1,2-聚丁二烯橡胶并用胶的性能研究

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橡

胶工业

2l 0 2年第 5 9卷

天然橡胶/I丁橡胶/,一丁二烯橡胶 J b￣ 1 2聚并用胶的性能研究王俊龙，丽云，志峰，郭邓徐玲，华静

(岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，东青岛 2 6 4 )青山 6 0 2

摘要：究天然橡胶 (研 NR)』/顷丁橡胶 ( R) l 2聚丁二烯橡胶 (, B并用胶的硫化特性、理性能及动态力 B/,一 1 2P R)物

学性能，定适用于轮胎胎面胶的 B/,- B确 R 1 2P R最佳并用比。结果表明： NR或 B相比，, B与 R 12P R加工性能稍差。 当 BR 1 2P R并用比为 2//,- B 5 5时，/ R/,- B并用胶的综合物理性能和抗湿滑性能较好； B/, B并 NR B 12P R当 R 1 2P R用比为 1/ 5时，用胶的压缩温升低， 5l并压缩永久变形最小，合力学性能优异，适合应用于轮胎胎面。综更 关键词：天然橡胶；丁橡胶；,丁二烯橡胶；理性能；态力学性能顺 1 2聚物动中图分类号： TQ3 3 2 T 3 . 3 .; Q3 2 4文献标志码： A文章编号： o o8 0 2 l ) 8 0 6— 4 1 o 9 X( O 2 0—4 4 0

钼系催化制备的乙烯基质量分数大于 0 8的 .无定形 1 2聚丁二烯橡胶 (一，- B以下简，一 Mo1 2P R,称 1 2P R)于高乙烯基聚丁二烯橡胶_,,- B属 1因具]有独特的抗湿滑性能和较好的耐氧化性能而成为一

1实验 1 1主要原材料 .

N牌号 S R, MR2,来西亚进口产品；,一 0马 12

P R, B乙烯基质量分数为 0 8 8生胶门尼粘度为 .5,V. 5中国石化齐鲁股份有限公司中试产品； 01,

种制造高速子午线轮胎的理想弹性体材料，也

是用于制造航空轮胎的优异材料，轮胎工业中在

B牌号 9 0,国石化齐鲁股份有限公司产 R, 00中

备受重视]。。与其他胶种相比，,- B的滚动 1 2P R阻力和动态生热较低，于胎面胶后轮胎的能耗用

品；黑 N3 0青岛德固萨化学有限公司产品；炭 3,炭黑 N2 4抚顺炭黑有限公司产品。 3,1 2试验配

方 .

较低，合当今倡导的“符低碳经济”的发展理念。目前顺丁橡胶 ( R)丁苯橡胶 ( B是应 B和 S R)用于轮胎胎面胶的主要合成胶种。l 2P R具有，- B B R的低生热性能与 S R较好的抗湿滑和耐热老 B化性能 l]部分等量替代 B和 S R用于胎面 3, R B胶中，可显示出较好的综合物理性能，弥补 B R和一

N 7, R/,一 B 3,黑 N2 4 R O B 1 2P R O炭 3 1,黑 N3 0 4,化锌 0炭 3 0氧 5硬脂酸， 2 5防 .,

老剂 4 1 1 5防老剂 D 1操作油 7硫黄 00 ., ,, 2 5促进剂 C 0 9 ., Z .。1 3设备与仪器 .

O1 Omm×3 0mm型开炼机，海轻工机 6 2上械技术研究所产品；一0 T F— HS 1 0— T MO一R型 2 2 T 5 t平板硫化机，鑫电子设备科技 (圳 )限公佳深有司产品；一 0 0型电子拉力机、挠试验机和 AI7 0 M屈 G— 0 0A型无转子硫化仪，国台湾高铁科 T M2 0一中技股份有限公司产品； KT 2 0 G型压缩生热 E一0 2 F试验机，中科技股份有限公司产品； -0型晔 HD 1

S R性能的不足，现出并用体系各组分的特 B表点，是优异的轮胎原材料。本工作参考国产轮胎胎面胶配方 l, _研究 B/,- B 5] R 1 2P R并用比对 NR/ B/,- B R 1 2P R并用胶硫化特性、理性能和动态物力学性能的影响，定适用于轮胎胎面胶的 B 确 R/ 1 2P R最佳并用比。,一 B基金项目：家自然科学基金资助项目 ( 0 0 0 9;东省国 56 3 0 )山自然科学基金资助项目( R2 1 EL 0 ) Z 0 1 0 8

橡胶厚度计和橡胶硬度计，上海电影机械厂产品；D MA2 2型动态粘弹谱 ( MA),国耐驰公司 4 D仪德产品。 1 4试样制备 .

作者简介：俊龙 ( 9 2 )男，东青岛人，岛科技大学王 18,山青在读硕土研究生，要从事高聚物结构和性能研究。主 *通信联系人

生胶在开炼机上按常规工艺进行混炼，次依

第 8期

王俊龙等 .然橡胶/丁橡胶/,一丁二烯橡胶并用胶的性能研究天

顺 l 2聚

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加入小料，待混炼均匀后薄通 6次下片备用。混

上的乙烯基游离基硫化反应与主链上双键的硫化反应不尽相同造成的I。1 2P R的硫化速率较 4],- B慢，现良好的抗硫化返原性。这可能是由于呈

炼胶在硫化仪上测定硫化曲线，在平板硫化机并上硫化，化条件为 1 5℃/ 5MP×t。硫 4 1 a。 。1 5性能测试 .

1 2P R的主链双键少，侧乙烯基含量影响了，- B其硫化速率和抗硫化返原性能]。 虽然 1 2P R的硫化曲线一直呈上升趋势，,- B

压缩疲劳性能采用压缩生热试验机进行测

试，样为高 2试 5mm、直径 1 8mm的圆柱体，试测条件为：度 5温 5℃,荷 2 g频率 3负 5k, 0Hz。

t不易确定，有明显正硫化点，与 NR, R的。。没但 B二元和三元并用胶的硫化曲线平坦，用胶各组并分的硫化特性一致，而表明 1 2P R易与其他从，-B橡胶并用。2 2物理性能 .

动态力学性能采用 D MA仪进行测试，试测条件为：试样尺寸 1 0mm×4mmx 2mm,率 频2N,大振幅 1 0 最 2 1,度一 8~+ 8 0Hz温 0 0℃,温速率 3升 ℃ n。最大动态负荷 mi_,

B/,- B R 1 2P R并用比对 NR B/,- B/ R 1 2P R并用胶物理性能的影响如图 1~6所示。从图 1 6可以看出：着 1 2P R用量从~随，-B

m,双悬臂梁形变模式。其他性能按照相应的国家标准进行测试。2结果与讨论 2 1硫化特性 .

3 O份减小到 5份， R/ R 1 2P R并用胶的邵 N B/,- B

尔 A型硬度和拉断伸长率呈现先增大后减小趋势，0定伸应力呈先减小后增大趋势，伸强 30拉度、裂强度和弹性增大，撕耐磨性能提高；耐屈挠

B/,- B R 1 2P R并用比对 NR B 1 2P R并/ R/,- B用胶硫化特性的影响如表 1所示。表 1 B/,- B并用比对 N/ R 1 2 P R并用胶 R 1 2P R R B/。- B硫化特性的影响

B 12 P R用比 R/,一 B并

从表 1可以看出，着 1 2P R用

量的减随，-B

图 1 BR 1。- R并用比对 NR/ / 2PB BR/,- BR并用胶 12P

邵尔 A型硬度和 30 0%定伸应力的影响

小，混炼胶的门尼粘度呈逐渐减小趋势。这是因为与 NR或 B相比，,- B的相对分子质量 R 1 2P R较大，相对分子质量分布较窄，度较高，粘门尼粘

度较大，入 1 2P R使混炼胶的门尼粘度增加，-B大。相对于 N R或者 B 12P R的加工性能稍差。 R,,一 B 从表 1可以看出，未加入 1 2P R的胶还与，一 B料相比，入 1 2P R胶料的 t明显缩短，可加，一 B 。这能是由于 1 2P R在硫化过程中，,一 B主链上的双键和乙烯基侧基都发生断裂交联，多乙烯基结构较

日

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瓣垂

憩是

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的存在会缩短 t。随着 1 2P R用量的减小， 。,- B胶料的 t缩短，。。硫化速率加快。这表明与 B R相比，

B/一 B R 12 P R并用比

图 2 B/,- B并用比对 N￣ H/, - B R 12P R I R 1 2P R并用胶/拉伸强度和拉断伸长率的影响

1 2P R的硫化速率较慢。这可能是由于其侧链，- B

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橡

胶

工

业

21 0 2年第 5卷 9

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BR/,一 12 PBR并用比

图 6 B I。- BR并用比对 NR/ R/ 2P R/ 2P B I。- BR并用胶

图 3 B/。-B R I 2 P R并用比对 N/ R I 2 P R并用胶 R B/。-B

压缩疲劳性能的影响

撕裂强度和耐磨性能的影响

耗、省燃油。节 2 3动态力学性能 .

NR/ R/,- B B 1 2P R并用胶的损耗因子 (a 8 tn )温度曲线如图 7示。所

BR 1一 B/, P R并用比 2

图 4 B/,- B并用比对 NR B/,- B并用胶 R 1 2P R/ R 1 2P R耐屈挠性能的影响温度/℃

B 1 2P R并用比： - 5 2; 1/ 5 3 2/。 R/, B 1/ 5 2 1; 5 5 5

图 7 N/ R 1 2P R并用胶的 tn -度曲线 R B/。- B a￣温翌罂

胶料在 0℃下 tn的调整受到分子链结构

ac￣的约束，时 tn的改变受到一定限制， 6此 ac￣而 0℃下可以通过调整配方中各组分用量的方法使胶料的 tn a达到最小值。根据试验和对国外高性能

艇

摄

子午线轮胎的剖析， 0℃下 tn 6 a值的最佳范围BR/ .‘ 12 PBR并用比

是 0 1~O 2, . 5 . 0太小虽然有利于胶料滚动阻力的

图 5 B/, - B并用比对 NR B/。- B并用胶 R 12P R/ R 1 2P R弹性和抗湿滑性能的影响

降低，但要同时保持较好的抗湿滑性能则有相当的难度]。从图 7可以看出， B/,一 B并当 R 1 2P R用比为 1/ 5和 2/ 51 5 5时，用胶的 6并 O℃下 tn ac￣能很好地控制在最佳范围内。

性能呈先提高后降低趋势；湿滑性能、抗压缩生热总体呈增大趋势，缩永久变形先减小后增大。压

综合比较， B/, - B并用比为 2/当 R 1 2P R 5 5时， NR/ R/,~ B B 1 2P R并用胶的综合物理性能较好、抗湿滑性能最好； B/,- B并用比为 1/当 R 1 2P R 5 1 5时，用胶的压缩温升较低，缩永久变形最并压

研究表明[:过 D 8通] MA仪对硫化胶进行温度扫描，用 tn'采 a￣来表征材料的动态力学性能， 0

℃下的 tn值可以反映材料的抗湿滑性能，值 ac￣其越大越好；0℃下的 tn值可以反映材料的抗 3 ac￣干滑性能，其值越大越好；0 0℃下的 tn 6~8 a值

小，用于轮胎时其滚动阻力较小，以降低能应可

第 8期

王俊龙等 .然橡胶/颐橡胶/,一丁二烯橡胶并用胶的性能研究天』丁 12聚

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可以反映材料的滚动阻力、生热及高速性能，其值越小越好； MA曲线峰值可在一定程度上表示 D材料的玻璃化温度 ( )用以表征胎面胶寿命。 ,NR/ R l 2P R并用胶的温度扫描数据如表 2 B/,- B所示。表 2 N/ R 1 2 P R并用胶的温度扫描数据 R B/,-B

定，没有明显正硫化点，明 1 2P R易与其他说，- B胶种并用。

( ) B 1 2P R并用比为 2/ 2当 R/, - B 5 5时，/ NR B 1

2P R并用胶的综合物理性能和抗湿滑性 R/,一 B能较好； B 1 2P R并用比为 1/ 5时，用当 R/,- B 51并胶的压缩温升低，压缩永久变形最小，态力学性动能优异，更适合应用于轮胎胎面。

参考文献：[]赵旭涛，大华 .成橡胶工业手册[ .京：学工业出 1刘合 M]北化版社，0 6 20.

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从图 7和表 2可以看出， R/, - B并用 B 1 2P R比为 1/ 5的并用胶应用于轮胎，胎胎面寿命 51轮

[]商辉刚，淑贞，学明.,-丁二烯的结构性能与应用 3许唐 1 2聚[]弹性体，9 1 i 1:66 . J. 1 9,( ) 5— I

较长、滚动阻力较小、热较低、生高速性能和乘坐舒适性较好，作为理想的轮胎胎面胶材料。可 B/,- B R 1 2P R并用比为 2/ 5 5的并用胶的 o℃下 tn值较大，抗湿滑性能较好， ac￣其即湿牵引性能和湿操作性能较优异。3结论

[]李圣才，立中.,一丁二烯橡胶交联方式及热氧老化问题 4何 12聚的初步探讨口]橡胶工业，9 34 ( )1 11 8 . 19,0 2: 1-1 . E]范汝良，江涛，洪海， ., 5伍张等 12聚丁二烯橡胶共混体系的研究 E]青岛化工学院学报， 9 1 i ( )1—2 J. 19,2 I:72 . []阎春珍，玉刚， 6郭唐学明 .成无定型 1 2聚丁二烯橡胶的研合，-究[]合成橡胶工业，9 2 5 1:92 . J. 1 8,( ) 1 3 []梅周蟒 .聚丁苯橡胶并用体系的动态力学性能[]轮胎工 7溶 J.业， 0 1, 1 7 4 54 0 2 0 2 ( ): 0— 1 .

[]Ho gSW.动态粘弹性能预测轮胎使用性能[]吴秀兰， 8 n 用 J.译 .胎工业， 9 6 1 () 1 -2轮 1 9,6 1:72 . 收稿日期： 0 20 9 2 1-20

( ) NR或 B 1与 R相比，,- B 1 2P R加工性能稍差，硫化速度慢，,- B 1 2P R焦烧时间短，。易确 t不。

Su y o r

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