吳園 黃玲 嚴桃 孔美陽

（1.長虹美菱股份有限公司，安徽合肥 230601；2.中國家用電器研究院，北京 100037）

家電行業(yè)基于高性價比考慮，由原有ABS 內膽逐漸被高抗沖聚苯乙烯HIPS 所替代，但擠出級HIPS 為低光澤材料，為改善HIPS 內膽表面光澤度，家電行業(yè)會在其表面增加一層普通高光HIPS，但普通高光層與普通層之間由于韌性不同，且在接觸油類等物質過程中會使得普通高光層產生微裂紋，從而使得普通高光層與普通層之間產生應力進而造成整個內膽開裂[1]?；谝陨显颍袠I(yè)內需研究提高普通高光HIPS韌性及光澤度的方式。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體（SBS）和苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS）經常作為HIPS 的增韌劑使用，能夠提高HIPS 的抗沖擊性能[2]。苯乙烯-丁二烯共聚物（SBC）具有良好的透明性、光澤度性和耐沖擊性[3]，研究表明SBC 與通用聚苯乙烯（GPPS）摻混后，能夠提高GPPS 的抗沖擊性能，而保持了GPPS 的光澤度和透明度[4]。但針對高光HIPS 的增韌和增韌劑對光澤度的影響方面，很少見到研究。耐環(huán)境應力開裂性ESCR 是業(yè)內用來快速評估內膽材料使用中開裂性能的方法，有研究表明高光HIPS 經過增韌后，彎曲涂油后的拉伸強度保持率和斷裂伸長率保持率均有明顯的提升[1]，但未提及高光HIPS 的光澤度的變化。本文研究了不同增韌劑對高光HIPS 力學性能和光澤度的影響，并同時對增韌高光HIPS 進行了ESCR 測試，嘗試找到適合冰箱內膽面料用的改性高光HIPS 研究思路。

1 試驗方案

1.1 設備及儀器

（1）塑料注塑機：海天；（2）擠板機：上海金緯；（3）內膽吸塑機：意大利COMI；（4）電子萬能試驗機：深圳三思；（5）懸臂梁沖擊測試儀：深圳三思；（6）光澤度儀：三恩馳；（7）ESCR 試驗夾具：內部自制。

1.2 原材料

（1）普通高光HIPS-1180；（2）SBS 增韌高光HIPS；（3）SEBS 增韌高光HIPS；（4）SBC 增韌高光HIPS；（5）金龍魚食用調和油；（6）擠出級HIPS-8265。

1.3 試樣制備

（1）將原料在鼓風干燥箱中60℃下干燥2 h，然后通過注塑機注射成為標準試樣。（2）將拉伸試樣放置在ESCR 夾具中，經涂油和彎曲處理后得到ESCR 試樣。拉伸試樣長度為160 mm，夾具測試寬度為150 mm。

1.4 性能測試

（1）拉伸性能依據GB/T 1040.1-2018 標準測試；（2）彎曲性能依據GB/T 9341-2008 標準測試；（3）懸臂梁缺口沖擊強度依據GB/T 1843-2008 標準測試；（4）光澤度依據GB/T 8807-1988 標準測試；（5）ESCR 測試：將拉伸試樣放在ESCR 夾具中進行彎曲和涂油處理（測試方法如圖1 所示），得到彎曲不涂油試樣和彎曲涂油試樣，同時制備平放狀態(tài)下的不彎曲涂油試樣，測試不同狀態(tài)試樣的拉伸性能，并對比空白試樣（不彎曲、不涂油）的拉伸性能，計算拉伸性能的保持率。

圖1 ESCR 測試

2 結果與討論

2.1 不同增韌劑對高光HIPS 的性能影響

在光澤度相當情況下，不同增韌劑對高光HIPS 的性能影響如表1 所示。

表1 不同增韌劑對高光HIPS 的性能影響

從表1 可看出，SBS、SEBS 和SBC 對高光HIPS 均有增韌作用，斷裂伸長率和沖擊強度均有提升，SBS 和SEBS 的增韌效果比SBC 好。SBS、SEBS 和SBC 作為苯乙烯類彈性體，與HIPS 有較好的相容性，對HIPS 增韌作用最主要是歸功于橡膠相的存在，根據多重銀紋理論，橡膠粒子起到引發(fā)和終止銀紋的作用，從而達到增韌HIPS 的效果。但由于SBS 和SEBS 的橡膠粒子粒徑大，本身無光澤度，在增韌的同時，會降低高光HIPS 的光澤度。所以為保持高光HIPS 的光澤度，SBS 和SEBS 作為增韌劑，添加比例有限。SBC 為透明抗沖材料，具有較高的光澤度、透明度和耐沖擊性，SBC 對HIPS 韌性改善的同時，能夠保持高光HIPS 的光澤度，在增韌性能、高澤度和成本的考量下，SBC 的添加比例有較寬的選擇范圍。

2.2 不同增韌劑對高光HIPS 耐腐蝕性能的影響

對于ESCR 性能一般使用斷裂伸長率保持率和拉伸強度保持率進行評估。從表2 和圖2 可以看出，增韌改性前，普通高光HIPS 的耐油腐蝕性能非常差，彎曲涂油后試樣有明顯的裂紋，在萬能拉力機上進行拉伸測試，拉伸強度下降明顯，試樣一拉即斷，斷裂伸長率僅為2.5%，脆性斷裂，無韌性，拉伸性能保持率極低。這是因為為了提高HIPS 的光澤度，高光HIPS 的橡膠粒徑比較小[5]，受到外力時，引發(fā)銀紋能力差，導致材料韌性偏差，在彎曲應力下產生更為明顯的微裂紋，當表面接觸到食用油后，食用油會滲透到微裂紋間隙內，微裂紋在食用油的溶脹作用下逐步增大，從而導致高光HIPS性能下降。

表2 不同高光HIPS 耐食用油腐蝕情況

圖2 耐食用油腐蝕后的拉伸性能保持率

根據彎曲不涂油的數據看，在彎曲應力下材料的拉伸性能會受到一定的影響。在同等彎曲撓度下，高光HIPS 韌性最差，所受到的外應力最大，從而使得高光HIPS 拉伸性能下降最為明顯。

根據不彎曲涂油的數據，在無外應力作用下，食用油滲透到HIPS 的橡膠中，根據相似相容原理，食用油對HIPS 中橡膠相產生了溶脹作用，進而影響到材料的韌性，導致斷裂伸長率有所下降。而HIPS 的拉伸強度主要由于苯乙烯基團部分，在不受外力作用下，食用油對材料拉伸強度影響不明顯。

增韌改性后，SBS、SEBS 和SBC 均能夠提高HIPS 的拉伸性能和拉伸性能保持率，說明增韌后高光HIPS 的耐油腐蝕性能均有所提高。相對而言，SBC 對高光HIPS 的耐油腐蝕性最好，特別是彎曲涂油后的斷裂伸長率的保持率大幅度提高至48%，這可能是由于SBC 結構特殊性，與高光HIPS 摻混后對高光HIPS 微觀結構影響不同，具體需要進一步對原料的微觀結構進行分析。

2.3 不同高光HIPS 對內膽表面高澤度的影響

從表3 可以看出，SBS 和SEBS 增韌的高光HIPS，內膽板材的光澤度會有所降低，但板材經吸塑拉伸后，光澤度下降明顯。SBC 增韌的高光HIPS 板材，吸塑后內膽光澤度下降不明顯，光澤度保持良好。這是由于普通高光HIPS、SBS 增韌HIPS 和SEBS 增韌HIPS 中的橡膠粒子，經吸塑拉伸作用后橡膠粒子產生變形，導致光澤度下降。而SBC 結構特殊，可能改變了高光HIPS 的微觀結構，吸塑拉伸作用后橡膠粒子無明顯變形，從而較好地保持了光澤度。

表3 板材和內膽的光澤度

3 結論

SBS、SEBS 和SBC 對高光HIPS 起到一定的增韌作用，SBS 和SEBS 的加入會降低高光HIPS 的光澤度，而SBC 作為一種透明熱塑性彈性體，在提高HIPS 增韌的同時，能夠保持高光HIPS 的光澤度。

根據相似相溶原理，食用油可能會對HIPS 的橡膠相產生一定的溶脹作用，并且食用油會滲透到外應力作用下產生的微裂紋中加劇微裂紋的擴散，導致涂油彎曲后HIPS 的韌性下降。增韌劑的加入能夠提高高光HIPS 的耐油腐蝕性能，SBS 和SEBS 對高光HIPS 的耐油腐蝕性改善效果較小，而SBC 對高光HIPS 的耐油腐蝕性遠優(yōu)于SBS 和SEBS。

在高光HIPS 板材吸塑拉伸成型為內膽后，內膽高澤度會有所下降，SBS 和SEBS 的加入對內膽光澤度下降更為明顯，而SBC 加入后內膽的光澤度保持率高。

綜上所述，SBC 增韌高光HIPS 可作為HIPS 內膽高光層進行應用，能有效改善內膽光澤度和耐油腐蝕開裂性能，為高光HIPS 內膽的開發(fā)提供了技術方向。