高性能SEBS發(fā)泡材料的特性與應(yīng)用

1、高性能SEBS發(fā)泡材料的特性與應(yīng)用 SEBS發(fā)泡材料的特性SBS是一種優(yōu)異的苯乙烯系熱可塑性彈性體，不必經(jīng)硫化即具有類似硫化橡膠的物理性質(zhì)，可直接注射成型，并且能百分之一百回收利用，已被廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域，目前最大的應(yīng)用以鞋材為主。但SBS主鏈上含有大量的脂肪族雙鍵，對(duì)天候、紫外線、臭氧和熱的抵抗性不佳，容易劣化，使其應(yīng)用范圍仍受到許多的限制。因此，第二代苯乙烯系熱可塑性彈性體SEBS于1972年應(yīng)運(yùn)而生。SEBS是利用氫化方式將脂肪族雙鍵飽和化，以期擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用范圍。飽和型熱可塑性彈性體SEBS由于軟質(zhì)段為飽和型的烯系結(jié)構(gòu)，耐候性、耐熱老化性比SBS更佳，且物性亦較SBS更為強(qiáng)韌，故應(yīng)用范圍

2、更為廣泛。SEBS熱塑性彈性體是介于橡膠與樹(shù)脂之間的一種新型高分子材料，不僅可以取代部分橡膠，還能使塑料得到良好的改性。SEBS具有與傳統(tǒng)橡膠相同的彈性、回復(fù)性、強(qiáng)韌性與耐候性，及熱塑性塑料一樣容易加工成型的特性且可以再回收使用等優(yōu)點(diǎn)。而且它與其它的塑料原料具有極佳的兼容性，且由于SEBS可藉由添加擴(kuò)展油來(lái)調(diào)整材料軟硬度，故可制得硬度范圍廣泛的發(fā)泡制品，發(fā)泡成品硬度范圍可為5C-60C，比重極低，在0.08-0.3之間。SEBS因具有熱可塑的特性，故發(fā)泡后的成型品亦可再進(jìn)行二次定型以制得形狀復(fù)雜的成品，且發(fā)泡成品可再回收利用。SEBS發(fā)泡材料具有下列主要特性： 壓縮變形、止滑的特性優(yōu)于EVA發(fā)

3、泡板，其物理特性與傳統(tǒng)的CR、EPDM、SBR相近，具有制程簡(jiǎn)單、無(wú)橡膠異味、易調(diào)色等優(yōu)點(diǎn)。 因脂肪族雙鍵已飽和化，具有耐天候、紫外線、氧、臭氧和熱的優(yōu)點(diǎn)。 可使用于加入各種橡膠/塑料之混煉品混合，或者用于各種熱可塑性橡/塑料中作為耐沖擊、止滑、耐磨、抗壓縮、耐寒之改質(zhì)材料。 具有類似CR、SBR或PU發(fā)泡材的柔軟觸感，但制程更加簡(jiǎn)易且不具異味或吐霜之困擾。 與其它高發(fā)泡、低比重的柔軟發(fā)泡材相比，具有較佳的物性與尺寸安定性。 拉伸回復(fù)性與伸長(zhǎng)率優(yōu)異。 其它特性包括：可塑性佳；高強(qiáng)韌度；觸感佳；高耐壓縮性；高柔軟性；耐候性佳；產(chǎn)品霧面佳；高止滑性和耐低溫性等。 SEBS發(fā)泡材料的發(fā)泡/架橋系統(tǒng)發(fā)

4、泡與架橋的關(guān)系對(duì)SEBS發(fā)泡材料而言，其發(fā)泡系統(tǒng)與一般EVA發(fā)泡系統(tǒng)相同，就是以過(guò)氧化物架橋，再以化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡，形成獨(dú)立泡體的發(fā)泡材料。如圖1所示，架橋的進(jìn)行與發(fā)泡劑分解在時(shí)間上的配合是最重要的。每種橡塑材料在熱熔融后的粘度可加工范圍不同；在發(fā)泡理論中，當(dāng)氣泡擴(kuò)張膨脹速度愈快，則穩(wěn)定時(shí)間愈短，此時(shí)橡塑材料的熱熔融粘度的控制極為重要，過(guò)高則無(wú)法發(fā)泡，過(guò)低則氣體會(huì)自塑料溢出。SEBS發(fā)泡材料在模外發(fā)泡時(shí)，架橋度與膠體熔融粘度呈線性關(guān)系，若發(fā)泡比加硫（架橋）早太多，制品表面會(huì)因有氣體排出而易產(chǎn)生連續(xù)氣泡甚至造成發(fā)泡制品破裂。若加硫比發(fā)泡太早發(fā)生，則會(huì)因膠體架橋粘度上升，使發(fā)泡不易進(jìn)行，呈現(xiàn)發(fā)泡不足

5、的狀況。故對(duì)SEBS發(fā)泡而言，發(fā)泡速率與架橋速率的搭配極為重要，建議最好能呈現(xiàn)先架橋后發(fā)泡的狀態(tài)，但架橋與發(fā)泡時(shí)間不可差距過(guò)大，如此所得的發(fā)泡成品性能最佳。發(fā)泡劑一般橡塑料的發(fā)泡成型法大致可分為：·機(jī)械發(fā)泡法：機(jī)械發(fā)泡法是借助于機(jī)臺(tái)的強(qiáng)烈攪拌，使氣體均勻地混入橡塑料熔體中形成氣泡，此過(guò)程產(chǎn)生的氣泡容易消失，因此采用機(jī)械發(fā)泡時(shí)需加氣泡穩(wěn)定劑。·物理發(fā)泡法：借助于發(fā)泡劑在樹(shù)脂中物理狀態(tài)的改變，形成大量的氣泡。一般物理發(fā)泡劑可分為三類：惰性氣體系、低沸點(diǎn)液體系和固態(tài)空心球等，目前一般使用較多的是低沸點(diǎn)液體系物理發(fā)泡劑。·化學(xué)發(fā)泡法：化學(xué)發(fā)泡劑受熱發(fā)生化學(xué)變化，從而分解并

6、產(chǎn)生氣體，促使橡塑料聚合物發(fā)泡。代表性的化學(xué)發(fā)泡劑有偶氮化合物（ADCA、AZDN）、亞硝基化合物（Nitriso）、無(wú)機(jī)系化合物（碳酸氫鈉、碳酸鈉）與聯(lián)胺類（OBSH、TSH、BSH）等，發(fā)泡劑可單獨(dú)或搭配使用。選用化學(xué)發(fā)泡劑時(shí)，應(yīng)注意其適用于非結(jié)晶聚合物，發(fā)泡劑的分解溫度應(yīng)比聚合物的流動(dòng)溫度高出10左右。如果分解溫度高出聚合物太多，則可用活化劑（氧化鋅、尿素等）來(lái)降低發(fā)泡劑之分解溫度。對(duì)結(jié)晶型聚合物，發(fā)泡劑的分解溫度應(yīng)比交聯(lián)劑的活化溫度高出10左右。分解溫度和發(fā)氣量是選用化學(xué)發(fā)泡劑的主要依據(jù)。SEBS發(fā)泡材料建議使用高溫型偶氮化合物化學(xué)發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺（Azodicarbonamide-

7、ADCA）為主，其為淺橙色粉末，分解溫度190210，發(fā)氣量220ml/g，可藉發(fā)泡助劑（ZnO、尿素等）將發(fā)泡反應(yīng)溫度調(diào)整到150200之間，分解的殘留物無(wú)毒、無(wú)污染，經(jīng)FDA 認(rèn)可，為最廣泛使用之發(fā)泡劑。料溫超過(guò) 220時(shí)，NH3急劇釋放。架橋劑SEBS發(fā)泡材料受熱熔融時(shí)，膠體的粘度急速下降，在發(fā)泡過(guò)程中，為了保持住氣體，膠體必須具有一定的粘彈性，因此必須添加架橋劑。SEBS發(fā)泡材料建議采用的架橋方式為過(guò)氧化物架橋。過(guò)氧化物架橋所使用的架橋劑以DCP（Dicumyl peroxide）為最常見(jiàn)，且因過(guò)氧化物架橋是形成CC結(jié)合，所以不要求橡膠分子必須具有雙鍵結(jié)構(gòu)，故可適用多種橡膠。不過(guò)由于S

8、EBS是屬于類橡膠的材質(zhì)，且屬于飽和結(jié)構(gòu)，因此其在架橋時(shí)，會(huì)較一般EVA困難，所以SEBS發(fā)泡材料所添加的架橋劑或架橋助劑量會(huì)較一般EVA發(fā)泡材料略多。SEBS發(fā)泡材料的加工傳統(tǒng)發(fā)泡加工的方式多為模壓成型（平板發(fā)泡），由于過(guò)程較為煩瑣，現(xiàn)階段已發(fā)展為注射發(fā)泡成型。雖然注射發(fā)泡成型技術(shù)層次較高，但從經(jīng)濟(jì)效益（約可節(jié)省45%的效率）、模具設(shè)計(jì)等角度來(lái)考量，將大幅降低制造成本、產(chǎn)品設(shè)計(jì)更多樣及功能化，因此在業(yè)界已大量取代傳統(tǒng)模壓發(fā)泡成型技術(shù)。除此之外，SEBS發(fā)泡材料與各種橡膠、塑料兼容性極高，可依配方基材的不同，調(diào)配出不同特性及功能的產(chǎn)品，這也是現(xiàn)有發(fā)泡材料所欠缺的主要優(yōu)勢(shì)之一。SEBS發(fā)泡材料的

9、應(yīng)用休閑及運(yùn)動(dòng)鞋底這兩年EVA發(fā)泡鞋底材料，已逐漸成為休閑運(yùn)動(dòng)鞋材的主流，其良好的柔韌性、彈性，優(yōu)異的耐化學(xué)品和著色性能、較輕的重量，迅速被廣大運(yùn)動(dòng)鞋底生產(chǎn)廠商所接受，成為運(yùn)動(dòng)鞋材的代名詞。特別是在結(jié)合TPR復(fù)合大底被研制出來(lái)后，更是將橡膠優(yōu)異的耐磨性和EVA的低比重特性完美地結(jié)合起來(lái)。前幾年，運(yùn)動(dòng)鞋清一色的TPR橡膠大底雖然給穿用者提供了絕佳的防滑及耐磨性能，但其顏色的單調(diào)和相對(duì)較重的重量是設(shè)計(jì)人員一直無(wú)法突破的缺點(diǎn)。在EVA發(fā)泡材料的領(lǐng)域中雖然有許多應(yīng)用制品，但是因受限于EVA塑性材料本身在柔軟性、耐壓縮性、止滑性、彈性與材料拉伸性等方面的特性較差，所以皆會(huì)使用彈性體來(lái)當(dāng)改質(zhì)劑。經(jīng)過(guò)SEB

10、S發(fā)泡材料改性后的EVA具有更佳的動(dòng)態(tài)粘彈性質(zhì)（符合人體工學(xué)的測(cè)試要求）。目前許多EVA發(fā)泡廠皆有使用彈性體（如Dupont公司的EPDM及Engage等）作為改質(zhì)材料，其硬度較高。SEBS發(fā)泡材料與EVA兼容性佳，且與此類改質(zhì)材料比較，具有更佳的軟硬度范圍、柔軟觸感及更低的抗壓縮歪等等。由于SEBS發(fā)泡材料具有柔軟與柔和質(zhì)感之優(yōu)勢(shì)，目前已有許多國(guó)際知名運(yùn)動(dòng)鞋品牌指定使用SEBS發(fā)泡材料。運(yùn)動(dòng)休閑用品發(fā)泡材料在休閑運(yùn)動(dòng)品的應(yīng)用包含有：韻律舞運(yùn)動(dòng)墊、浮板浮床、救生衣、潛水衣、護(hù)肩、護(hù)膝墊及瑜珈墊等，然而每種制品所要求的材料特性不一，如韻律平衡墊的高柔軟性；浮板浮床的超低比重；潛水衣的耐候性、高拉

11、伸回彈性、低吸水性及耐鹽水性；護(hù)肩護(hù)膝墊的高彈性及可塑性；發(fā)泡防護(hù)材（美式足球頭盔內(nèi)襯）耐變形性等。尤其現(xiàn)階段，瑜珈墊的材料幾乎都是PVC制品。在法律及環(huán)保的訴求之下，全面禁用的聲浪此起彼伏，因此誰(shuí)先掌握PVC材質(zhì)的替代材料，誰(shuí)就擁有未來(lái)的商機(jī)，而這個(gè)構(gòu)想已先后被許多墊材制造廠商，利用SEBS發(fā)泡材料付諸行動(dòng)了。運(yùn)動(dòng)休閑用品這塊領(lǐng)域，因必須具備柔軟性及柔和觸感，SEBS發(fā)泡材料將極具優(yōu)勢(shì)。且SEBS發(fā)泡材料的特色在于極佳的彈性、熱固性材料所缺乏的可塑性、邊料可回收性等。因此在運(yùn)動(dòng)防護(hù)材的應(yīng)用，具有極高競(jìng)爭(zhēng)力，將朝向取代傳統(tǒng)熱固性發(fā)泡材料，并賦予環(huán)保材料的構(gòu)想而出發(fā)（熱固性發(fā)泡材料皆具硫磺臭味、

12、且顏色無(wú)法多變化），所以SEBS發(fā)泡材料將越來(lái)越多地用于制造運(yùn)動(dòng)墊、瑜珈墊及韻律平衡墊等休閑運(yùn)動(dòng)用品。嬰幼兒用品SEBS發(fā)泡材料在嬰幼兒用品領(lǐng)域中的主要應(yīng)用是制造發(fā)泡輪制品，可以改善發(fā)泡輪的止滑性、彈性、表面消旋旋光性及耐低溫性。通常EVA發(fā)泡輪制品的表面非常光亮，而具霧面效果(Non-shining)的發(fā)泡輪制品的需求來(lái)自于歐洲，此種制品（嬰兒車）的售價(jià)高，所要求的發(fā)泡輪特性就相對(duì)地嚴(yán)格。另一方面，EVA或其它改性的材料，處于酷寒當(dāng)中硬度會(huì)提高甚至失去彈性。在嬰兒車發(fā)泡輪方面，SEBS發(fā)泡材料的著力點(diǎn)，就是類似橡膠材料產(chǎn)品的特性制品表面霧度極佳，這也是塑料類EVA所沒(méi)有的特性。除此之外，應(yīng)用

13、在歐洲地區(qū)嬰兒車發(fā)泡材料所應(yīng)具備的耐低溫性，也是以SEBS發(fā)泡材料的表現(xiàn)為最佳，并可避免發(fā)泡輪處于酷寒當(dāng)中硬度變高、失去彈性的缺點(diǎn)。因此，SEBS發(fā)泡材料在發(fā)泡輪上應(yīng)用前景值得期待。箱包內(nèi)襯材料箱包內(nèi)襯材料的（皮包、皮箱、飾品盒）主要應(yīng)用訴求重點(diǎn)是：高拉伸回彈性、材料可塑形性與皮革及布料的貼合性等，由于EVA發(fā)泡材料及其改質(zhì)劑中有絕大部分是塑性材料，因此使用的缺點(diǎn)是：布料的貼合性差、觸感及柔軟度不佳、低硬度制品的限制等。根據(jù)了解，箱包內(nèi)襯發(fā)泡材料制品為了符合歐盟各國(guó)法律關(guān)于綠色材料的要求，從今年7月1日開(kāi)始?xì)W盟正式禁用PVC，屆時(shí)所有PVC制品將被限制使用。SEBS發(fā)泡材料的優(yōu)勢(shì)在于良好的拉伸性、彈性回復(fù)力、產(chǎn)品造型可塑性等。相對(duì)于SBR、NBR、CR等發(fā)泡制品，SEBS發(fā)泡材料的另一優(yōu)勢(shì)是材料可以回收再利用，完全合乎環(huán)保材料的訴求。另一方面，傳統(tǒng)熱固性硫化發(fā)泡橡膠（SBR、NBR、CR等）制品，雖不至于被淘汰，但已過(guò)了商品成熟期，漸漸走向低價(jià)競(jìng)