環保型充油膠SBR1763基本性能研究*

殷 蘭,劉圣華,潘文華，龐建勛,孫繼德

(1.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中國石油華北化工銷售公司，北京 100009；3.中國石油吉林石化公司 有機合成廠，吉林 吉林 132021)

乳聚丁苯橡膠是全球產量最高、消費量最大的通用合成橡膠品種，廣泛應用于斜交輪胎、轎車子午線輪胎和輕型載重子午線輪胎以及其他橡膠制品中。乳聚丁苯橡膠加入填充油后可塑性增強，能大幅度改善丁苯橡膠的加工性能，并使產品具有優異的牽引性能和耐磨耗性、抗濕滑性[1-6]。

歐盟關于在輪胎生產中禁用含過量稠環芳烴的芳烴油及有毒橡膠填充油的指令2005/69/EC于2010年1月1日實施，一些國家和地區限制在橡膠制品中使用稠環芳烴化合物含量較高的高芳烴油及填充該類油的橡膠。目前可滿足歐盟指令的除低稠環填充油(TDAE)外，還有中度抽提油、重環烷油、環烷油等類型。填充低稠環芳烴油 SBR1723及填充重環烷油的SBR1763在輪胎行業得到了廣泛應用[7-10]。

環保型充油丁苯橡膠SBR1763基礎膠結合苯乙烯質量分數為23.5%，100份膠中填充37.5份重環烷油，油品中多環芳香烴質量分數小于3%，8種致癌的芳烴總質量濃度小于10 mg/L，符合歐盟的環保標準，具有加工性能好、生熱低、低溫屈撓壽命長、易于混煉、能耗降低等優點[11-13]。

近年，吉林石化公司采用重環烷油開發生產了SBR1763，產品經德國BIU檢測，可以滿足歐盟環保要求。本文重點研究了吉林石化公司SBR1763產品性能，并與申華化學公司生產的優級品進行了對比分析。

1 實驗部分

1.1 原料

SBR1763：填充37.5份重環烷油，中國石油吉林石化公司；炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促進劑、硫磺、防老劑均為市售工業級產品。

1.2 儀器及設備

凝膠滲透色譜：PL-GPC50，英國安捷倫公司；開煉機：XK-160A，上海橡膠機械廠；門尼機：SMV-201，臺灣高鐵檢測儀器有限公司；硫化儀：C2000E，北京市友深電子儀器有限公司；拉力試驗機：A1-7000-S，臺灣高鐵檢測儀器有限公司；硬度計：LX-A,上海六菱儀器廠。

1.3 實驗方法

橡膠混煉采用GB/T 8656—1998《乳液和溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)評價方法》規定的A系列實驗配方進行，混煉采取全開煉工藝。

1.4 分析測試

合成生膠揮發分含量按照GB/T 8656—1998進行測試；生膠皂和有機酸含量按照GB/T 8657—2000進行測試；結合苯乙烯含量按照GB/T 8658—1998進行測試；生膠和混煉膠門尼黏度按照GB/T 1232—2000進行測試；油含量按照ASTM D 5774進行測試；硫化橡膠和熱塑性橡膠拉伸性能按照ASTM D 412進行測試；硬度按照ASTM D 2240進行測試；硫化溫度為145 ℃，硫化時間為30 min。

2 結果與討論

2.1 生膠性能

2.1.1 化學分析

生膠的化學分析實驗結果見表1。從表1可以看出，吉林石化SBR1763與對比樣的結合苯乙烯含量、灰分、揮發分、油含量、有機酸以及皂含量均達到技術標準要求。

表1 生膠化學分析結果

2.1.2 SBR1763的相對分子質量及其分布

橡膠的相對分子量及其分布與橡膠的加工和使用性能密切相關，對橡膠的各項性能來說是一個十分重要的影響因素。本文對比分析了兩種SBR1763的相對分子質量及其分布，結果如表2所示。表2表明兩種樣品生膠相對分子量及其分布基本相當。

表2 SBR1763的相對分子質量及其分布

2.2 混煉膠性能

2.2.1 混煉膠特性及混煉膠門尼黏度

吉林石化SBR1763與對比樣品相比，膠料混煉特性基本相當。膠料在開煉過程中均有較好的包輥性，無起兜現象。下片后，膠片平整光滑，有較好的光澤度。

混煉膠的門尼黏度測試結果列于表3。從表3可以看出，兩種SBR1763混煉膠的門尼黏度適中，能夠滿足輪胎生產對混煉膠門尼黏度的要求。

表3 混煉膠門尼黏度

2.2.2 硫化特性及門尼焦燒

混煉膠的硫化特性及門尼焦燒實驗結果見表4和圖1。

硫化儀表征的指標中，ML表示最低轉矩，ML低表明膠料在硫化誘導期有較好的流動性能；MH表示最高轉矩，MH高表明硫化膠具有更高的交聯密度，有利于提高硫化膠的定伸應力。t10表示硫化誘導時間，t90為正硫化時間，用來確定產品硫化時間。焦燒時間ts1和ts2分別表示從實驗開始到曲線由最低轉矩上升0.1 N·m和0.2 N·m所對應的時間。

從表4可以看出，吉林石化SBR1763的ML和MH略高于申華SBR1763，且ts1長，具有較好的加工安全性，t90短，硫化特性較好。

表4 SBR1763混煉膠的硫化特性及門尼焦燒

時間/s圖1 SBR1763混煉膠硫化曲線

2.3 硫化膠的物理機械性能

硫化膠的拉伸性能和撕裂強度見表5。

由表5可知，兩種SBR1763硫化膠的扯斷伸長率、拉伸強度和300%定伸應力均達到技術標準要求。吉林石化SBR1763樣品的300%定伸應力略高于對比樣。在欠硫化條件下，申華SBR1763的扯斷永久變形比吉林石化SBR1763大，而300%定伸應力低。其原因是在欠硫時，申華SBR1763的交聯程度低，從而造成了這種性能差異。由表5可知，兩種SBR1763硫化膠有較好的撕裂強度。

表5 SBR1763硫化膠的物理機械性能

3 結 論

(1) 吉林石化SBR1763生膠性能與對比樣基本相當，均可達到技術考核指標。

(2) 吉林石化SBR1763混煉膠的混煉特性與申華SBR1763基本相當，ML和MH略高于申華SBR1763。吉林石化SBR1763的ts1長，具有較好的加工安全性,t90短，硫化特性較好。

(3) 吉林石化SBR1763硫化膠性能與對比樣基本接近，300%定伸應力略高于對比樣。