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 熱塑性彈性體TPE，具有高彈性、高強(qiáng)度、高回彈性，又具有可注塑擠出加工的特征，相對聚氯乙烯PVC具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，有優(yōu)良的耐候性、抗疲勞性和耐溫性，且可循環(huán)使用，因此TPE具有非常廣泛的用途，如線纜、鞋材、包膠料、醫(yī)療制品等等。

 

TPE制品配方基本上包含彈性體、白油、改性樹脂（PP、PE、PPO、PS）、阻燃劑、填料、抗氧劑、其它加工助劑及顏料等 。作為彈性體，常用的苯乙烯類彈性體為SBS和SEBS。由于不同廠家生產(chǎn)的原料，苯乙烯含量、分子量大小又不盡相同，這些不同必然會引起產(chǎn)品性能的差別，拿到樣板時如何快速的選擇合適的彈性體，是縮短開發(fā)周期較為重要的一步。下面將詳細(xì)介紹如何通過微譜大型儀器分析，助你快速選擇合適的苯乙烯類彈性體。

 

一、利用紅外光譜區(qū)分彈性體種類

SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，SEBS是SBS加氫后的產(chǎn)物，具體結(jié)構(gòu)如下：

 

圖1-1 SBS的結(jié)構(gòu)

 

圖1-2 SEBS的結(jié)構(gòu)

在紅外光譜中，兩種均有苯乙烯鏈段的出峰，不同之處在于SBS中在1640cm-1、911cm-1和966cm-1為丁二烯的特征出峰，而加氫后的SEBS無丁二烯雙鍵的特征出峰，因存在甲基（CH3）在720cm-1有特征出峰，參考圖1-3。

 

圖1-3 樣品A的紅外譜圖（含有SBS和SEBS）

 

二、利用NMR區(qū)分彈性體種類

不同的氫所處的位置具有不同的化學(xué)位移，SBS中丁二烯雙鍵上的質(zhì)子出峰在5.0-5.5ppm（見圖2-1），而加氫后的SEBS不存在雙鍵上氫的特征出峰，而在0.8-0.9ppm出現(xiàn)了CH3質(zhì)子的化學(xué)位移（見圖2-2）。

 

圖2-1 SBS的NMR譜圖

 

 

圖2-2 SEBS的NMR譜圖

 

三、利用NMR計算SBS、SEBS中的PS鏈段含量

圖2-1和圖2-2中6.4-7.1ppm為SBS及SEBS中苯環(huán)上的質(zhì)子化學(xué)位移，在明確了SBS及SEBS各質(zhì)子的歸屬后，由核磁譜圖可得到各種質(zhì)子的積分值，根據(jù)核磁共振原理，積分面積跟質(zhì)子的含量成正比，從而可以求出各種質(zhì)子的積分值。如SBS而言，設(shè)PS的摩爾分?jǐn)?shù)為Mps，則

 

式中Aps為苯環(huán)上質(zhì)子面積積分圖，A為除苯環(huán)外其余質(zhì)子的面積積分圖。

根據(jù)該方法對圖2-1和圖2-2中的SBS及SEBS分別計算得到聚苯乙烯的含量分別為31.0%和32.8%。

 

四、利用NMR計算SEBS中聚丁烯-1結(jié)構(gòu)單元含量

SBS中的聚丁二烯軟段有順、反1,4-結(jié)構(gòu)和1,2-結(jié)構(gòu)，前者氫化后成無側(cè)基的碳鏈結(jié)構(gòu)（與聚乙烯結(jié)構(gòu)相同），后者氫化后成丁烯-1結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)軟段中1,2-結(jié)構(gòu)含量大于40%，且與1,4-結(jié)構(gòu)呈無規(guī)序列時，氫化后成為乙烯和丁烯-1的無規(guī)共聚物軟段，才能保證SEBS的高彈性。

 

由聚丁烯-1含有-CH3，而SBS的NMR譜圖中無0.84ppm的出峰，說明-CH3為1,2-結(jié)構(gòu)加氫后生成，從而可以根據(jù)—CH3的面積積分跟其它質(zhì)子的積分之比求出SEBS中聚丁烯-1結(jié)構(gòu)單元的含量。設(shè)聚丁烯-1的摩爾分?jǐn)?shù)為M丁烯-1，則有：

其中：A-CH3為—CH3的質(zhì)子面積積分值，A為其余質(zhì)子的面積積分值。

 

五、利用NMR對SBS和SEBS進(jìn)行定量

利用SBS和SEBS在NMR譜圖中的出峰不同，可以對SBS和SEBS的共混體系進(jìn)行半定量。因不同廠家生產(chǎn)的SBS和SEBS的不同牌號中，最多的且應(yīng)用最廣泛的是苯乙烯含量為30%的牌號，所以可以假設(shè)樣品中使用的苯乙烯含量為30%的牌號進(jìn)行定量計算。如圖5-1中，按照積分面積計算得到SBS與SEBS的比例的測試值為0.2446（理論值為0.25%）。

 

圖5-1 樣品B的NMR譜圖（SBS與SEBS的理論比例為1:4）

 

六、利用GPC對SBS和SEBS進(jìn)行牌號選材

確定好一款樣品中使用的是SBS還是SEBS，以及添加比例后，就要面臨著該使用何種牌號的問題，簡單來說，如SEBS按照分子量大小來分，可以分為低分子量、中等分子量、高分子量和超高分子量。表1是行業(yè)內(nèi)關(guān)于國際國內(nèi)SEBS的不同規(guī)格對照表，可粗略根據(jù)其對同等分子量選擇不同廠家的牌號。

 

 

表1 國際國內(nèi)SEBS規(guī)格對照表

 

SEBS牌號	臺橡	科騰	巴陵石化	戴納索	可樂麗	旭化成
	6150	G-1650	YH-501	H 6120	S-8004	H1077F
	6151	G-1651	YH-503	H 6170	S-8006	H1285
	6152	G-1652	YH-502	H 6110	S-8007	H1053
	6154	G-1654	YH-504	H 6140

另外通過分子量的測試，可以很好的判斷所選用的彈性體分子量在什么范圍，然后與數(shù)據(jù)庫里的所測已知牌號的分子量對比，可以更加精確的選擇合適的原料。（PS：分子量的測試是根據(jù)聚苯乙烯標(biāo)線進(jìn)行標(biāo)定測試的，不同廠家的測試值可能存在偏差）。 

圖6-1 臺橡6151的GPC曲線

圖6-1是臺橡6151的GPC曲線，可以從GPC數(shù)據(jù)中得到數(shù)均分子量、重均分子量等數(shù)據(jù)，而不同儀器、不同PS標(biāo)定曲線、不同測試條件都會導(dǎo)致測試結(jié)果的差別。

表2 常用SEBS牌號的分子量（微譜技術(shù)測試）

牌號	GPC（Mw）	廠家	理論分子量
YH-503	33.1萬	巴陵石化	22萬
YH-502	16.1萬	巴陵石化	10萬
YH-501	8.2萬	巴陵石化	7萬
6154	17.5萬	臺橡	17萬
6153	10.8萬	臺橡	12萬
6151	28.4萬	臺橡	27萬
6150	11.6萬	臺橡	10萬
G1650	9.9萬	美國科騰	10萬
G1651	29.4萬	美國科騰	32萬
G1652	7.7萬	美國科騰	8萬

總之，通過紅外光譜、核磁共振、凝膠滲透色譜這些大型儀器的分析，可以應(yīng)用在加氫生產(chǎn)SEBS中SBS的質(zhì)控，也可以快速的確定某一款產(chǎn)品所選擇的是哪一類的彈性體及相對性的結(jié)構(gòu)信息，便于材料的選擇。