高强度丁苯橡胶SBR1566的性能及应用_潘江左.pdf

技术交流弹性体，（）：基金项目：中国石油吉林石化公司资助项目（）作者简介：潘江左（），男，上海市人，工程师，主要从事生产装置优化运行技术管理方面的工作。通讯联系人：庞建勋（），男，吉林省吉林市人，高级工程师，主要从事乳液聚合丁苯橡胶方面的研究工作。收稿日期：高强度丁苯橡胶 的性能及应用潘江左，雷广东，邵兵，庞建勋，孙继德，殷兰（中国石油吉林石化公司 有机合成厂，吉林 吉林 ；中国石油吉林石化公司 炼油厂，吉林 吉林 ；中国石油吉林石化公司 仓储中心，吉林 吉林 ；中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 ）摘要：通过调整乳聚丁苯橡胶聚合参数制备了不同聚合结构，不同相对分子质量的丁苯橡胶样品，研究了不同聚合结构及相对分子质量对丁苯橡胶拉伸强度的影响。当结合苯乙烯质量分数达到 时，拉伸强度达到最大值，考虑生产装置实际能力和产品物性要求，确定了 工艺参数。在不同的输送带生产厂进行应用对比试验，综合比较了 性能特点。关键词：丁苯橡胶；拉伸强度；性能中图分类号：文献标识码：文章编号：（）丁苯橡胶是由苯乙烯（）、丁二烯（）单体制备的通用合成橡胶。其橡胶分子链中含有苯环结构和丁二烯链段，由于同时具有刚性结构与柔性结构，与其它通用合成橡胶相比，丁苯橡胶具有许多优异的性能，如耐磨性、耐热性和耐老化性能好。除了用于生产轮胎外，其主要应用于输送带、胶管、胶带。输送带需要橡胶原材料具有较高的拉伸强度，因此在输送带配方设计中，以天然橡胶为主，并用适当的丁苯橡胶。与天然橡胶相比，传统的丁苯橡胶在拉伸强度上有所欠缺，但耐老化性能具有明显优势。在耐热输送带配方中，一般采用全丁苯配方或以丁苯为主，因此在制备耐热及特种输送 带 产 品 时，丁 苯 橡 胶 是 不 可 替 代 的 品种。丁苯橡胶为非自补强橡胶，其拉伸强度远小于天然橡胶，传统牌号 优等品的拉伸强度出厂指标为大于 。在实际生产应用中，为了提高橡胶拉伸强度，研究人员采用了很多方法，如提高补强材料在橡胶中的分散性，在橡胶分子链上引入具有极性和刚性基团以及在橡胶主链上引入结晶性取代基等。高强度丁苯橡胶 是根据市场需求开发的，拉伸强度大于 ，可完全替代 用于输送带生产的专用料产品。本文通过调整聚合条件，改变分子结构和相对分子质量，从而达到提高丁苯橡胶拉伸强度的目的。确定了乳聚丁苯橡胶最佳拉伸强度结构参数及产品性能，并在输送带厂家进行了应用。实验部分原料苯乙烯（）、丁二烯（）、过氧化氢对孟烷、乳化剂、乙二胺四乙酸四钠盐、间次甲基二萘磺酸钠、氢氧化钾、刁白液、叔十二碳硫醇、连二亚硫酸钠、絮凝剂、硫酸、防老剂等均为生产装置所用工业原料。仪器及设备 型聚合反应器：釜聚合体积为，北京拓川公司；型搅拌器：河北承德实验机有限责任公司；型液环式真空泵：德国西门子公司；型门尼黏度机：日本岛津公司；型无转子硫化仪：北京瑞达宇辰仪器有限公司；型开炼机：无锡第一橡胶机械厂；型拉力试验机：台湾高铁科技股份有限公司。分析测试结合苯乙烯含量按照 进DOI:10.16665/ki.issn1005-3174.2022.06.009行测 试；生 胶 和 混 炼 胶 门 尼 黏 度 按 照 进行测试；混炼胶制备：采用 制备；硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能按照 进行测试。应用试验采用输送带厂全丁苯橡胶输送带生产配方。结果与讨论不同单体质量比对结合苯乙烯含量的影响以吉林石化公司丁苯橡胶 配方为基础，通过调整聚合配方中 和 质量比，控制丁苯橡胶分子内结合 含量，制备不同分子结构的丁苯橡胶。和 质量比调整范围为：为 、。从表可以看出，随着投料单体质量比中苯乙烯含量的增加，产物中结合苯乙烯含量随之增加，呈线性规律。表 和 质量比对丁苯橡胶结合苯乙烯含量影响规律 （结合苯乙烯）不同分子结构对丁苯橡胶拉伸强度的影响制备门尼黏度接近，不同结合苯乙烯含量的丁苯橡胶，对不同结合苯乙烯含量丁苯橡胶硫化胶进行了力学性能测试，样品结合苯乙烯质量分安徽范围为 ，考察不同结合苯乙烯含量对拉伸强度的影响，结果见表。表不同结合苯乙烯丁苯橡胶力学性能性能 （结合苯乙烯）定伸应力 拉伸强度 扯断伸长率 从表可以看出，当样品门尼黏度接近时，随着结合苯乙烯含量的增加，样品拉伸强度增加，当结合苯乙烯质量分数达到 时，拉伸强度出现最大值，可以达到 以上。当结合苯乙烯含量继续增加，拉伸强度反而降低。因当样品中结合苯乙烯含量进一步增加时可硫化双键含量减少，硫化胶交联密度降低，导致拉伸强度下降。门尼黏度对丁苯橡胶拉伸强度的影响通过调整聚合配方中相对分子质量调节剂的加料量，调整丁苯橡胶相对分子量大小，制备了不同门尼黏度且结合苯乙烯质量分数约为 的丁苯橡胶样品。通过进行力学性能测试，研究了门尼黏度与拉伸强度的关系，结果见表。表不同门尼黏度丁苯橡胶的力学性能性能 门尼黏度 （结合苯乙烯）定伸应力（）拉伸强度 扯断伸长率 从表可以看出，随着门尼黏度的增加，样品拉伸强度呈上升趋势。丁苯橡胶门尼黏度与相对分子质量大小成正向分布，相对分子质量越大门尼黏度越高。随着门尼黏度增加，样品相对分子质量变 大，分 子 间 作 用 力 变 强，导 致 拉 伸 强 度变大。高强度丁苯橡胶 与 性能对比研究。制备了高强度丁苯橡胶样品，并与 进行了性能对比，结果见表和表。表 、混炼胶硫化特性对比）性能 （）（）采用无转子硫化仪测试，测试温度为 。表中，表示最低转矩，表征的是硫化诱导期的流动性能，表示最高转矩，表征硫化胶第期潘江左，等 高强度丁苯橡胶 的性能及应用的交联密度，是混炼胶焦烧时间，是混炼胶正硫化时间。对比结果表明，二者混炼胶硫化特性基本相当，均能满足加工过程对胶料加工安全性的要求。表 与 力学性能性能 定伸应力（）拉伸强度 扯断伸长率 表对比结果表明，具有传统丁苯橡胶的特性，还具有高拉伸强度。高强度丁苯橡胶 应用输送带生产厂家一般使用天然橡胶及 作为原料，应用试验过程使用 等量替代输送带生产配方中的 ，同时进行部分替代天然橡胶，在不同的输送带生产厂进行应用对比试验，综合比较 性能特点。应用试验结果见表和表。表 输送带全丁苯配方应用结果性能 （）（）工艺较好更好门尼黏度 拉伸强度 伸长率 试片硬度 密度（）磨耗 应用于全丁苯橡胶输送带生产配方，硫化性能与 基本相当，加工性能优于 ；样品拉伸强度提升约，磨耗增加约，在生产厂家考核指标范围内。表实验结果表明 替代 份天然橡胶，制品拉伸强度与天然橡胶制品基本相当，磨耗降低约，应用效果较好，可实现在强度要求较高领域天然橡胶的部分替代。表高强度丁苯橡胶 替代天然橡胶应用结果性能（天然橡胶）（顺丁橡胶）（天然橡胶）（顺丁橡胶）（）（）（）工艺较好较好门尼黏度 拉伸强度 伸长率 试片硬度 密度（）磨耗 结论通过调整合适的分子结构和门尼黏度，可以制备高强度丁苯橡胶 。随着门尼黏度增加，拉伸强度变大。当样品门尼黏度接近时，随着结合苯乙烯含量的增加，样品拉伸强度增加，当结合苯乙烯质量分数达到 时，拉伸强度出现最大值，当结合苯乙烯含量继续增加，拉伸强度反而降低。应用于全丁苯橡胶输送带生产配方，硫化性能与 基本相当，加工性能优于 ；样品拉伸强度提升约。参考文献：王惠中全球丁苯橡胶的生产能力和商业化结构世界橡胶工业，（）：王玉瑛，张伟丁苯橡胶行业现状及发展趋势分析中国石油和化工经济分析，（）：李迎，于晓霞国内外丁苯橡胶市场及技术发展当代石油化工，（）：，（）：张彤生产过程控制对丁苯橡胶拉伸性能的影响兰州：兰州大学，王新龙，贾红兵，吉庆敏，等 溶聚丁苯的微观结构对其硫化胶性 能 的 影 响 南 京 理 工 大 学 学 报，（）：王韶晖，赵树高，张萍橡胶纳米复合材料制备研究进展特种橡胶制品，（）：，（）：，（）：弹性体第 卷 ，（.，；.，；.，；.，）：（），：；（上接第 页），（.，；.，；.，）：，（，），（），（），：；第期潘江左，等 高强度丁苯橡胶 的性能及应用