环保型丁苯橡胶与传统丁苯橡胶的性能对比

环保型丁苯橡胶与传统丁苯橡胶的性能对比

随着经济的发展和振兴法规的颁布和实施，橡胶产品的环境保护已成为发展的必然趋势。为此,中国石油兰州石化公司开发了环保型丁苯橡胶(SBR),其牌号有1500E、1502E、1712E及1723等,新产品均能满足亚硝酸盐含量的环保要求。其中SBR1500E、SBR1502E和SBR1712E是用环保型阻聚剂和防老剂代替含有致癌物质的亚硝酸钠阻聚剂和污染型防老剂聚合所得的产品,SBR1723是除了采用环保型阻聚剂和防老剂外,同时填充环保型填充油的产品。国内外学者对环保型橡胶以及不同填充油对SBR性能的影响进行了大量的研究,其中,孙秀麟就闪点、热损失、运动黏度、芳烃含量、胶质含量及石蜡含量等橡胶填充油的成分对SBR性能的影响进行了详细的论述;赵平等就环保型填充油TDAE对SBR性能的影响进行了研究,并对比了SBR1723与SBR1712的性能;王立军等研究了高芳烃油和环烷烃油对充油SBR基本物理机械性能的影响。总之,大部分学者对环保型SBR聚合部分或油品对SBR性能影响的研究较多,本工作则对几种环保型SBR与传统SBR(SBR1500、SBR1502及SBR1712)的相对分子质量及其分布、微观结构、混炼胶硫化特性、硫化胶物理机械性能及加工性能进行对比研究,以期能为橡胶制品用户使用环保型SBR提供调整加工工艺和加工配方的依据。1试验部分1.1可选用其他原料助剂SBR1500、SBR1500E、SBR1502E和SBR1712均为中国石油兰州石化公司产品,SBR1712E和SBR1723为中国石油兰州石化公司工业化试生产产品,SBR1502为中国石油吉林石化公司产品,其他原材料均为橡胶工业常用助剂。1.2促进剂锌制备试样的基本配方为SBR100份(质量,下同),氧化锌5份,硬脂酸1份,硫黄1.75份,炭黑50份,促进剂1份。制备试样的设备和工艺均采用橡胶工业通用的设备和工艺,硫化条件均为温度145℃、时间30min和压力10MPa。1.3特性、物理和磨耗性能测试产物的数均分子量(M¯¯¯¯Μ¯n)和重均分子量(M¯¯¯¯Μ¯w)用美国Waters公司生产的Waters150C型凝胶渗透色谱仪测定,流动相为四氢呋喃,流速为1.0mL/min,测定温度为30℃;微观结构用美国PerkinElmer公司生产的PE-983G型红外分光光度仪测定;混炼胶的硫化特性用青岛优肯科技股份有限公司生产的UR-2030型橡胶流变仪按GB1233—1992测试;硫化胶的物理机械性能用台湾高铁电子仪器有限公司生产的AI-7000S型拉力机按GB528—1998测定,硬度用上海试验仪器总厂生产的LX-A型橡胶硬度测试仪按GB531—1999测定,磨耗性能用江都市明珠试验机械厂生产的MZ-4061型阿克隆磨耗试验机按GB1689—1989测试;加工性能用美国Alpha公司生产的RH2000型橡胶加工分析仪测试,频率扫描温度为60℃,应变为±7%。2结果与讨论2.1分子量的分布从表1可以看出,SBR1500的M¯¯¯¯Μ¯w和M¯¯¯¯Μ¯n都比SBR1500E的高,二者的分子量分布基本相同。SBR1502E的M¯¯¯¯Μ¯w比SBR1502高,而M¯¯¯¯Μ¯n则比SBR1502低,分子量分布也比SBR1502宽。SBR1712E、SBR1712和SBR1723的M¯¯¯¯Μ¯w、M¯¯¯¯Μ¯n及分子量分布都基本相当。2.2sbr2002e的结构表征从表2可以看出,SBR1500E与SBR1500的反式-1,4-结构、1,2-结构、顺式-1,4-结构和结合苯乙烯量都基本相同。SBR1502E的反式-1,4-结构和1,2-结构均比SBR1502高,顺式-1,4-结构比SBR1502低,二者的结合苯乙烯量相近。SBR1712E、SBR1712和SBR1723的1,2-结构和结合苯乙烯量基本相同,SBR1712的反式-1,4-结构比SBR1712E和SBR1723稍高,SBR1712的顺式-1,4-结构稍低。2.3sbr132e与sbr142e的焦烧时间、正硫化时间及最小扭矩从表3可以看出,SBR1500E与SBR1500的焦烧时间、正硫化时间及最小和最大转矩都基本相当。SBR1502E与SBR1502的焦烧时间、正硫化时间及最小转矩基本相同,SBR1502E的最大转矩比SBR1502要高。SBR1712E和SBR1712的焦烧时间、正硫化时间及最小和最大转矩基本相同,二者的焦烧时间和正硫化时间均比SBR1723短,而最小和最大转矩均比SBR1723高。2.4sbr400e从表4可以看出,SBR1500E与SBR1500的硬度和300%定伸应力比较接近,前者的拉伸强度比后者高近2MPa,SBR1500E的磨耗性能较好。SBR1502E与SBR1502的硬度、300%定伸应力及拉伸强度等都基本相同。SBR1712E与SBR1712的拉伸强度、硬度及300%定伸应力都基本相同,但均比SBR1723高,三者的扯断伸长率和磨耗性能基本相当。2.5开炼机加工性能在开炼机的混炼过程中,SBR1500E较SBR1500更易包辊,粉料易混入,炭黑添加完毕后前者的包辊性稍好,混炼胶片稍显光滑,总体来说SBR1500E的开炼机加工性能稍好于SBR1500;SBR1502E较SBR1502更易包辊,粉料易混入,炭黑添加完毕后的混炼胶片更显光滑。从图1可以看出,在频率0.5～25Hz内,SBR1500E的塑性比SBR1500要好,更易于加工;SBR1502E的塑性比SBR1502要好,更有利于加工;SBR1712E与SBR1712的滞后损失相同,加工性能基本相当,SBR1723的滞后损失比SBR1712E和SBR1712低,因此SBR1723具有更好的塑性,加工性能更好。3sbr14e较好a)SBR1500E与SBR1500的相对分子质量及其分布、分子结构及物理机械性能都基本相同,SBR1500E的塑性比SBR1500稍好。b)SBR1502E与SBR1502的相对分子质量及其分布、分子结构及物理机