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SBR的性能

 

丁苯橡膠是一種不飽和的烴類高聚物，溶解度參數(shù)約為.在光、熱、氧和臭氧作用下將發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，但其被氧化的作用比天然橡膠緩慢，即使在較高溫度下老化反應(yīng)的速度也較緩慢。光對(duì)橡膠的老化作用不明顯，但耐臭氧性比天然橡膠差。

 

與一般通用橡膠相比具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

 

a)缺點(diǎn)

 

純膠強(qiáng)度低，需加入高活性補(bǔ)強(qiáng)劑方可使用。加入配合劑的難度比天然橡膠大，配合劑在橡膠中分散性差。

 

反式結(jié)構(gòu)多，結(jié)構(gòu)不規(guī)整，側(cè)基上帶有苯環(huán)，因而比天然橡膠滯后損失大、生熱高、彈性低、耐寒性也稍差。但充油后能降低生熱。

 

未硫化膠料收縮大、強(qiáng)度低、粘著性能不如天然橡膠。

 

硫化速度比天然膠慢。

 

硫化膠耐曲撓龜裂性比天然膠好，但裂紋擴(kuò)展速度快。熱撕裂性能差。

 

b)優(yōu)點(diǎn)

 

膠料不易焦燒和過硫，硫化平坦性好。

 

耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性能等均比天然橡膠好。高溫耐磨性好，適用于乘用胎。

 

加工中分子量降到一定程度后不再降低，因而不易過煉，可塑度均勻。硫化膠硬度變化小。

 

提高分子量可達(dá)到高填充。充油丁苯橡膠的加工性能好。

 

很容易與其它不飽和通用橡膠并用，尤其是與天然橡膠和順丁橡膠并用，經(jīng)配方調(diào)整可以克服丁苯橡膠的缺點(diǎn)。

 

SBR的配合

 

a)硫化體系

 

一般有硫黃硫化體系、有效和半有效硫化體系、有機(jī)過氧化物硫化體系。硫黃是SBR的主要硫化劑。由于丁苯橡膠中有殘存的脂肪酸、皂類等，其硫化速度比天然橡膠慢。硫黃在SBR中的溶解度于室溫下比天然膠小、高溫時(shí)則相反，因此，除在配方上提高促進(jìn)劑用量外，亦可提高硫化溫度以進(jìn)一步加速其硫化。

 

硫黃用量一般為1.0---2.5份(膠100份)，在一定范圍內(nèi)，隨著硫黃用量的增加，硫化時(shí)間縮短、硫化速度加快、交聯(lián)密度增加、硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、回彈率等增大。而伸長(zhǎng)率、永久變形、生熱等減少；熱老化性能和曲撓性能變差。

 

促進(jìn)劑用量要比天然膠中的高10%，不同類型的SBR，促進(jìn)劑用量不同，一般是SBR1500>SBR1502>SBR1712。常用的主促進(jìn)劑有噻唑類(M、DM等)、次磺酰胺類(CZ、NS、NOBS等)。最宜用遲效性次磺酰胺類促進(jìn)劑，該類促進(jìn)劑具有在通常操作溫度下門尼焦燒時(shí)間長(zhǎng)，在硫化溫度下硫化速度又非常快的特點(diǎn)。助促進(jìn)劑采用醛胺類、胍類(D、DT等)和秋蘭姆類(TS、TT、TET等)，單用對(duì)SBR效力較弱。對(duì)非污染性的膠料，可用促進(jìn)劑TMTD或TMTD和DM、M并用。要求遲延性較好的膠料可用促進(jìn)劑TMTD與CZ或CZ與D并用。

 

b)補(bǔ)強(qiáng)和填充體系

 

(1)炭黑

 

純丁苯橡膠的強(qiáng)力很低，沒有實(shí)用價(jià)值，只有加入補(bǔ)強(qiáng)劑后才有良好的物理機(jī)械性能。補(bǔ)強(qiáng)劑中以炭黑最優(yōu)。用量一般為40---60份，炭黑用量高軟化劑用量也要高。炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和用量影響硫化膠的性能。

 

拉伸強(qiáng)度粒徑愈小，拉伸強(qiáng)度越大。炭黑用量為40—50份時(shí)，拉伸強(qiáng)度最大。

 

定伸應(yīng)力結(jié)構(gòu)越高，定伸應(yīng)力越大。與粒徑關(guān)系不大。

 

伸長(zhǎng)率結(jié)構(gòu)越高，伸長(zhǎng)率越小。用量增加會(huì)降低伸長(zhǎng)率，與粒徑關(guān)系不大。

 

硬度粒徑愈小或結(jié)構(gòu)越高，硬度增高。用量增加，硬度增高。

 

磨耗粒徑越小，結(jié)構(gòu)越高，耐磨耗性能越好。用量增加，磨耗性能提高。

 

撕裂強(qiáng)度用量在50—60份時(shí)，撕裂強(qiáng)度最高。與粒徑、結(jié)構(gòu)關(guān)系不甚明顯。

 

屈撓性能粒徑越小、結(jié)構(gòu)越高，越易產(chǎn)生龜裂。用量增加易產(chǎn)生龜裂。使用低結(jié)構(gòu)或高結(jié)構(gòu)半補(bǔ)強(qiáng)爐黑具有好的耐屈撓性能。

 

生熱性能粒徑越小、結(jié)構(gòu)越高，生熱越高。用量增加生熱增高。使用低結(jié)構(gòu)或高結(jié)構(gòu)半補(bǔ)強(qiáng)爐黑、通用爐黑和高定伸爐黑的生熱小。

 

回彈性粒徑越小，回彈性越差，與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。用量增加，回彈性能下降。使用通用爐黑、低結(jié)構(gòu)和高結(jié)構(gòu)半補(bǔ)強(qiáng)爐黑的回彈性好。

 

門尼粘度、門尼焦燒粒徑越小結(jié)構(gòu)越高，則膠料門尼粘度高、焦燒時(shí)間短。

 

壓出性能結(jié)構(gòu)高，壓出速度快，壓出物的表面光滑，口型膨脹小。使用快壓出爐黑對(duì)壓出性能有所改善。

 

炭黑粒子細(xì)，分散困難，而且混煉生熱高，對(duì)用于要求動(dòng)態(tài)生熱低的場(chǎng)合不利，使用時(shí)應(yīng)注意。丁苯橡膠壓出膨脹大、收縮也大，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)高的炭黑有利于壓出，還可提高定伸應(yīng)力和耐磨耗性能。

 

(2)白色填充劑

 

白炭黑(硅酸)是最好的白色補(bǔ)強(qiáng)性填充劑，單用時(shí)，一般用量為30份。因會(huì)吸附促進(jìn)劑而遲延硫化，故促進(jìn)劑用量要稍稍增加。添加白炭黑用量的5—10%的二甘醇、乙二醇、三乙醇胺，可改善白炭黑在膠料中的分散、加速硫化和提高制品的性能。若膠料太硬，可加一些增塑劑，以改善混煉膠的加工性能。可與陶土、碳酸鈣并用。

 

陶土補(bǔ)強(qiáng)性填充劑，分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。硬質(zhì)陶土能增加丁苯橡膠混煉膠的硬度，提高硫化膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和耐磨性。加陶土易混煉、易壓出、易壓延?；鞜挄r(shí)吸附促進(jìn)劑，需添加活性劑，防止遲延硫化。

 

碳酸鈣重質(zhì)和輕質(zhì)碳酸鈣用作填充劑?；钚蕴妓徕}是補(bǔ)強(qiáng)性填充劑?？墒褂么罅康幕钚蕴妓徕}既能提高制品的性能，又能降低成本。單用最佳用量為75—150份。

 

碳酸鎂性能一般的補(bǔ)強(qiáng)劑，用于透明制品和一般膠料。硫化膠有較高的硬度、定伸應(yīng)力和耐磨性，適用于膠鞋類產(chǎn)品。

 

硫酸鋇是惰性填充劑。用其填充的膠料混煉加工性好、白度大，相對(duì)密度大，用于耐酸性和X射線的橡膠制品。

 

c)防護(hù)體系

 

丁苯橡膠所用防護(hù)體系與天然橡膠相似。常用的防護(hù)劑有抗氧劑、抗臭氧和抗日光龜裂劑、屈撓龜裂抑制劑、有害金屬抑制劑。如：

 

抗氧劑污染型的有防老劑AH、DNP、BLE、D、RD等。

 

非污染型的有防老劑SP、2246、4、4’—硫代雙(6—叔丁基—3—甲基苯酚)。

 

抗臭氧和抗日光龜裂劑有防老劑4010、4010Na、4020等。

 

屈撓龜裂抑制劑有防老劑D、AW、N，N’—二苯基乙二胺等。

 

有害金屬抑制劑有防老劑DNP、APN、4010Na等。

 

應(yīng)注意的問題：

 

混煉膠的可塑度防老劑AH和苯基-α-萘胺對(duì)膠料有軟化作用；N，N’—二苯基對(duì)苯二胺和防老劑DNP使膠料硬度增加。

 

硫化速度伯胺、醛胺類防老劑有促進(jìn)硫化作用，酚類防老劑有遲延硫化作用。

 

污染性胺類防老劑為污染型防老劑，不能用于淺色制品；酚類防老劑污染性小，可用于淺色或艷色橡膠制品。

 

噴霜有些防老劑能噴出到制品表面，形成保護(hù)膜，起到防護(hù)作用。但忌諱噴霜的制品則要避免。防老劑D和N，N’—二苯基對(duì)苯二胺是有噴出作用的防老劑。

 

d)增塑劑

 

增塑劑分物理(軟化劑)和化學(xué)(塑解劑)增塑劑兩類。塑解劑對(duì)丁苯橡膠較少采用。

 

(a)石油系

 

由石油加工過程中所得的產(chǎn)物。有三線油、六線油、機(jī)械油、柴油、重油、凡士林、石蠟、瀝青及石油樹脂等，主要含有芳香烴鏈、環(huán)烷烴鏈和石蠟烴鏈。通常把石蠟烴碳原子數(shù)超過總碳原子數(shù)的55%者為石蠟烴型、環(huán)烷鏈碳原子數(shù)超過35%者為環(huán)烷烴型、芳香鏈碳原子數(shù)超過35%者為芳香烴型。后者較為常用。選用時(shí)應(yīng)注意：

 

混容性和混煉難易以高碳原子數(shù)或低分子量的芳香烴油為好。

 

門尼粘度隨用量增加而降低。用量相同時(shí)，膠料粘度順序?yàn)榉枷銦N油>環(huán)烷烴油>石蠟烴油。

 

拉伸強(qiáng)度用芳烴油膠料的強(qiáng)度高。

 

伸長(zhǎng)率用芳烴油膠料的伸長(zhǎng)率較大。在一定范圍內(nèi)，伸長(zhǎng)率隨用量增加而增加。

 

硬度在油量相同的情況下，油品對(duì)膠料硬度的影響不大。

 

用其它油的要好。耐屈撓、撕裂性能隨用量增加而降低。

 

生熱用芳烴油膠料生熱大。

 

污染性淺色或艷色橡膠制品用環(huán)烷油，黑色制品用芳烴油。

 

(b)煤焦油系

 

有煤焦油、古馬隆樹脂和煤瀝青等。與橡膠互溶性好、能提高老化性能、對(duì)促進(jìn)劑有抑制作用、脆性溫度高。

 

煤焦油能提高丁苯膠的粘性。

 

固馬隆一般用量為3—6份。固體古馬隆既是軟化劑、增粘劑，又是補(bǔ)強(qiáng)劑。有利于炭黑的分散，改善膠料壓出、壓延和粘著工藝性能；有利于硫黃分散，防止焦燒；提高硫化膠物理機(jī)械性能和耐老化性能。液體古馬隆在軟化、增粘和加工性上都好，但補(bǔ)強(qiáng)性稍差。

 

(c)松油系

 

包括松焦油、松香和妥爾油等。能提高膠料的粘著性、有助于配合劑的分散、對(duì)硫化有遲延效應(yīng)。松焦油對(duì)噻唑類促進(jìn)劑有活化作用。

 

e)加工助劑

 

增粘劑常用的有酚醛樹脂、古馬隆樹脂、二甲苯樹脂、松香和低分子量聚合物。

 

硫化油膏是不飽和脂肪酸的甘油酯用硫黃交聯(lián)后的生成物，分子中含有活性硫黃。在配方中對(duì)粉未硫黃起活性劑的作用，加速硫化，改善膠料壓出、壓延和模內(nèi)流動(dòng)性能，提高制品性能。在丁苯膠中添加少量油膏能明顯改善其物理機(jī)械性能。根據(jù)用途不同分黑油膏、黃油膏和白油膏。

 

隔離劑常用的隔離劑有硬脂酸、高熔點(diǎn)臘、脂肪酸衍生物、聚乙烯醇、低分子聚乙烯等。

 

f)其它配合劑

 

包括：著色劑、發(fā)泡劑、再生膠等。