3100 cm - 1处和 1675 cm - 1 ～1500 cm - 1 处的 C = C 键伸缩 振动吸收峰以及 2820 cm - 1～3000 cm - 1处 C - H 键 伸缩振动吸收峰都逐渐减弱 ; 1740 cm - 1～1720 cm - 1 处 C = O 键伸缩振动吸收峰则逐渐增强 。180 ℃时由 于老化严重 ,曲线的形状已趋向于直线 。由此可知 ,高 温下 SBSV P 的热氧老化造成了大分子断链 ,使得 C = C、C - H 官能团含量减少 ,热氧老化后生成的 C = O 含量随温度升高逐渐增多 。180 ℃时严重的老化降解 造成 C = C、C - H 和 C = O 的含量下降 。
生相应变化所造成的 。 一般来说 ,聚合物老化过程中 ,都会伴随聚合物链
的降解与交联 。从上面分析可以看出 ,SBSV P 的热氧 老化也同时存在着降解和交联 ,只是不同的老化条件 下降解和交联所占的比例不同 。当交联反应占优势 时 ,聚合物的交联密度增加 ,造成模量增加 ,玻璃化转 变温度移向高温区 ,当降解反应占优势时 ,则结果相 反 。随老化温度升高或老化时间延长 ,聚合物降解反 应严重 ,对材料的破坏也严重 ,其动态力学曲线的形状 也会发生很大的变化 。
SBS热塑弹性体的极性化改性及其应用
１ 前 言
一
种是 用氧 或臭 氧在 过渡 金 属 的催 化作 用 下将 双 键
热塑弹性体是指在常温下显示橡胶 弹性 ， 高温
下 又能 塑化成 型 的材料 。这 类 聚合 物兼 有 橡 胶 的 物 理力 学性 能和 塑 料 的加 工 性 能 。Ｓ Ｓ嵌 段共 聚 物 是 Ｂ 其 中应 用最 广 的 热 塑 弹 性体 ， 由 中 间柔 性 的 聚 丁 它 二烯 链 段 和 ２端 刚硬 的 聚 苯 乙 烯 链 段 构 成 。 由 于 Ｓ Ｓ分子 中 以 物 理 交 联 代 替 一 般 橡 胶 的 化 学 交 联 ， Ｂ 因而其 状态 随 温 度 或 溶 剂 的有 无 有 可 逆 性 的变 化 ， 并 且其 加工 工 艺 简 单 ， 需 塑 炼 、 无 混炼 及 硫 化 ， 而 从
面 极 性 化 改 性 的 研 究 进 展 ， 对 极 性 化 改 性 后 Ｓ Ｓ的 应 用进 行 了概 述 。 并 Ｂ 关 键 词 ： 塑 弹性 体 ；Ｂ ； 性 化 ； 性 ； 用 热 Ｓ Ｓ极 改 应
中图分类号 ： Ｑ ３ ３ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ １ ９ ２ ２０ ）３— ０ １— ５ Ｔ ３ ４． Ａ １０ —５ ２ （ ０ ８ ０ ０ ４ ０
氧化为环氧基 ， 该方法所使用的催化剂 昂贵 ， 回收 困
难， 并且 反 应效 率 较 低 ， 点 是无 腐 蚀 介 质 ， 反 应 优 副 很 少 ； 二 是用有 机 过氧 酸将 双 键 氧化 成 环 氧基 ， 其 可 以采用 先将 双氧 水 与 有 机 酸 反 应 生 成 过 氧 酸 ， 与 再 Ｓ Ｓ反应 ， 者将 有机 酸与 Ｓ Ｓ先 混匀 ， 加 入过 氧 Ｂ 或 Ｂ 再 化氢 ， 就地 生 成 过 氧 酸 而 进 行 环 氧 化 。使 用 预 先 合 成 的过 氧酸 ， 更有 效地将 双 键 转 化成 环 氧基 ， 且 能 并 副 反应 发生 较少 ， 安全性 差 ， 采 用原 位 生 成 的方 但 而 法 比较 简单 ， 副反 应较 多 。 但 Ｓ Ｓ的环 氧化 研究 ， 早始 于 １７ Ｂ 最 ９０年 。Ｓｅｌ ｉ ｈｌＯｌ Ｃ ｍ ａｙ的 Ｄ． ． ｎｌ ２ Ｓ Ｓ环 氧 化 ， 后 将 ｏ ｐｎ Ｅ Ｗｉｋｅ Ｂ ｒ＿将 然
SBS热塑丁苯橡胶的微观结构与性能关系研究
SBS热塑丁苯橡胶的微观结构与性能关系研究引言：热塑性弹性体（thermoplastic elastomers, TPE）作为一类具有优良弹性和可塑性的高分子材料，在工业和生活中得到广泛应用。
而其中一种代表性的热塑性弹性体就是热塑丁苯橡胶（styrene-butadiene-styrene elastomer, SBS）。
本文将对SBS热塑丁苯橡胶的微观结构与性能关系进行研究，探讨其结构对其力学性能、热性能以及其在实际应用中的表现的影响。
微观结构：SBS热塑丁苯橡胶的微观结构是由丁苯橡胶（BR）的股段和苯乙烯（S）的结构单元组成。
丁苯橡胶股段是由丁二烯（BD）的聚合而成，而苯乙烯结构单元则是由苯乙烯聚合而成。
这种结构的特点使得SBS热塑丁苯橡胶既具有了弹性体的弹性和柔韧性，又具备了塑料的可塑性和可加工性。
力学性能：SBS热塑丁苯橡胶的力学性能受其微观结构的影响。
在拉伸性能方面，SBS热塑丁苯橡胶具有较高的拉伸强度和良好的延展性。
这是因为丁苯橡胶的股段具有较好的延展性，可以提供材料的弹性。
同时，丁苯橡胶与苯乙烯的结构单元之间的相互作用也决定了材料的强度和柔韧性。
较高的苯乙烯含量可提高材料的硬度和抗拉伸性能，而较高的丁二烯含量则可以增加材料的延展性。
热性能：SBS热塑丁苯橡胶的热性能主要与其微观结构中的苯乙烯含量有关。
苯乙烯结构单元具有较高的熔点和玻璃化转变温度，因此苯乙烯含量的增加会提高材料的熔点和玻璃化转变温度。
这也意味着SBS热塑丁苯橡胶具有较好的热稳定性和耐高温性能。
同时，苯乙烯结构单元的存在还使得SBS热塑丁苯橡胶具有较低的热导率和良好的绝缘性能。
应用表现：SBS热塑丁苯橡胶在工业和生活中有着广泛的应用。
其优异的弹性和塑性使得SBS热塑丁苯橡胶成为一种重要的弹性体材料。
在汽车制造业中，SBS热塑丁苯橡胶常用于制作密封条、悬挂件和减震器等零部件。
其耐磨性和耐高温性能使得SBS热塑丁苯橡胶在轮胎制造业中有着广泛的应用，可以提高轮胎的耐磨性和稳定性。
219402675_PTT
研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（3）： 32聚对苯二甲酸二酯（PTT）纤维具有极其优异的柔软性、回弹性及良好的抗皱性和耐气候性［1］。
PTT分子链上的三个亚甲基产生的“奇碳效应”使分子链呈螺旋结构，因而具有优异的形变和形变回复能力［2-3］，但是这种分子链结构的结晶速率慢且脆性较大，限制了PTT纤维在工程塑料领域的应用［4］。
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）弹性体是由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）分子中丁二烯链段的不饱和双键选择加氢而制得的热塑性弹性体，它比SBS拥有更好的稳定性和耐老化性［5］。
SEBS弹性体本身是非极性的，为拓展其应用范围，许多学者研究在SEBS链段上添加极性基团对其进行改性［6］。
于翔等［7］以马来酸酐（MAH）接枝SEBS弹性体为增容剂，通过熔融共混法将聚酰胺（PA）66与SEBS 弹性体复合制备了PA 66/SEBS复合材料，研究了SEBS弹性体对复合材料熔融温度、拉伸强度、断裂拉伸应变、界面相容性等的影响，改变PA 66的结晶性能；朱明发［8］采用溶液接枝法将MAH接枝PTT/SEBS复合材料的制备及其流变性能孔德忠（无锡工艺职业技术学院，江苏 宜兴 214206）摘要：采用熔融共混法，将聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）纤维与氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）弹性体共混制备PTT/SEBS复合材料，考察了SEBS弹性体含量对复合材料力学性能的影响，以及剪切速率、温度对复合材料流变性能的影响，并分析了复合材料的亚微相态。
结果表明：加入SEBS弹性体使PTT/SEBS复合材料的拉伸强度提高，断裂拉伸应变降低；随着SEBS弹性体含量的增加，PTT/SEBS复合材料的流动阻力增大，流变性能降低。
关键词：聚对苯二甲酸丙二酯纤维 氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 熔融共混 流变性能中图分类号：TQ 342+.29文献标志码： B 文章编号：1002-1396（2023）03-0032-04Preparation and rheological properties of PTT/SEBS compositesKong Dezhong（Wuxi V ocational Institute of Arts & Technology，Yixing 214206，China）Abstract：Poly （trimethylene terephthalate）（PTT） fiber and styrene-butadiene-styrene block copolymer （SEBS） were blended to prepare PTT/SEBS composites via melt blending. The effect of the content of SEBS on mechanical properties of the composites，as well as shear rate and temperature on rheological properties of the composites were investigated experimentally. The morphology of the composites was analyzed. The results show that the addition of SEBS elastomers to PTT/SEBS improves the tensile strength and reduces the elongation at break of the composites. The rheological properties of PTT/SEBS blends drop and the flow resistance increases with the increase of SEBS content.Keywords：poly（trimethylene terephthalate） fiber； styrene-butadiene-styrene block copolymer； melt blending； rheological property收稿日期：2022-11-27；修回日期：2023-02-26。
SBS∕CNTs_弹性导电复合纤维的制备与性能李东
第31卷㊀第3期2023年5月现代纺织技术Advanced Textile TechnologyVol.31,No.3May.2023DOI :10.19398∕j.att.202209015SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的制备与性能李东亮,刘慧莹,李乐乐,孙保杰,江㊀亮,周彦粉,陈韶娟,马建伟(青岛大学纺织服装学院,山东青岛㊀266071)㊀㊀摘㊀要:为了制备具有较好拉伸性的应变传感器,以聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS)为基体,碳纳米管(CNTs)为导电填料,通过湿法纺丝制备了SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维,研究了两种不同长径比CNTs 配比对SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维微观形貌㊁力学性能㊁导电性和拉伸-电阻响应行为的影响规律㊂结果表明:SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维截面呈碗豆状,靠近纤维中心位置出现多孔结构;长CNTs(10~30μm)与短CNTs(0.5~2.0μm)的比例为4ʒ1时,SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的电导率最高(0.04065S∕m),基于此纤维的应变传感器的最大可感应应变为70.2%㊂基于SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的应变传感器可以用于膝盖㊁手腕㊁手指㊁肘部等人体不同部位的活动监测㊂关键词:SBS;导电纤维;高弹性;碳纳米管;湿法纺丝;应变传感中图分类号:TQ342+.94㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1009-265X(2023)03-0121-07收稿日期:20220902㊀网络出版日期:20221208作者简介:李东亮(1999 ),男,山东德州人,硕士研究生,主要从事基于热塑性弹性体的高弹性导电复合纤维方面的研究㊂通信作者:周彦粉,E-mail:yanfen.zhou@㊀㊀柔性应变传感器可以将物理变形转化为可测量的信号,在软件机器人㊁人机交互和人体健康监测等领域有着广泛的应用[1-2]㊂纤维型柔性应变传感器易于弯曲,可与皮肤贴附,并且能够编织成形,近年来受到广泛关注[3-6]㊂为了提高柔性应变传感器的工作范围,研究者将导电填料添加到弹性基体中或者涂覆在弹性纤维表面,制备纤维状应变传感器㊂常用的导电填料包括碳纳米管(CNTs )㊁石墨烯(GE)㊁银纳米线∕纳米颗粒(AgNWs∕AgNPs)等㊂其中,碳纳米管有着高导电性㊁较强的机械性能与高柔韧性等特点,使其成为构建应变传感器最常用的导电填料之一[7-8]㊂聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS)的极性和非极性链段共存,结合了橡胶的机械性能与可加工性和塑料的可回收性与热塑性,是开发应变传感器的热门材料㊂将SBS 与CNTs 等导电填料复合可以制备弹性导电复合纤维,SBS 和CNTs 之间有效的π-π相互作用,可以使CNTs 较好地分散在SBS 基体中,为实现优异的传感性能提供了有利条件㊂前期研究[9]发现,使用具有较大长径比CNTs 制备的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的导电性较高,力学性能较差;而使用较小长径比CNTs 制备的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的力学性能较好,导电性能较差㊂同时使用不同长径比的CNTs 有望制备兼具高导电性和良好力学性能的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维㊂本论文以SBS 为基体,CNTs 为导电填料,通过湿法纺丝制备SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维㊂研究不同长径比CNTs 配比对SBS∕CNTs 导电纤维形貌结构㊁力学性能㊁导电性能和拉伸-电阻响应行为的影响,为高性能纤维状应变传感器的开发应用提供参考㊂1㊀实㊀验1.1㊀原料聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS,中国石化集团茂名石化有限公司),丁二烯与苯乙烯的重量比为60ʒ40;多壁碳纳米管(CNTs,南京先丰纳米材料科技有限公司),短管长度0.5~2μm㊁直径10~20nm,长管长度10~30μm㊁直径10~20nm;蒸馏水(实验室自制);四氢呋喃(THF,99.5%,国药集团化学试剂有限公司);无水乙醇(99.7%,国药集团化学试剂有限公司)㊂1.2㊀SBS∕CNTs纺丝液的配制配置CNTs质量分数为5%的纺丝液流程如图1所示㊂首先,称量一定量的CNTs与10mL的四氢呋喃(THF)溶剂放入丝口瓶中混合,然后将试剂瓶放入超声波清洗机中进行超声处理(每超声15min,停5min,反复6次,总时间为2h)㊂然后将烘干的SBS按质量分数25%称量后加入到丝口瓶中,放入转子并拧紧瓶盖,随后将丝口瓶放在磁力搅拌器上进行磁力搅拌18h,最后将纺丝液放入超声波清洗机中持续超声1h后再放在磁力搅拌器上进行磁力搅拌1h㊂得到SBS∕CNTs纺丝液㊂按上述步骤分别配制出6组含有两种不同长径比CNTs配比的SBS∕CNTs纺丝液㊂其中,长度为10~30μm的CNTs(1#)和长度为0.5~2μm的CNTs(2#)质量比分别为5ʒ0㊁4ʒ1㊁3ʒ2㊁2ʒ3㊁1ʒ4㊁0ʒ5㊂图1㊀配置纺丝原液流程Fig.1㊀Flow diagram for preparing the spinning solution1.3㊀SBS∕CNTs弹性导电复合纤维的制备将制备好的6组SBS∕CNTs纺丝液分别用10mL的注射器吸入其中,以型号为23G的中空针,通过自制的湿法纺丝装置(见图2),由推进器以10mm∕h的速度将纺丝原液通过毛细管挤入乙醇凝固浴中,纺丝原液通过针头挤出固化㊂利用卷绕装置将成型的SBS∕CNTs弹性导电复合纤维收集,常温状态下干燥,得到SBS∕CNTs弹性导电复合纤维㊂以1#CNTs和2#CNTs质量比为5ʒ0㊁4ʒ1㊁3ʒ2㊁2ʒ3㊁1ʒ4和0ʒ5制备的SBS∕CNTs弹性导电复合纤维分别命名为5-0㊁4-1㊁3-2㊁2-3㊁1-4和0-5㊂图2㊀湿法纺丝装置工艺简图Fig.2㊀Process diagram of a wet spinning device1.4㊀测试与表征1.4.1㊀扫描电镜使用扫描电子显微镜(Regulus8100,日本日立公司)对制备出的6组SBS∕CNTs弹性导电复合纤维进行观察,在10kV的加速电压下,观察纤维的表面和截面形貌㊂1.4.2㊀拉曼光谱使用激光共聚焦拉曼光谱仪(Thermo ScientificDXR2,美国Thermo Fisher公司)进行拉曼测试㊂在测试过程中,激光波长采用的是532nm,光谱范围为40~4000cm-1㊂1.4.3㊀力学性能采用万能材料试验机(Instron5965,美国英斯特朗公司)进行力学性能测试㊂测试前,将纤维剪成50mm的长度,测试时设置纤维的夹持长度为20mm,拉伸速率为100mm∕min,同一组纤维至少进行5次测试,计算拉伸强度和断裂伸长率的平均值进行分析㊂1.4.4㊀电学性能使用精密电源(B2901A,美国Keysight公司)和两相步进电机(深圳市研控自动化科技有限公司)测试纤维拉伸过程中的电阻变化,并通过电脑软件来控制纤维移动并读取测试中的电阻的数据㊂测试时在夹持处用导电铜片包裹纤维的两端,一端固定在拉伸平台的可移动端,一端固定在固定端,夹持距离为10mm,使用两相步进电机以10mm∕min的速度对纤维样品进行拉伸,并且通过与精密电源相连的计算机实时记录数据,进行静态电阻和拉伸时电阻变化的测试㊂㊃221㊃现代纺织技术第31卷1.4.5㊀人体活动监测在SBS∕CNTs 纤维(4-1样品)两端包覆铜片制备应变传感器㊂在一名志愿者知情同意的情况下,将传感器固定在志愿者的手指㊁手腕㊁手肘以及膝盖部位,伴随着志愿者各部位的弯曲和伸展动作,电信号被采集下来并由电脑实时记录㊂2㊀结果与讨论2.1㊀SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的表面形貌与微观结构㊀㊀图3(a)为6组SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维表面的SEM 照片㊂可以观察到所有纤维表面均不光滑,出现了颗粒状和凹凸不平的结构,纤维直径在23.8~37.5μm㊂不同放大倍数SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维截面的SEM 照片如图3(b)所示,其中黄色圆圈部分为团聚的CNTs㊂由图3(b)中SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维横截面的SEM 照片可以观察到,纤维内部与边缘处结构不一,靠近纤维中心部位出现了较多的孔洞㊂这是由于湿法纺丝过程中溶剂交换作用造成的㊂在湿法纺丝过程中纺丝原液从喷丝孔挤出,与凝固浴接触,原液中的溶剂向凝固浴扩散,凝固剂向原液中渗透,制得纤维㊂在溶剂交换过程中,内外组分变化速率不同,外层率先发生固化作用,使得内层溶剂交换变得困难,因此形成内部多孔外层致密的结构㊂还可以看出,不同SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维中均出现了不同程度的CNTs 团聚现象,随着小长径比2#CNTs 比例的增加,团聚现象有所改善㊂图3㊀SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的SEM 图Fig.3㊀SEM diagram of SBS∕CNTs elastic conductive composite fibers2.2㊀拉曼光谱分析图4为两种碳纳米管以及SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的拉曼光谱图㊂碳纳米管的拉曼光谱有两个较强的石墨谱带:一是位于高频区1577cm -1附近的G 谱带,它是由CNTs 的碳原子以sp 2杂化构成的六边形结构峰[10],反映了碳原子排列的有序程度;二是位于1347cm -1附近的D 谱带,是由CNTs中的结构缺陷所导致的,反映了无序程度[11-12]㊂与CNTs 相比,可以观察到弹性导电复合纤维的D 峰发生了不同程度的偏移,表明SBS 和CNTs 之间可能产生了π-π相互作用[13]㊂2.3㊀力学性能图5是纯SBS 纤维以及1#CNTs 与2#CNTs 比例不同的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的应力-应变曲线㊂与纯SBS 纤维相比,SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的拉伸强度和断裂伸长率均有所降低,这可能㊃321㊃第3期李东亮等:SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的制备与性能是由于CNTs 的部分团聚造成的㊂在SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维中,随2#CNTs 比例的增加,SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的拉伸强度呈上升趋势,断裂伸长率变化不大㊂这是因为1#CNTs 的长径比较大,容易相互缠结形成团聚体,造成力学强度的下降;低长径比的2#CNTs 在SBS 基体中具有更好的分散性,随着2#CNTs 含量的增加,纤维内部组分分散更加均匀,结构更加致密,因此拉伸强度有所提高㊂图4㊀各样品的拉曼光谱图Fig.4㊀Raman spectra of eachsample图5㊀6组不同配比的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的应力-应变曲线Fig.5㊀Stress-strain curves of six groups of SBS∕CNTs elastic conductive composite fibers with different ratios2.4㊀SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的电学性能由精密电源测得各组纤维的静态电阻,求得平均值,利用式(1)和式(2)计算电导率及电阻率㊂σ=1ρ(1)ρ=R ˑS L(2)式中:σ为电导率,S∕m;ρ为电阻率,m∕S;R 是电阻,Ω;L 为材料的长度,m;S 为纤维的横截面积,m 2㊂6组SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的电导率如图6(a)所示,他们的应变-相对电阻曲线如图6(b)所示㊂由图6(a)可以看出,4-1纤维的电导率最高,为0.04065S∕m,0-5纤维的电导率最低㊂除去4-1纤维,其他纤维的电导率均低于5-0纤维㊂这是由于2#CNTs 的长径比较小,不容易相互接触形成导电通路;而1#CNTs 的长径比较大,更容易相互接触形成导电通路;少量2#CNTs 的加入可以在1#CNTs导电网络中起到 桥梁 作用(见图7),增强导电性能,使得电导率有所提高㊂图6㊀各SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的电导率柱状图及相对电阻-应变曲线Fig.6㊀Conductivity histogram and relative resistance-strain curve of SBS∕CNTs elastic conductive composite fibers㊃421㊃现代纺织技术第31卷图7㊀导电机理Fig.7㊀Diagram of conductive mechanism图6(b)显示SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维相对电阻值ΔR∕R 0(由式(3)计算得到)随拉伸应变的增加先缓慢增长后急剧增加㊂这是因为在小应变范围内,随着应变的增加,CNTs 导电网络被逐渐破坏,电阻增加;同时有一些新的CNTs 导电网络形成,因此相对电阻随应变的增加缓慢增大㊂当应变超过一定范围时,CNTs 导电网络被破坏并且不能重建,因此相对电阻急剧增大㊂4-1弹性导电复合纤维具有最大可感应应变70.2%㊂ΔR R 0=R -R 0R 0(3)式中:R 为弹性导电复合纤维的实时电阻,Ω;R 0为弹性导电复合纤维的初始电阻,Ω㊂进一步研究了4-1弹性导电复合纤维的灵敏度㊂弹性导电复合纤维拉伸应变响应灵敏度通常用GF 来衡量,可用相对电阻变化与应变之比求得,如式(4)所示㊂图8(a)是4-1纤维在不同应变时对应的GF 曲线图㊂可以看出,在小于50%的拉伸应变时,纤维灵敏度稳定,可以解释为其导电网络在较小的应变条件下可以保持稳定的状态;趋于最大可感应应变时,灵敏度急剧增加,这是因为当碳纳米管之间的间距比临界隧道间距大时,CNTs 导电网络在大变形下被破坏,从而导致电阻和GF 值的急剧增长[14]㊂图8(b)显示了4-1纤维基应变传感器在800次往复拉伸-释放过程中相对电阻的变化,测试应变范围为0~10%,拉伸速度为10mm∕min㊂可以看出,该传感器在800次循环测试中可以输出稳定的传感信号,表现出良好的重复性和稳定性㊂GF =dΔRR 0()dε(4)式中:GF 为灵敏度,ΔR∕R 0为相对电阻,ε为应变㊂图8㊀4-1纤维传感器的灵敏度和稳定性Fig.8㊀Sensitivity and stability of 4-1fiber sensor2.5㊀SBS∕CNTs 纤维基应变传感器用于人体活动监测㊀㊀基于SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的可拉伸性㊁高灵敏度的特点,可以作为应用于人体运动和健康的监测的柔性可穿戴应变传感器㊂图9展示了SBS∕CNTs 纤维基应变传感器对人体肢体运动的监测结果㊂从图9中可以看出,随着膝部㊁手腕㊁手指和肘部的伸直-弯曲运动,相对电阻表现出较规律的响应㊂3㊀结㊀论本文采用简单的湿法纺丝方法制备了不同长度CNTs 配比的SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维,纤维截面呈碗豆状,外层致密㊁内部多孔,CNTs 在SBS 基体中出现不同程度的团聚㊂拉曼光谱分析显示SBS 与碳纳米管之间存在π-π相互作用㊂长CNTs (10~30μm)与短CNTs(0.5~2.0μm)比例为4ʒ1的纤维的电导率最高,为0.04065S∕m,基于此纤维㊃521㊃第3期李东亮等:SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的制备与性能图9㊀碳纳米管配比为4-1的SBS∕CNTs纤维基柔性应变传感器对各种人体活动的监测Fig.9㊀Monitoring various human activities by SBS∕CNTs fiber-based flexible strain sensors with carbon nanotubes with a ratio of4-1的应变传感器可以感应最大70.2%的应变,并且具有较高的灵敏度㊂基于SBS∕CNTs纤维的应变传感器在膝盖㊁手腕㊁手指㊁肘部等人体不同部位的活动监测中表现出良好的响应行为㊂参考文献:[1]SHUANG W,LIU W,LIU X.Research progress of flexible fabric strain sensor[J].Transducer Microsystem Techno-logies,2017,36(12):1-3.[2]赵利端,刘丽妍,何崟,等.基于碳纳米管的柔性应变传感器研究进展[J].材料科学与工程学报,2022,40(5): 883-889.ZHAO Liduan,LIU Liyan,HE Yan,et al.Research progress on carbon nanotube flexible sensors[J].Journal of Materials Science and Engineering,2022,40(5):883-889. [3]李汶玥,周彦粉,王玉浩,等.基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的柔性传感器的制备和性能[J].中国材料进展,2022,41(10):849-856.LI Wenyue,ZHOU Yanfen,WANG Yuhao,et al.Prepa-ration and property of flexible sensor based on poly(styrene-butadiene-styrenic)[J].China Materials Progress,2022, 41(10):849-856.[4]LUO M Y,LI M F,LI Y Q,et al.In-situ polymerization of PP y∕cellulose composite sponge with high elasticity and conductivity for the application of pressure sensor[J].Composites Communications,2017,6:68-72. [5]田文帅,曹厚勇,高杰,等.基于聚二甲基硅氧烷的可穿戴柔性传感器的研究进展[J].分析化学,2022,50(11): 1712-1722.TIAN Wenshuai,CAO Houyong,GAO Jie,et al.Research progress of wearable flexible sensors based on polydimethy-lsiloxane[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2022,50(11):1712-1722.[6]HE Z L,BYUN J H,ZHOU G H,et al.Effect of MWCNT content on the mechanical and strain-sensing performance of thermoplastic polyurethane composite fibers[J].Carbon, 2019,146:701-708.[7]LI Y H,ZHOU B,ZHENG G Q,et al.Continuously prepared highly conductive and stretchable SWNT∕MWNT synergistically composited electrospun thermoplastic polyu-rethane yarns for wearable sensing[J].Journal of Materials Chemistry C,2018,6(9):2258-2269.[8]WANG C F,ZHAO J,MA C,et al.Detection of non-joint areas tiny strain and anti-interference voice recognition by micro-cracked metal thin film[J].Nano Energy,2017, 34:578-585.[9]LI L L,DU Z K,SUN B J,et al.Fabrication of electrically conductive poly(styrene-b-ethylene-ran-butylene-b-styrene)∕multi-walled carbon nanotubes composite fiber and its application in ultra-stretchable strain sensor[J]. European Polymer Journal,2022,169:111121. [10]黄晓敏.偶联剂改性多壁碳纳米管∕溶聚丁苯橡胶复合㊃621㊃现代纺织技术第31卷材料性能研究[D].南京:南京理工大学,2009:26-27.HUANG Xiaomin.Study on Properties of Multi-walled Carbon Nanotubes∕Solution Polymerized Styrene-butadiene Rubber Composites Modified by Coupling Agent [D ].Nanjing:Nanjing University of Science and Technology,2009:26-27.[11]王珊,苏正涛.碳纳米管结构对氟橡胶性能的影响[J].弹性体,2022,32(3):68-73.WANG Shan,SU Zhengtao.Effect of carbon nanotube structure on properties of fluororubber [J ].ChinaElastomerics,2022,32(3):68-73.[12]CUENTAS-GALLEGOS A K,FRAUSTO C,ORTIZ-FRADEL A,et al.Raman spectra of hybrid materials based oncarbon nanotubes and Cs 3PMo 12O 40[J ].VibrationalSpectroscopy,2011,57(1):49-54.[13]KUESTER S,BARRA G,DEMARQUETTE N R.Morpho-logy,mechanical properties and electromagnetic shielding effectiveness of poly (styrene-b-ethylene-ran-butylene-b-styrene )∕carbon nanotube nanocomposites:Effects of maleic anhydride,carbon nanotube loading,and processing method [J ].Polymer International,2018,67(9):1229-1240.[14]YU S L,WANG X P,XIANG H X,et al.Superiorpiezoresistive strain sensing behaviors of carbon nanotubes in one-dimensional polymer fiber structure [J].Carbon,2018,140:1-9.Preparation and properties of SBS∕CNTs elastic conductive composite fiberLI Dongliang ,LIU Huiying ,LI Lele ,SUN Baojie ,JIANG Liang ,ZHOU Yanfen ,CHEN Shaojuan ,MA Jianwei(College of Textile &Clothing,Qingdao University,Qingdao 266071,China)Abstract :In recent years with the progress of science and technology wearable electronic products have been used more and more in portable medical monitoring devices electronic skin portable electronic devices and other fields.Strain sensors as the core components of intelligent wearable devices have received extensive attention.Traditional strain sensors based on metal and semiconductor materials have poor extensibility and unstable conductivity which limits their use in the intelligent wearable field.Conductive polymer composite fiber with the advantages of being easy to bend can be attached to skin and can be braided so its application in strain sensors has been rapidly developed.In order to prepare flexible strain sensors with good tensile property the SBS∕CNTs elastic conductive composite fiber was prepared by wet spinning using polystyrene butadiene styrene triblock thermoplastic elastomer SBS with good tensile property as the matrix and carbon nanotubes CNTs with high conductivity good mechanical properties and flexibility as the conductive filler.The influence of the mass ratio of CNTs with two different aspect ratios on the morphology mechanical properties electrical conductivity and tensile resistance response of SBS∕CNTs elastic conductive composite fibers were studied.The results showed that the cross section of SBS∕CNTs elastic conductive composite fiber was bean-shaped and porous structure appeared near the fiber center due to solvent exchange during wet spinning.When the ratio of long CNTs 10~30μm to short CNTs 0.5~2.0μm was 4 1 the conductivity of SBS∕CNTs elastic conductive composite fiber was the highest 0.04065S∕m .The maximum inductive strain of the strain sensor based on this fiber was 70.2% and it had good sensitivity and stability.The strain sensor based on SBS∕CNTs elastic conductive composite fiber showed good response behavior in monitoring various human body activities including the knee wrist finger and elbow.Although the conductive polymer composite fiber based strain sensor has more excellent tensile propertiesthere are still some problems to be solved.For example carbon nanotubes and other nano sized conductive fillers are easy to agglomerate in the polymer matrix.How to improve their dispersion by surface modification or adding compatibilizers and how to improve their interfacial bonding with the polymer matrix are problems to be solved.In addition the performance of the fiber is affected not only by the material performance but also by the spinning process parameters.Through the optimization of the spinning process it is expected to prepare conductive composite fibers with better performance.The solution of these problems will better promote the practicalapplication of flexible strain sensors.Keywords :SBS conductive fiber high elasticity carbon nanotubes wet spinning strain sensing㊃721㊃第3期李东亮等:SBS∕CNTs 弹性导电复合纤维的制备与性能。
SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究
SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究吕松涛;杨硕;范涛;丁沙;彭幸海【期刊名称】《长沙理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(21)1【摘要】【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。
【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。
然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。
接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。
最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。
【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。
SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。
同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。
【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。
【总页数】11页(P1-11)【作者】吕松涛;杨硕;范涛;丁沙;彭幸海【作者单位】长沙理工大学交通运输工程学院;武汉市汉阳市政建设集团有限公司【正文语种】中文【中图分类】U414【相关文献】1.基于新型再生剂的SBS改性沥青的流变特性及微观机制2.再生剂对老化沥青流变性能和微观特性的影响3.SBS/HDPE复合高强改性沥青流变特性及微观机理研究4.基于流变学的木质素纤维复配SBS改性沥青高低温性能及微观特性研究5.温拌SBS改性沥青的流变特性及微观机理研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纳米CaCO3填充新型聚烯烃弹性体POE的力学、流变性能研究
纳米CaCO3填充新型聚烯烃弹性体POE的力学、流变性能研究熊忠;陈骁;韩高亮;王晓林;王淑英;吴其晔【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2005(15)2【摘要】用纳米CaCO3填充新型聚烯烃弹性体POE,研究了填充体系的力学性能和流变性能随纳米CaCO3含量变化的规律.发现纳米CaCO3填充量增加至40份时,体系仍具有良好的力学强度,流动性变化很小.从流动曲线上发现了一些反常现象,即随纳米CaCO3含量增加,体系粘度降低,粘切敏感性降低,非牛顿性减弱,推断这种反常的现象应该与纳米CaCO3纳米级的尺寸和立方体形的结构有关.【总页数】5页(P14-18)【作者】熊忠;陈骁;韩高亮;王晓林;王淑英;吴其晔【作者单位】青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东,青岛,266042【正文语种】中文【中图分类】TQ334.2【相关文献】1.纳米CaCO3填充PTFE复合材料力学性能的研究 [J], 赵正平;栾道成;饶耀2.PP/POE/纳米CaCO3复合材料力学性能研究 [J], 解磊;王国全;黄源;曾晓飞;邹海魁;陈建峰3.PP/POE/纳米CaCO3复合材料流变性能的研究 [J], 张芳;夏茹;吴蕾;杜春毅4.纳米CaCO3/ABS/POE/EVA复合材料的协同效应及力学性能研究 [J], 刘洋;王国全;陈建峰;曾晓飞5.改性纳米CaCO3填充PVC复合材料力学性能和转矩流变性能研究 [J], 王少会;卢尚琨;任凤梅;徐卫兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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量分数在 ３ ％ ～ ０ ，超 细 ＣＣ ３ ０ ４％ ａＯ 质量分数为 ２ ％ ～３ ％时 ，ＰＢ ／ Ｓ 超细 Ｃ Ｃ ３ ５ ０ Ｓ Ｓ Ｐ／ ａＯ 补强热塑性弹性体 的综合性 能最 为
理想 。
关键词 ：极性化 Ｓ Ｓ Ｓ Ｂ ；Ｉ ；超细 Ｃ Ｃ ｓ ￣Ｏ ；补强 ；共混 ；热塑性 弹性体
Ｐ ｃ ａｎ ｄ Ｐ ｈ ｎ ． Ｔ ｅ ｔｎ ｉ ｔｅ ｇｈ ａ ｄ ｂ ｎ ｉ ｇ ｓｒ ｎ ｔ ｆＰ Ｓ Ｐ ｅ ｖｄ ｎｌ ｎ ａ ｃ ｄ ｂ ｅ Ｂ ｈ ｉ ｓａ Ｓ ｃ ａ ｓ ｈ ｅ ｓｌ ｓｒｎ ｔ ｅ ｄ ｎ ｔ ｇｈ ｏ ＳＢ ／ Ｓ ｗ ｒ ｅ ｉｅ ｔｙ ｅ ｈ ｅ ｙ ｔ ｎ ｉ ｅ ｎ ｅ ｅ ｎ ｈ
吴 唯 ，李 娜 ，浦伟 光 ，赵君正 ，邬 智 勇 ，夏金 魁
（ ． 东 理 工 大学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，上 海 ２０３ ； １华 ０２７ ２ 中 国石 化 集 团 公 司 巴 陵石 油 化 工 有 限 责 任公 司 ，湖 南 岳 阳 ４４ １） ． １０４
摘要 ：采用极性化 Ｓ Ｓ（Ｓ Ｓ ，通 过熔融共 混法制备 了 ＰＢ ／ Ｓ 超细 Ｃ Ｃ ３ Ｂ ＰＢ ） Ｓ Ｓ Ｐ／ ａＯ 补强 热塑性弹性体 ，研 究了该材料
２ ａｎ ｅ ｏｈｍ ｃ ｏ ，Ｙ ｅａｇ４４ １ ，Ｃｉ ） ．Ｂｌ ｇＰｔｃｅ ｉ Ｃ ． ｕｙｎ １０４ ｈｎ ｉ ｒ ｌ ａ ａ
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塑料 工 业
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ＣＨＩ ＮＡ Ｉ． Ｐ ＡＳⅡＣＳ Ｉ ＮＤＵＳⅡ Ｙ
第３ ６卷增 刊 ２０ 年 ６ ０８ 月
极性化 Ｓ Ｓ Ｐ ／ Ｂ ／ Ｓ 超细 Ｃ Ｃ ３ ａ Ｏ 补强热塑性弹性体 的性能 及其 微 观 形态 研 究
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｏ ｐ ｏｏ ｙ ｏ ｏａ － ＢＳ ｔ ｄ ｎ Ｐｒ ｐ ｒｙ ａ ｄ Ｍ ｒ ｈ ｌｇ ｆＰ ｌｒ ｓ ／Ｐｓ Ｕｌｒ ｆｎ － ＣＯ３ ／ ｔａｉ ｅ Ｃａ
Ｒｅ ｎ ｏ ｃ ｄ Ｔｈ ｒ ｅａ ｔ ｍ ｅ ｉ ｆ ｒ ｅ ｅ ｍｏ ｌ ｓｏ ｒ
的加工流动性能和力学性 能 ，对 比了未处理和经分散活化处理的超细 Ｃ Ｃ ３ ａ Ｏ 对该材料性 能的影响 ，并观察 了材料 的微 观形态。结果表 明，ＰＢ 与 Ｐ 共混 ，可有效 提高 加工 流动性 。Ｐ Ｂ ／ Ｓ共混热 塑性 弹性体 因两者 … ’微 区相容性 ＳＳ ｓ Ｓ ＳＰ Ｓ
好 、Ｐ 段 和 Ｐ 段形成 “ Ｂ ｓ 物理交联 区” ，使拉伸强度 、弯 曲强度随 Ｐ ｓ用量的增加 而提 高。超细 ＣＣ ３ ａＯ 能有效 提高 Ｐ —ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｓ Ｒ ／ Ｓ的拉伸强度 与弯 曲强度 ，其中 ，添加经分散活化处理 的超细 Ｃ Ｃ ３ 的 ＰＢ ／ Ｓ的上述补强效果 更好 。当 Ｐ ＳＰ ａＯ 后 Ｓ ＳＰ ｓ质