充油丁苯橡膠SBR1739門尼黏度影響因素

龐建勛,麻長青,張愛民，魏增強，侯 軍，殷 蘭，關延軍

(1.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 煉油廠，吉林 吉林 132022；3.中國石油吉林石化公司 化肥廠,吉林 吉林 132021;4.中國石油吉林石化公司 乙烯廠，吉林 吉林 132022)

SBR1739是環保型高結合苯乙烯的充油丁苯橡膠，其基礎膠結合苯乙烯質量分數為40%，100份膠中填充37.5份低稠環芳烴油，油品中多環芳烴(PAHs)質量分數小于3%，8種致癌的芳烴總含量小于10 mg/L，是填充環保芳烴油并不含亞硝胺的丁苯橡膠，具有優異的抗濕滑性和良好的加工性能，主要應用于速度級別較高的輪胎，是高速轎車輪胎胎面膠的理想膠種[1-11]。

丁苯橡膠的門尼黏度是一個綜合性能指標，其影響因素主要是聚合物的相對分子質量及其分布、共聚物組成、支化度、凝膠含量以及大分子的微觀結構。門尼黏度對丁苯橡膠產品的力學性能和加工性能有著重大的影響，是生產過程中主要關注的指標。充油丁苯橡膠SBR1739產品門尼黏度的平穩控制，對保證產品質量有重要的意義。

對于充油丁苯橡膠SBR1739來說，不僅僅是基礎膠門尼黏度決定生膠門尼黏度，環保型芳烴油的填充量影響同樣重大，本實驗對影響充油丁苯橡膠SBR1739門尼黏度的因素進行了研究。

1 實驗部分

1.1 主要原料

苯乙烯(ST)、丁二烯(BD)、脂肪酸鈉皂、歧化松香酸鉀皂、甲醛次硫酸氫鈉、鐵鈉鹽、磷酸、氫氧化鉀、乙二胺四乙酸四鈉鹽、間次甲基二萘磺酸鈉、過氧化氫對孟烷、叔十二碳硫醇、連二亞硫酸鈉、軟水、環保型終止劑、硫酸、絮凝劑、環保型防老劑等均取自吉林石化公司有機合成廠丁苯橡膠車間，均為大生產所用工業原料；環保型填充油：泰國產。

1.2 儀器設備

搖瓶式聚合反應器：2B-300-0，瓶聚合體積為250 mL，北京拓川公司；乳化機：B.R.T B25，日本 PRIMIX Corporation；分析天平：XSE 105DU，梅特勒公司；液環式真空泵：SHZ-180,上海知信公司；攪拌器：EUROSTAR，廣州儀科實驗室技術有限公司；門尼機：GT-7080-S2，臺灣高鐵科技股份有限公司。

1.3 實驗過程

SBR1739小試實驗分為基礎膠乳合成、填充油乳化、基礎膠乳與填充油摻混、膠乳凝聚和產品性能測定幾個階段。

1.4 分析測試

固含量(TSC)按GB 2958—82進行測試；生膠門尼黏度按GB/T 1232—2000進行測試；油含量按ASTM D-5774進行測試；結合苯乙烯含量按折光指數法GB/T 8658—1998進行測試；

采用過氧化氫對孟烷-鐵鈉鹽-刁白液引發體系，脂肪酸鈉皂與歧化松香酸鉀皂的復合乳化劑體系，以叔十二碳硫醇為相對分子質量調節劑，采用合適的聚合配方和工藝條件，制備出相對分子質量較高的基礎膠。

利用攪拌槳，將填充油按照乳化配方進行乳化，乳化30 min后，制成油乳液，與合成的基礎膠乳進行摻混，攪拌30 min，再加入乳化好的防老劑。

在凝聚過程中，用稀硫酸和高分子絮凝劑作為凝聚劑，在pH為3.0左右，溫度為55～60 ℃的條件下進行凝聚，使橡膠從膠乳中離析出來，經洗滌、干燥、制備出SBR1739樣品。對SBR1739樣品進行性能測試。

2 結果與討論

2.1 不同填充油含量對SBR1739生膠門尼黏度的影響

進行了不同填充油含量對SBR1739生膠門尼黏度的影響研究，100份干膠中加入的填充油質量份數分別為35.7份、37.5份、39.5份、41.4份，測試結果見表1。

表1 SBR1739樣品測試結果

從表1可以看出，基于同樣的基礎膠乳，隨著填充油含量的增加，吉林石化公司SBR1739生膠門尼黏度逐漸降低，這是因為更多的填充油進入大分子間，對橡膠起到了更好的軟化作用。

在實際生產中，可以根據需要，通過調整填充油添加量，來達到改變充油膠門尼黏度的目的。但是，必須注意實際油含量的數值和產品的力學性能，避免不合格產品的發生。

2.2 基礎膠門尼黏度對充油膠門尼黏度的影響

以每100份干膠填充37.5份填充油的比例，填充不同門尼黏度的基礎膠乳，考察了基礎膠門尼與充油膠門尼黏度的對應關系，結果如表2所示。

從表2的SBR1739基礎膠門尼黏度與充油膠門尼黏度對應關系中可以看出，在一定的填充油填充量條件下，隨著基礎膠門尼黏度的升高，充油膠門尼黏度也隨之升高。

表2 充油膠門尼黏度與基礎膠門尼黏度的對應關系

從本文前面的數據可以看出，基礎膠門尼黏度和填充油含量是決定充油膠門尼黏度的兩大因素。特別是基礎膠門尼黏度，有許多因素對其有影響，例如相對分子質量調節劑用量、聚合反應轉化率、結合苯乙烯含量等。

2.3 分子質量調節劑用量對基礎膠門尼黏度的影響

相對分子質量調節劑又稱鏈轉移劑。在自由基聚合反應過程中，為了控制聚合物相對分子質量，需要加入相對分子質量調節劑[12]。SBR1739聚合實驗，采用叔十二碳硫醇作為相對分子質量調節劑。在終點轉化率控制在60%，BD/ST配比、氧化-還原水平相同的情況下，采用不同調節劑加料份數，合成SBR1739基礎膠，對比考察不同相對分子質量調節劑加料份數對SBR1739基礎膠生膠門尼黏度的影響，如表3所示。

表3 相對分子質量調節劑加料份數與基礎膠門尼黏度的對應關系

表3結果表明，增加分子質量調節劑的用量，可明顯降低基礎膠門尼黏度。實際生產過程中，調節相對分子質量調節劑的用量，也是控制SBR1739基礎膠門尼黏度的最常見手段。

2.4 終點轉化率對基礎膠門尼黏度的影響

在BD/ST配比、氧化-還原水平相同，相對分子質量調節劑的用量相同的情況下，對比考察不同終點轉化率對SBR1739基礎膠門尼黏度的影響，結果見表4。

表4 終點轉化率與基礎膠門尼黏度的對應關系

表4結果表明，隨著終點轉化率的增加，基礎膠門尼黏度增加。這是因為在丁苯橡膠乳液聚合反應中，轉化率超過60%后再繼續增加，分子間支化、交聯現象增多，聚合物相對分子質量和結合苯乙烯含量都增加，使門尼黏度也隨之增加[13-14]。

2.5 基礎膠結合苯乙烯含量對基礎膠門尼黏度影響

在氧化-還原水平相同、相對分子質量調節劑的用量相同的情況下，調節BD/ST單體配比，對比考察不同基礎膠結合苯乙烯含量對SBR1739基礎膠門尼黏度的影響，結果見表5。

表5 結合苯乙烯含量與基礎膠門尼黏度的對應關系

表5結果表明，隨著結合苯乙烯含量的增加，基礎膠門尼黏度略有增加。這是因為在一定范圍內，結合苯乙烯含量提高，分子間作用力變大，使門尼黏度也隨之增加[15]。SBR1739的結合苯乙烯質量分數控制在38.5%～41.5%之間，調整空間不大，基本不用基礎膠結合苯乙烯含量來調節基礎膠門尼黏度。

3 結 論

基礎膠門尼黏度和填充油含量是決定充油膠門尼黏度的兩大因素。特別是基礎膠門尼黏度，有許多因素對其有影響，其中相對分子質量調節劑用量影響最大，也是最常見的方法之一。也可以根據需要，通過調整填充油添加量，來達到改變充油膠門尼黏度的目的。終點轉化率和基礎膠結合苯乙烯含量對基礎膠門尼黏度影響相對較小。

參 考 文 獻：

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