苯乙烯-丁二烯共聚物在冰箱内胆高光HIPS上的研究.pdf

捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测77轻工标准与质量2023 年第 4 期苯乙烯-丁二烯共聚物在冰箱内胆高光 HIPS上的研究江峰1 孔美阳2 黄玲1 严桃1 李森1（1.长虹美菱股份有限公司，安徽合肥 230601；2.中国家用电器研究院，北京 100037）摘要：冰箱的高光 HIPS 内胆表面层为普通高光 HIPS，高泽度偏低，而且材料耐外应力和化学腐蚀性能差，增加了冰箱内胆开裂的风险。现研究了苯乙烯-丁二烯共聚物（SBC）对普通高光 HIPS 的性能影响，结果表明 SBC 能够改善高光 HIPS 的韧性，提高高光 HIPS 的耐油腐蚀性能，提高 HIPS 内胆的光泽度。根据测试结果，为冰箱内胆光泽度的提高和耐油腐蚀开裂的改善提供了研发思路。关键词：冰箱；HIPS 内胆；苯乙烯-丁二烯共聚物；SBC；光泽度；开裂中图分类号：TM925.21 文献标志码：A DOI：10.19541/ki.issn 1004-4108.2023.04.019由于成本限制，冰箱内胆一般使用挤出级高抗冲聚苯乙烯HIPS，HIPS内胆光泽度低，为提高HIPS内胆表面光泽度，冰箱内胆板材一般采用双层共挤或者三层共挤方式进行生产，在板材表面增加一层高光 HIPS 材料。普通高光 HIPS 的橡胶粒径小，韧性比挤出级 HIPS 低，在外来应力下和接触食用油过程中，内胆高光层会产生微裂纹，进而对中间 HIPS 基材层产生应力，造成整个内胆开裂1。普通高光 HIPS 作为高光层，板材光泽度（60）一般小于 75，经过吸塑拉伸后，光泽度衰减严重，内胆光泽度（60）一般在 35 60，整体光泽度不理想。苯乙烯-丁二烯共聚物（SBC），也叫丁苯透明抗冲树脂，俗称 K 胶。SBC 是在聚苯乙烯连续相中引入了粒径小于30 nm 的弹性分散体，冲击强度高，光泽度好，并且透明度高2,3。SBC 与 GPPS、HIPS、ABS、SAN、PC 等材质的相容性好，能够进行掺混改性，综合性能好。本文研究了不同规格 SBC 和不同添加比例 SBC 对高光HIPS 力学性能的影响，发现 SBC 能够对高光 HIPS 起到增韧作用，并能改善高光 HIPS 的耐油腐蚀性能。SBC 增韧的HIPS 高光料，板材及内胆的光泽度明显提高，而且板材吸塑拉伸后内胆光泽度保持率比较高。1 试验方案1.1 试验设备主要试验设备如下：（1）挤板机（650）：上海金纬片材设备制造有限公司；（2）塑料注塑机：海天塑料机械有限公司；（3）电子万能试验机：长春市智能仪器设备有限公司；（4）悬臂梁冲击测试仪：长春市智能仪器设备有限公司；（5）光泽度测试仪：柯尼卡美能达；（6）ESCR 测试夹具：自制。1.2 试验原料主要试验原料如下：（1）内胆高光 HIPS：盛禧奥 1180；（2）苯乙烯-丁二烯共聚物 SBC：挤出级 SBC，英力士苯领；（3）苯乙烯-丁二烯共聚物 SBC：注塑级 SBC，英力士苯领；捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测78轻工标准与质量2023 年第 4 期（4）食用油：金龙鱼调和油；（5）内胆基材原料：英力士苯领 8265。1.3 测试样条的制备（1）将不同配比的原料混合均匀，在 60下鼓风干燥 2 h后，通过注塑机加工为标准测试样条。在（232），相对湿度（505）%的条件下调节 24 h 后进行测试。（2）将拉伸样条放置在夹具中进行弯曲和涂油处理，制备 ESCR 测试样条。拉伸样条长度为 160 mm，夹具宽度为150 mm。1.4 分析测试（1）拉伸强度、断裂伸长率：使用电子万能试验机，参照 GB/T 1040塑料 拉伸性能的测定系列标准中的试验方法。（2）弯曲强度、弯曲模量：使用电子万能试验机，参照GB/T 9341-2008塑料 弯曲性能的测定中的试验方法。（3）悬臂梁缺口冲击强度：使用悬臂梁冲击测试仪，参照 GB/T 1843-2008塑料 悬臂梁冲击强度的测定中的试验方法。（4）光泽度：使用光泽度测试仪，参照 GB/T 8807-1988塑料镜面光泽试验方法。（5）ESCR 测试：将拉伸样条放置在夹具中进行弯曲不涂油，弯曲涂油处理（测试方法如图1所示），同时制备不弯曲（平放）涂油的样条，测试弯曲不涂油、弯曲涂油、不弯曲涂油的拉伸性能，对比空白样条的拉伸性能，计算拉伸强度保持率和断裂伸长率的保持率。2 结果与讨论2.1 不同 SBC 对高光 HIPS 力学性能的影响不同 SBC 的力学性能如表 1 所示。从表 1 中知，在 SBC的拉伸测试中，在万能拉力机的量程内，拉伸样条不发生断裂；在 SBC 的悬臂梁冲击强度测试中，在摆锤冲击下 SBC 样条为冲不断状态，说明注塑级 SBC 和挤出级 SBC 的拉伸性韧性和抗冲击性能都很优异。从拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量看，注塑级 SBC 的刚性比挤出级 SBC 好。表 1 不同规格 SBC 的性能测试测试项目注塑级 SBC挤出级 SBC拉伸强度（MPa）14.59.6断裂伸长率（%）500 500悬臂梁冲击强度（kJ/m2）冲不断冲不断弯曲强度（MPa）3.22.4弯曲模量（MPa）101.458.7不同规格 SBC 及不同添加比例 SBC 对高光 HIPS 性能的影响如表 2 和表 3 所示。从表 2 和表 3 可看出，SBC 加入后，高光 HIPS 的拉伸强度有所下降，但是拉伸断裂伸长率和悬臂梁冲击强度有明显的提升。相同 SBC 添加比例下，注塑级SBC 和挤出级 SBC 对高光 HIPS 的性能影响差异不大。表 2 不同添加比例注塑级 SBC 对高光 HIPS 性能的影响测试项目1#样品2#样品3#样品4#样品5#样品100%高光 HIPS4%注塑级 SBC 8%注塑级 SBC 12%注塑级 SBC16%注塑级 SBC 拉伸强度（MPa）33.231.528.227.325.4断裂伸长率（%）46.760.670.778.686.4弯曲强度（MPa）51.350.549.347.746.6弯曲模量（MPa）1 6301 8461 9642 0382 152悬臂梁缺口冲击强度（kJ/m2）10.210.611.812.713.6图 1 样条 ESCR 测试捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测79轻工标准与质量2023 年第 4 期2.2 不同 SBC 添加比例对高光 HIPS 力学性能的影响从图 2 和图 3 可以看出，随着 SBC 添加比例的增大，高光HIPS 的拉伸强度下降，断裂伸长率明显上升，悬臂梁缺口冲击强度有提高。当添加比例为 16%时，拉伸强度下降 23%，但断裂伸长率上升 85%，悬臂梁缺口冲击强度上升 33%。从图 4 可以看出，随着 SBC 添加比例的增大，弯曲强度下降，但弯曲模量上升。当添加比例为 16%时，弯曲强度下降 9%，但弯曲模量上升 32%。SBC 为苯乙烯-丁二烯共聚物，具有热塑性橡胶的性能，能够对高光 HIPS 起到增韧的作用，同时对高光 HIPS 的刚性下降不明显。2.3 不同 SBC 含量对高光 HIPS 的 ESCR 性能的影响拉伸强度和断裂伸长率是本文考察材料 ESCR 性能的两个重要指标。从表 4 和图 5 可以看出，未添加 SBC 前，高光HIPS的耐油腐蚀性能非常差，弯曲涂油后样条有明显的裂纹，拉伸强度下降明显，拉伸为脆性断裂，断裂伸长率保持率仅为7.5%。这是由于为保持 HIPS 的光泽度，高光 HIPS 的橡胶粒径比较小，韧性差，高光 HIPS 弯曲应力下产生的微裂纹，食用油进一步扩散到微裂纹中，食用油的溶胀作用使裂纹进一步扩大，导致高光 HIPS 拉伸性能下降。从弯曲不涂油的数据看，样条弯曲后材料会受到一定的应力，并在应力作用下产生一定的微裂纹。高光 HIPS 韧性差，断裂伸长率比较低，弯曲作用下受到的内应力最大，因此高光HIPS 拉伸性能下降明显。从不弯曲涂油的数据看，在没有受到外应力作用下，食用油渗透到 HIPS 的橡胶中，根据相似相溶原理，食用油可能会对 HIPS 产生一定的浸润作用，导致 HIPS 中橡胶的溶胀，进而影响材料的韧性。HIPS 的拉伸强度主要通过苯乙烯基团部分，因此在不受外力作用下，食用油对拉伸强度影响不明显，但对拉伸断裂伸长率有一定的影响。SBC 的加入，能够提高拉伸强度保持率和断裂伸长率的保表 3 不同添加比例挤出级 SBC 对高光 HIPS 性能的影响测试项目6#样品7#样品8#样品9#样品4%挤出级 SBC 8%挤出级 SBC 12%挤出级 SBC 16%挤出级 SBC 拉伸强度（MPa）31.928.727.126.1断裂伸长率（%）64.371.577.684.9弯曲强度（MPa）50.848.747.346.7弯曲模量（MPa）1 8461 9642 0382 152悬臂梁缺口冲击强度（kJ/m2）10.711.912.613.8图 2 不同 SBC 添加比例对拉伸性能的影响图 3 不同 SBC 添加比例对冲击强度的影响图 4 不同 SBC 添加比例对弯曲性能的影响捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测80轻工标准与质量2023 年第 4 期持率，说明提高了高光 HIPS 的耐油腐蚀性能。SBC 添加比例越大，保持率越高，高光 HIPS 的耐油腐蚀性能越好。挤出级SBC 对高光 HIPS 的耐油腐蚀性能比注塑级 SBC 好，可能挤出级 SBC 与注塑级 SBC 的微观构象不同，与高光 HIPS 掺混后对高光 HIPS 微观结构影响不同，需要进一步对原料的微观结构进行分析。2.4 SBC 对 HIPS 高泽度的影响从表 5 可以看出，SBC 能够提高高光 HIPS 的光泽度，随着 SBC 添加比例的增加，高光 HIPS 的光泽度也增加。注塑级SBC 和挤出级 SBC 对高光 HIPS 光泽度的影响无明显差异。相对于注塑级 SBC，挤出级 SBC 对高光 HIPS 的耐油腐蚀性能较好，选择挤出级 SBC 增韧高光 HIPS，并对比增韧高光 HIPS 和普通高光 HIPS 作为高光层制作的高光冰箱板材和高光冰箱箱胆的光泽度，如表 6 所示。从表 6 可以看出，普通高光 HIPS 吸塑板材光泽度一般，吸塑后内胆光泽度明显下降，而 SBC 增韧的高光 HIPS，光泽度有一定程度的提高，随着SBC 添加比例的增大，光泽度也随之提高，吸塑后光泽度保持率也随之增加。SBC 增韧的高光 HIPS 板材，吸塑后内胆光泽度下降不明显，能够保持很好的光泽度。这是因为高光 HIPS为“岛屿”结构，吸塑拉伸后橡胶粒子变形，导致光泽度下降。图 5 不同 SBC 规格及比例下高光 HIPS 的 ESCR 拉伸性能保持率表 5 不同规格 SBC 及不同添加比例 SBC 对高光 HIPS 光泽度的影响测试项目1#样品2#样品3#样品4#样品5#样品6#样品7#样品8#样品9#样品100%高光HIPS4%注塑级SBC 8%注塑级SBC 12%注塑级SBC 16%注塑级SBC 4%挤出级SBC 8%挤出级SBC 12%挤出级SBC 16%挤出级SBC 光泽度（60）868788909186878990表 4 不同 SBC 规格及比例下高光 HIPS 耐食用油腐蚀情况油状态时间（h）高光 HIPS8%注塑级 SBC16%注塑级 SBC8%挤出级 SBC16%挤出级 SBC拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）空白不弯曲/33.246.728.270.725.486.428.771.526.184.9弯曲830.635.626.968.524.283.027.868.625.770.6涂油不弯曲2433.140.527.966.524.882.626.465.726.079.6弯曲816.23.521.926.423.835.624.633.124.840.5表 6 板材和内胆的光泽度100%高光HIPS8%挤出级SBC16%挤出级SBC内胆板材光泽度（60）767880吸塑内胆光泽度（60）527074吸塑后光泽度保持率（60）68.4%89.7%92.5%捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级计量与检测81轻工标准与质量2023 年第 4 期SBC 加入后，可能改变了高光 HIPS 的微观结构，吸塑拉伸后橡胶粒子变形不明显，较好地保持了板材的光泽度。3 结论SBC 作为一种透明热塑性弹性体，可以对高光 HIPS 起到一定的增韧作用，提高高光 HIPS 的断裂伸长率和冲击强度。注塑级 SBC 和挤出级 SBC 对高光 HIPS 的性能影响无明显差异。根据相似相溶原理，食用油可能会对 HIPS 产生一定的溶胀作用，在外应力作用下，会加剧食用油对 HIPS 韧性的影响。SBC 的加入能够很好地提高高光 HIPS 的耐油腐蚀性能，挤出级 SBC 改善高光 HIPS 的耐油腐蚀性能比注塑级 SBC 好。SBC 的加入能够改善高光 HIPS 的光泽度，在板材吸塑拉伸成型为内胆后，光泽度保持率高。综上所述，SBC 增韧高光 HIPS，在光泽度提高的同时，改善了内胆的耐油腐蚀开裂性能，为高光 HIPS 内胆的开发提供了有效的技术途径。参考文献1 霍耀楠.应力和食用油下冰箱内胆材料耐腐蚀研究 J.家电科技,2021(05):102-104.2 周敏.透明丁苯树脂的性能与应用 J.黑龙江科技信息,2012(34):59.3 陈建刚.高透明高抗冲丁苯树脂的合成 J.甘肃科技,2006(10):14,33.编制员、报告审核员、质量监督员、内审员等，每个岗位根据职称的高低又可分为正高级工程师、高级工程师、中级工程师、助理工程师；管理岗位按照不同部门所从事的业务，将其划分为设备管理员、样品管理员、档案管理员、技术负责人、质量负责人等；工勤岗包括保安、司机、保洁等人员。在确定每个人岗位之后，根据岗位设置明确岗位内容、责任要求、考评指标等。4.2 制定评价体系评价指标是人才评价体系的灵魂，通过评价指标可以选拔更加优秀的人才，使得培养的人才更加符合用人的标准。根据评价制度设计，确立包括政府、企业、市场、专业组织等的多元评价体系，建立以关联部门、直属领导、分管领导、最高领导为核心的人才评价主体，以第三方评价机构和专业组织为辅的补充评价。严格实行“谁评价、谁负责”机制，保证评价过程中的公平公正和主体责任。4.3 完善考评方式对从事检验检测、标准制修订、应用研究、成果转化等不同活动的人员，应分类建立评价制度。即对长期从事检验检测的人员，增加仪器设备的管理、试验操作的规范性、出示报告的正确率等方面的评价比例；对从事标准制定修订的人员，加强把标准制定的意义、产生的经济效益和实际贡献作为重要考评标准要素；对应用开发人才，注重创新创造业绩，强化产学研融合，破除不适当的论文要求；对成果转化人才，注重转化后形成的产值、利润等经济效益和吸纳就业等社会效益。5 结束语质量管理与检验检测专业人才培养是一项系统工程，也是社会和经济发展的需要，需要我们在理论与实践中不断研究和探索，结合社会需求，培育出公共检验检测中心需求的专业人才。参考文献1 张远,金晓明,王珊珊,等.高质量技术技能人才培养现状及对策探讨 基于检验检测机构人才需求的调查 J.高教学刊,2022,8(09):147-150.2 承善,王霆,刘明全.基于 OBE 的高职院校机械产品检测检验技术专业人才培养模式的探索 J.中国多媒体与网络教学学报(中旬刊),2020(11):108-110.3 许磊,陈林.高职教育商检技术专业人才培养改革初探 J.山东纺织经济,2015(12):63-64.4 代旭磊,党莹,甄帅,等.结合 ISO 15189 质量管理体系加强高职院校医学检验技术专业人才临床培养 J.教育教学论坛,2020(06):346-347.5 陈燕舞,肖坤.珠三角地区高职分析检测人才的培养模式构建 J.职教论坛,2013(06):19-22.6 刘卫东,黄蕾,冯若雯.基于 OBE 人才培养模式的本科教学质量管理体系重构 J.国家教育行政学院学报,2021(10):19-30.7 崔淑淇,姚聪莉.本科层次职业教育人才培养的内在逻辑、目标定位与实现路径 J.现代教育管理,2023(04):97-108.上接第 63 页