TPE是一种常见的弹性体材料,因其优异的性能,广泛应用于家电、体育用品、电子产品、电动工具等领域。在大多数应用中,对TPE的耐磨性能有明确的要求。

除了调整配方设计和选择合适的物料外,添加润滑剂或者耐磨剂是一种常用的解决方案,如硅酮母粒等。硅酮母粒提升TPE耐磨性能的原理是:通过硅氧烷迁移到表面,降低表面摩擦系数,提升耐磨,同时赋予TPE制品一定的爽滑手感。

这种方案在实际使用过程中会随着表层润滑剂的损耗而失效,不能有效保证TPE制品的长期耐磨性能,而增加添加量又会引发制品分层和浇口处发亮的现象。

为提升TPE的耐磨性能,我们使用本公司的硅橡胶合金材料(All-SiV)和市售硅酮母粒进行了尝试。硅橡胶合金是由昆山融点开发的一款新型共混材料,将有机硅和热塑性树脂进行了完美的结合,形成了以硅橡胶微球为海岛相,热塑性树脂为连续相的合金材料

昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

图源:融点化工官网

这里我们选择了一款市面上常用的硅酮母粒和牌号为A-S/TPE3150的硅橡胶合金,测试了两种方案对TPE材料耐磨性能的影响,得到了以下结论:

1、添加A-S合金可以有效提升TPE材料的耐磨性能,添加量为12%时,磨耗质量最低。

 

2、与添加硅酮母粒的方案对比,添加A-S合金的耐磨性能提升的幅度更大,磨耗质量最多下降67.8%。在考虑对制品结构影响的情况下,硅酮母粒添加2%,磨耗质量下降18.3%。

 

3、添加A-S合金的样片,在磨痕位置更整洁,不会出现碎屑黏附的现象,表面更加干爽。

 

4、客户使用时,添加5%左右即可达到提升耐磨性能的效果,同时获得良好的手感。

 

下面和大家分享我们的测试数据

为了避免过量添加造成分层等负面影响,本次测试硅酮母粒添加量上限设定在2%

测试方法:Taber磨耗

测试条件:室温;负载500g;转速100转/分钟;测试圈数3000圈

 

表1 硅酮母粒对TPE耐磨性能的影响

昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

备注:

1、TPE配方:SEBS/PP/白油=33.3/33.3/33.3;

2、硅酮母粒直接添加到TPE原料中共混,经双螺杆造粒。

昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

图1 硅酮母粒添加量对TPE磨耗的影响

从表1看,添加硅酮母粒可以提高TPE材料的耐磨性能,随着硅酮母粒添加量的增加,磨耗质量在逐渐下降。磨耗质量下降有限,下降幅度为18%。

 

接下来测试了A-S合金添加量对TPE材料的影响

测试方法:Taber磨耗

测试条件:室温;负载500g;转速100转/分钟;测试圈数3000圈

 

表2 A-S/TPE3150对TPE耐磨性能的影响

昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

备注:

1、TPE配方:SEBS/PP/白油=33.3/33.3/33.3;

2、A-S/TPE3150直接添加到TPE中干混,未经双螺杆造粒。

昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

图2 A-S合金添加量对TPE磨耗质量的影响

从表2中可以看到随着A-S合金的增加,材料的磨耗质量下降,并在添加量为12%时磨耗质量最小,对材料耐磨性能提升达到最佳,磨耗质量下降幅度达到68%。

观察磨后样片的情况

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图3 未添加助剂

编号952A

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图4 添加2%硅酮母粒

编号952A-2

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图5 添加6%A-S合金

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图6 添加12%A-S合金

编号952E

  • 图3到图6是磨后样片的照片,图3未添加助剂样品磨痕较深,并黏附大量碎屑,影响样片的外观。
  • 图4是添加2%硅酮母粒的样片,较未添加助剂的TPE磨痕变浅,磨损面有改善,黏附的碎屑减少。
  • 图5和图6中样片添加A-S合金后,磨痕最浅,磨面较为整洁,少量碎屑黏附,碎屑呈极细的片状。
 

原理分析:

1、 硅橡胶合金在体系内分散均匀,形成稳定的海岛相结构,通过材料性能的提升提高TPE的耐磨性能;

 

2、TPE的磨损来自于磨耗、疲劳磨损,硅橡胶微球吸收冲击能量减少了摩擦面上切削对材料的破坏;同时交联结构的硅橡胶微球性能稳定,受到周期性压力、剪切、拉伸不容易因疲劳使材料性能下降;

 

3、硅橡胶微球的存在使微观表面更加爽滑,摩擦时容易滑动,剪切和拉伸减小。

 

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昆山融点材料科技有限公司

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原文始发于微信公众号(艾邦高分子):昆山融点“硅橡胶合金”—TPE材料耐磨新选择

作者 808, ab