SBR的性能

 

丁苯橡胶是一种不饱和的烃类高聚物，溶解度参数约为.在光、热、氧和臭氧作用下将发生物理化学反应，但其被氧化的作用比天然橡胶缓慢，即使在较高温度下老化反应的速度也较缓慢。光对橡胶的老化作用不明显，但耐臭氧性比天然橡胶差。

 

与一般通用橡胶相比具有如下优缺点：

 

a)缺点

 

纯胶强度低，需加入高活性补强剂方可使用。加入配合剂的难度比天然橡胶大，配合剂在橡胶中分散性差。

 

反式结构多，结构不规整，侧基上带有苯环，因而比天然橡胶滞后损失大、生热高、弹性低、耐寒性也稍差。但充油后能降低生热。

 

未硫化胶料收缩大、强度低、粘着性能不如天然橡胶。

 

硫化速度比天然胶慢。

 

硫化胶耐曲挠龟裂性比天然胶好，但裂纹扩展速度快。热撕裂性能差。

 

b)优点

 

胶料不易焦烧和过硫，硫化平坦性好。

 

耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性能等均比天然橡胶好。高温耐磨性好，适用于乘用胎。

 

加工中分子量降到一定程度后不再降低，因而不易过炼，可塑度均匀。硫化胶硬度变化小。

 

提高分子量可达到高填充。充油丁苯橡胶的加工性能好。

 

很容易与其它不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶和顺丁橡胶并用，经配方调整可以克服丁苯橡胶的缺点。

 

SBR的配合

 

a)硫化体系

 

一般有硫黄硫化体系、有效和半有效硫化体系、有机过氧化物硫化体系。硫黄是SBR的主要硫化剂。由于丁苯橡胶中有残存的脂肪酸、皂类等，其硫化速度比天然橡胶慢。硫黄在SBR中的溶解度于室温下比天然胶小、高温时则相反，因此，除在配方上提高促进剂用量外，亦可提高硫化温度以进一步加速其硫化。

 

硫黄用量一般为1.0---2.5份(胶100份)，在一定范围内，随着硫黄用量的增加，硫化时间缩短、硫化速度加快、交联密度增加、硬度、定伸应力、拉伸强度、回弹率等增大。而伸长率、永久变形、生热等减少；热老化性能和曲挠性能变差。

 

促进剂用量要比天然胶中的高10%，不同类型的SBR，促进剂用量不同，一般是SBR1500>SBR1502>SBR1712。常用的主促进剂有噻唑类(M、DM等)、次磺酰胺类(CZ、NS、NOBS等)。最宜用迟效性次磺酰胺类促进剂，该类促进剂具有在通常操作温度下门尼焦烧时间长，在硫化温度下硫化速度又非常快的特点。助促进剂采用醛胺类、胍类(D、DT等)和秋兰姆类(TS、TT、TET等)，单用对SBR效力较弱。对非污染性的胶料，可用促进剂TMTD或TMTD和DM、M并用。要求迟延性较好的胶料可用促进剂TMTD与CZ或CZ与D并用。

 

b)补强和填充体系

 

(1)炭黑

 

纯丁苯橡胶的强力很低，没有实用价值，只有加入补强剂后才有良好的物理机械性能。补强剂中以炭黑最优。用量一般为40---60份，炭黑用量高软化剂用量也要高。炭黑的粒径、结构、表面性质和用量影响硫化胶的性能。

 

拉伸强度粒径愈小，拉伸强度越大。炭黑用量为40—50份时，拉伸强度最大。

 

定伸应力结构越高，定伸应力越大。与粒径关系不大。

 

伸长率结构越高，伸长率越小。用量增加会降低伸长率，与粒径关系不大。

 

硬度粒径愈小或结构越高，硬度增高。用量增加，硬度增高。

 

磨耗粒径越小，结构越高，耐磨耗性能越好。用量增加，磨耗性能提高。

 

撕裂强度用量在50—60份时，撕裂强度最高。与粒径、结构关系不甚明显。

 

屈挠性能粒径越小、结构越高，越易产生龟裂。用量增加易产生龟裂。使用低结构或高结构半补强炉黑具有好的耐屈挠性能。

 

生热性能粒径越小、结构越高，生热越高。用量增加生热增高。使用低结构或高结构半补强炉黑、通用炉黑和高定伸炉黑的生热小。

 

回弹性粒径越小，回弹性越差，与结构无关。用量增加，回弹性能下降。使用通用炉黑、低结构和高结构半补强炉黑的回弹性好。

 

门尼粘度、门尼焦烧粒径越小结构越高，则胶料门尼粘度高、焦烧时间短。

 

压出性能结构高，压出速度快，压出物的表面光滑，口型膨胀小。使用快压出炉黑对压出性能有所改善。

 

炭黑粒子细，分散困难，而且混炼生热高，对用于要求动态生热低的场合不利，使用时应注意。丁苯橡胶压出膨胀大、收缩也大，应选用结构高的炭黑有利于压出，还可提高定伸应力和耐磨耗性能。

 

(2)白色填充剂

 

白炭黑(硅酸)是最好的白色补强性填充剂，单用时，一般用量为30份。因会吸附促进剂而迟延硫化，故促进剂用量要稍稍增加。添加白炭黑用量的5—10%的二甘醇、乙二醇、三乙醇胺，可改善白炭黑在胶料中的分散、加速硫化和提高制品的性能。若胶料太硬，可加一些增塑剂，以改善混炼胶的加工性能。可与陶土、碳酸钙并用。

 

陶土补强性填充剂，分硬质和软质两种。硬质陶土能增加丁苯橡胶混炼胶的硬度，提高硫化胶的定伸应力、拉伸强度和耐磨性。加陶土易混炼、易压出、易压延。混炼时吸附促进剂，需添加活性剂，防止迟延硫化。

 

碳酸钙重质和轻质碳酸钙用作填充剂。活性碳酸钙是补强性填充剂。可使用大量的活性碳酸钙既能提高制品的性能，又能降低成本。单用最佳用量为75—150份。

 

碳酸镁性能一般的补强剂，用于透明制品和一般胶料。硫化胶有较高的硬度、定伸应力和耐磨性，适用于胶鞋类产品。

 

硫酸钡是惰性填充剂。用其填充的胶料混炼加工性好、白度大，相对密度大，用于耐酸性和X射线的橡胶制品。

 

c)防护体系

 

丁苯橡胶所用防护体系与天然橡胶相似。常用的防护剂有抗氧剂、抗臭氧和抗日光龟裂剂、屈挠龟裂抑制剂、有害金属抑制剂。如：

 

抗氧剂污染型的有防老剂AH、DNP、BLE、D、RD等。

 

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

 

抗臭氧和抗日光龟裂剂有防老剂4010、4010Na、4020等。

 

屈挠龟裂抑制剂有防老剂D、AW、N，N’—二苯基乙二胺等。

 

有害金属抑制剂有防老剂DNP、APN、4010Na等。

 

应注意的问题：

 

混炼胶的可塑度防老剂AH和苯基-α-萘胺对胶料有软化作用；N，N’—二苯基对苯二胺和防老剂DNP使胶料硬度增加。

 

硫化速度伯胺、醛胺类防老剂有促进硫化作用，酚类防老剂有迟延硫化作用。

 

污染性胺类防老剂为污染型防老剂，不能用于浅色制品；酚类防老剂污染性小，可用于浅色或艳色橡胶制品。

 

喷霜有些防老剂能喷出到制品表面，形成保护膜，起到防护作用。但忌讳喷霜的制品则要避免。防老剂D和N，N’—二苯基对苯二胺是有喷出作用的防老剂。

 

d)增塑剂

 

增塑剂分物理(软化剂)和化学(塑解剂)增塑剂两类。塑解剂对丁苯橡胶较少采用。

 

(a)石油系

 

由石油加工过程中所得的产物。有三线油、六线油、机械油、柴油、重油、凡士林、石蜡、沥青及石油树脂等，主要含有芳香烃链、环烷烃链和石蜡烃链。通常把石蜡烃碳原子数超过总碳原子数的55%者为石蜡烃型、环烷链碳原子数超过35%者为环烷烃型、芳香链碳原子数超过35%者为芳香烃型。后者较为常用。选用时应注意：

 

混容性和混炼难易以高碳原子数或低分子量的芳香烃油为好。

 

门尼粘度随用量增加而降低。用量相同时，胶料粘度顺序为芳香烃油>环烷烃油>石蜡烃油。

 

拉伸强度用芳烃油胶料的强度高。

 

伸长率用芳烃油胶料的伸长率较大。在一定范围内，伸长率随用量增加而增加。

 

硬度在油量相同的情况下，油品对胶料硬度的影响不大。

 

用其它油的要好。耐屈挠、撕裂性能随用量增加而降低。

 

生热用芳烃油胶料生热大。

 

污染性浅色或艳色橡胶制品用环烷油，黑色制品用芳烃油。

 

(b)煤焦油系

 

有煤焦油、古马隆树脂和煤沥青等。与橡胶互溶性好、能提高老化性能、对促进剂有抑制作用、脆性温度高。

 

煤焦油能提高丁苯胶的粘性。

 

固马隆一般用量为3—6份。固体古马隆既是软化剂、增粘剂，又是补强剂。有利于炭黑的分散，改善胶料压出、压延和粘着工艺性能；有利于硫黄分散，防止焦烧；提高硫化胶物理机械性能和耐老化性能。液体古马隆在软化、增粘和加工性上都好，但补强性稍差。

 

(c)松油系

 

包括松焦油、松香和妥尔油等。能提高胶料的粘着性、有助于配合剂的分散、对硫化有迟延效应。松焦油对噻唑类促进剂有活化作用。

 

e)加工助剂

 

增粘剂常用的有酚醛树脂、古马隆树脂、二甲苯树脂、松香和低分子量聚合物。

 

硫化油膏是不饱和脂肪酸的甘油酯用硫黄交联后的生成物，分子中含有活性硫黄。在配方中对粉未硫黄起活性剂的作用，加速硫化，改善胶料压出、压延和模内流动性能，提高制品性能。在丁苯胶中添加少量油膏能明显改善其物理机械性能。根据用途不同分黑油膏、黄油膏和白油膏。

 

隔离剂常用的隔离剂有硬脂酸、高熔点腊、脂肪酸衍生物、聚乙烯醇、低分子聚乙烯等。

 

f)其它配合剂

 

包括：着色剂、发泡剂、再生胶等。