不同门尼粘度填充环保型芳烃油的SBR1723胶料性能对比

４８　橡胶工业　２０１０年第５７卷　不同门尼粘度填充环保型芳烃油的　ＳＢＲ１７２３胶料性能对比　张新军，马维德，周志峰，李花婷　（北京橡胶工业研究设计院，北京１００１４３）　摘要：对两种不同门尼粘度填充环保型芳烃油的ＳＢＲ１　７２３胶料性能进行对比试验。结果表明，较高门尼粘度的　ＳＢＲ１７２３胶料具有较低的滚动阻力、较好的耐热老化性能、抗湿滑性能以及综合条件下的耐磨性能，更适合于制备轮　胎胎面胶。　关键词：ＯＥ—ＳＢＲ；环保型芳烃油；ｆ１尼粘度；胎面胶　中图分类号：ＴＱ３３Ｏ．３８　４；ＴＱ３３３．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—８９０Ｘ（２０１０）０１—００４８—０３　充油ＳＢＲ填充的普通高芳烃油内含有葸、菲　１．２试验配方　等稠环芳烃化合物。早在ｌ９７０年就有研究表明，　ＳＢＲ１７２３　１００，工业参比炭黑（ＩＲＢ　Ｎｏ．７）　稠环芳烃化合物有致癌性。随着环保呼声越来越　５Ｏ，氧化锌３，硬脂酸１，硫黄１．７５，促进剂　高，有些国家和地区规定对橡胶制品限制使用稠　ＮＳ　１。　环芳烃化合物含量较高的高芳烃油及填充该油的　１．３混炼工艺　橡胶。欧洲要求橡胶产品中使用的油品必须符合　胶料的混炼工艺采用ＧＢ／Ｔ　８６５６－－１９９８中　将于２０１０年１月１日实施的欧盟２００５／４３／ＥＣ　的混炼方法Ｂ。初炼在１．５７　Ｌ　Ｂａｎｂｕｒｙ密炼机　第３（２）条款规定。日本将在同一时问内将此作　中进行，初始温度为８Ｏ℃，转子转速为１００　为法规执行，美国及我国等国家和地区也会越来　ｒ・ｒａｉｎ一；终炼及生胶包辊在ＸＫ一１６０型开炼机　越重视环保问题。为适应油品的环保要求，中国　上进行。　石化齐鲁股份有限公司橡胶厂在国内首先开发出　１．４性能测试　ＳＢＲ１７２３，它是结合苯乙烯质量分数为０。２３５、填　（１）门尼粘度和门尼松弛：采用北京友深电子　充３７．５份环保型芳烃油、以轮胎胎面胶为主要用　仪器有限公司生产的Ｍ２００Ｅ型门尼粘度计测　途的乳聚丁苯橡胶。ＳＢＲ１７２３基本不含多环类　试，试验温度为１００℃，松弛时间为１２０　Ｓ　物质，减小了轮胎在制造和使用过程中对人体　（２）硫化特性：采用美国阿尔法科技有限公司　及环境有害物质的挥发，还具有滚动阻力低的　生产的ＭＤＲ２０００型硫化仪测试。　特点。　（３）动态力学性能：采用美国Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ　本工作对两种不同门尼粘度填充环保型芳烃　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司生产的ＤＭＴＡ—Ｖ型粘弹谱仪测　油的ＳＢＲ１７２３胶料性能进行对比试验。　试，试验温度为一７０～＋１００℃，升温速率为２　℃・ｍｉｎ一，频率为１Ｏ　Ｈｚ。　１　实验　（４）耐磨性能：采用荷兰ＶＭＩ公司生产的　１．１原材料　ＬＡＴ—ｉ００型磨耗试验机测试。　ＳＢＲ，牌号１７２３，中国石化齐鲁股份有限公　司橡胶厂产品；其它材料均为市售品。　２结果与讨论　作者简介：张新军（１９７５），男，山东潍坊人，北京橡胶工业研究　２．１生胶性能　设计院工程师，硕士，从事合成橡胶的性能检测与应用开发工作。　一般来说，门尼粘度与聚合物的相对分子质　第１期　张新军等．不同门尼粘度填充环保型芳烃油的ＳＢＲ１７２３胶料性能对比　４９　量有关，相对分子质量越大，门尼粘度越高。门尼　松弛参数则反映了橡胶的加工性能，ｔ　。（或ｔ　。）为　负载应变下应力衰减７０　（或８Ｏ　）时所需的时　间，其与对数线性回归直线的截距（ｋ）和斜率（ａ）　均可反映胶料的加工性能。应力松弛面积（Ａ）则　能更好地衡量加工行为，其值越大，加工性能越　差，反之则越好。　两种ＳＢＲ１７２３生胶的门尼粘度和门尼松弛　参数对比见表１。从表１可以看出，ＳＢＲ１７２３—１　生胶的相对分子质量较大，门尼粘度较高，而　ＳＢＲ１７２３—２胶料的加工性能较好。　表ｌ　ＳＢＲ１７２３生胶的门尼粘度和门尼松弛参数　２．２混炼胶性能　２．２．１门尼粘度　两种ＳＢＲｌ７２３混炼胶的门尼粘度和门尼松　弛参数对比见表２。从表２可以看出，两种　ＳＢＲ１７２３混炼胶的门尼粘度较其生胶门尼粘度　稍有提高，且提高幅度相似。　表２　ＳＢＲ１７２３混炼胶的门尼粘度和门尼松弛参数　门尼粘度［ＭＩ　（１＋４）１００℃］　门尼松弛参数　ｋ　ｎ　ｔ７ｏ　ｔ８ｏ　ｔｇｏ　Ａ　２．２．２硫化特性　两种ＳＢＲ１７２３胶料的硫化特性对比见表３。　从表３可以看出，ＳＢＲ１７２３—２胶料的加工安全性　较好，又由于其相对分子质量较小，分子链的活动　性强，因此硫化速度也较快，但与ＳＢＲ１７２３—１胶　料相差不大。此外，两种胶料的流动性和硫化趋　表３　ＳＢＲ１７２３胶料的硫化特性　踮　势相当。　２．３硫化胶性能　两种ＳＢＲ１７２３硫化胶的物理性能见表４。　从表４可以看出，与ＳＢＲ１７２３—２硫化胶相比，　ＳＢＲ１７２３—１硫化胶的１００　和３００　定伸应力、拉　伸强度、拉断伸长率和撕裂强度稍高，拉断永久变　形较小。这是由于ＳＢＲ１７２３—１的相对分子质量　较大，缓解了分子末端的干扰，因此拉伸强度较　大；此外大分子链柔顺，变形能力大，可赋予硫化　胶相对较高的拉断伸长率。　与ＳＢＲ１７２３—２硫化胶相比，ＳＢＲ１７２３－１硫化　胶的回弹值增大，压缩生热稍高。ＳＢＲ相对分子　表４　ＳＢＲ１７２３硫化胶的物理性能　项　目　ＳＢＲ１７２３—１　ＳＢＲ１７２３—２　硫化时间（１６Ｏ℃）／ｒａｉｎ　２５　３５　５Ｏ　２５　３５　５０　邵尔Ａ型硬度／度　５８　６１　６１　５６　６０　６１　１００　定伸应力／ＭＰａ　１．５７　１．８９　２．０４　１．３８　１．８７　２．００　３００　定伸应力／ＭＰａ　７．８６　１０．９　１２．１　７．１３　１０．７　１１．５　拉伸强度／ＭＰａ　２２．０　２３．４　２３．０　１９．９　２１．５　２０．１　拉断伸长率／　６６８　５６４　５１６　６３７　５３０　４７８　拉断永久变形／　ｌ９　１９　１３　２２　２２　１８　撕裂强度／（ｋＮ・ｍ＿１）　５１　５０　回弹值／　３８　３５　阿克隆磨耗量／ｃｍ。　０．１４６　一一　压缩疲劳试验　终动压缩率／　１５．１　１６．４　温升／℃　３４．５　３３．２　永久变形／　６　７　屈挠龟裂等级（５１万次）　０　０　１００℃×２４　ｈ热空气老化后　拉伸强度／ＭＰａ　２Ｏ．９　１７．８　拉伸强度变化率／　一１１　１７　拉断伸长率／　３５２　３１９　拉断伸长率变化率／　一３８　４０　５８５Ｌ５Ｏ　橡胶工业　２０１０年第５７卷　质量越大，不能承受应力、对弹性没有贡献的游离　末端数目越少，分子链内彼此缠结而导致的准交　联效应增大，因此ＳＢＲｌ７２３—１的相对分子质量　大，弹性较高。回弹值主要与链段在某温度下运　一定条件下的耐磨性能及湿路面牵引性能或安全　性能，可以很好地表征硫化胶真实的耐磨性能。　耐磨性能、滚动阻力和牵引性能并列为轮胎的三　大重要使用性能。硫化胶的耐磨性能本质上取决　于生胶、交联结构网络和由填料品种及用量确定　动的内磨耗大小有关，内磨耗大，则压缩生热高。　ＳＢＲ１７２３—１和ＳＢＲ１７２３—２硫化胶在５１万次　的超分子结构网络。但采用不同仪器、在不同条　件下测试的磨耗结果是不相同的。采用ＬＡＴ－　疲劳试验后均未出现龟裂，说明它们的耐屈挠龟　裂性能优异。ＳＢＲ１７２３—１硫化胶的耐热老化性能　１００型室内磨耗机对两种ＳＢＲ１７２３硫化胶进行　耐磨性能和抗湿滑性能测试，结果见表６。　表６　ＳＢＲ１７２３硫化胶的耐磨性能和抗湿滑性能　较好。一般情况下，聚合物的相对分子质量与胶　料的耐老化性能关系不大，而相对分子质量分布　对胶料的耐老化性能影响很大，分布越宽越容易　老化，因为分布越宽，端基越多，越容易发生老化　反应。ＳＢＲ１７２３—２的相对分子质量较小，其游离　端即分子自由末端数目较多，因此硫化胶的耐热　老化性能较差。　采用登录普滚动阻力试验机对两种　ＳＢＲ１７２３硫化胶进行滚动阻力测试，结果见表５。　表５　ＳＢＲ１７２３硫化胶的滚动阻力　注：１）速度为１０　ｋｍ・ｈ　，倾角为９　，模拟轮胎在各种使用　条件下的平均磨耗水平；２）速度为２５　ｋｍ・ｈ　，倾角为１６。，模拟　轮胎在苛刻条件下的磨耗水平。硫化条件为１６０℃×３５　ｒａｉｎ。　从表６可以看出，ＳＢＲ１７２３—１硫化胶在综合　条件下的耐磨性能较好，而ＳＢＲ１７２３—２硫化胶在　苛刻条件下的耐磨性能较好。另外，ＳＢＲ１７２３—１　硫化胶的湿路面安全性能较好。ＳＢＲ的耐磨性　能随其相对分子质量的增大而提高，因为　注：硫化条件为１６０℃×３５　ｒａｉｎ　从表５可以看出，ＳＢＲ１７２３—１硫化胶的滚动　阻力小于ＳＢＲ１７２３—２硫化胶，与前述压缩生热试　ＳＢＲ１７２３—１有较好的分子链柔顺性、较高的拉伸　强度和弹性，因此在综合条件下硫化胶的耐磨性　能较好。　３结论　验结果一致，而动态生热稍高。一般来说，橡胶硫　化后形成一个整体的交联网状结构。但应注意还　存在两种情况：一种是相对分子质量小于１０　的　分子链不易参与硫化；另一种是大分子链的两端　不易参与硫化。在整个的交联网络中存在大量的　未参加交联的可以自由运动的“自由末端”。这些　“自由末端”相当于整个大分子网络的大侧基，一　方面为轮胎提供了抗湿滑性能，另一方面也增大　了滚动阻力。因此ＳＢＲ１７２３—２硫化胶的滚动阻　力较大。　低门尼粘度的ＳＢＲ１７２３—２胶料虽然在加工　性能与硫化安全性方面有优势，但是作为主要用　于轮胎胎面胶的橡胶，高门尼粘度的ＳＢＲ１７２３—１　硫化胶具有更明显的优势，如较低的滚动阻力、较　好的耐热老化性能、抗湿滑性能以及综合条件下　的耐磨性能，可以说具备了胎面胶所需要的性能　特点。因此，ＳＢＲ１７２３～１胶料相比ＳＢＲ１７２３—２胶　料更适用于制备轮胎胎面胶。　第１５届中国轮胎技术研讨会论文　ＬＡＴ一１（）Ｏ型室内磨耗机用于测试硫化胶在　启事２００３￣２００８年每年度《橡胶工业》《轮胎工业》光盘版和１９９４￣２００３年《轮胎工业》合订本光　盘版有售。如有需要者，请与本刊编辑部乔晓霞联系。电话：（０１ｏ）８８６３６７１７。