丁二烯橡胶性能稳定性研究

刘俊保，刘晓旭，曹帅英，李淑萍，汤妍雯

(1.国家合成橡胶质量监督检验中心 中国石油兰州化工研究中心,甘肃 兰州 730060；2.兰州中石油润滑油添加剂有限公司，甘肃 兰州 730060)

我国丁二烯橡胶BR 9000研制始于20世纪60年代初，国内第一套万吨级生产装置于1971年在燕山石化公司建成，经过技术改造和产能扩建，目前国内BR 9000总生产能力达到1 075 kt/a，丁二烯橡胶(BR)作为我国合成橡胶工业的一大支柱，被称为我国合成橡胶工业技术成就的重要标志。BR具有弹性高、生热低、抗耐磨性和低滚动阻力等诸多优点，成为橡胶加工业的重要原料。随着国内橡胶企业的技术改造，产能扩大，新装置的不断增多，尤其是在加入世贸组织后，境外BR产品不断涌入，BR产品市场竞争愈来愈激烈，BR产品的质量和稳定性能将越来越得到世人的关注。

经过3 a相关性能的考察测试，本文对独山子石化公司、大庆石化公司生产的BR 9000从微观结构、硫化特性及物理性能等方面进行了跟踪对比，产品在3 a内性能没有显著差异，为提高BR 9000产品的竞争能力提供了技术支撑。

1 实验部分

1.1 原料

BR 9000(A样品)：独山子石化公司；BR 9000(B样品)：大庆石化公司；硫化促进剂TBBS：美国孟山都化学品公司；氧化锌：兰州黄河锌品有限责任公司；硫黄：西安西峰化工有限公司；硬脂酸、四氢呋喃和甲苯：北京化学试剂公司；其它均为市售化学品。

1.2 仪器设备

VH-109型开炼机：英国FARREL 公司；SK-160B型塑炼机：上海橡胶机械厂；RCM“24×24”-100T型平板硫化机：美国RCM公司；INSTRON 5564型万能材料试验机：美国英斯特朗公司；SMV-300RT型门尼黏度计：日本岛津公司；MDR2000型硫化仪：美国阿尔法科技公司；Waters515型常温凝胶渗透色谱仪：美国Waters公司；Agilent 6890-Nexus670型气相色谱-傅立叶变换红外光谱联用仪：美国Agilent仪器公司；SX2-4-10型箱式电阻炉：上海跃进医疗机械厂。

1.3 分析测试

力学性能按照GB/T 528—2009[1]进行测定；灰分按照GB/T 4498.1—2013[2]进行测定；挥发分按照GB/T 24131-2009[3]进行测定；凝胶按照SH/T 1050—2014[4]进行测定；门尼黏度按照GB/T 1232.1—2000[5]进行测定；硫化特性按照GB/T 16584—1996[6]进行测定；微观结构按照SH/T 1727—2004[7]进行测定；相对分子质量及其分布按照SH/T 1759—2007[8]进行测定；橡胶混炼与硫化按照GB/T 8660—2008[9]进行。

2 结果与讨论

2.1 相对分子质量及其分布

2010年5月～2012年4月，每年对A、B样品相对分子质量及其分布进行测试，其测试结果见表1。

表1 A、B样品相对分子质量及其分布测试结果汇总表1)

1)Mn、Mw分别为数均相对分子质量和重均相当分子质量；Mw/Mn为相对分子质量分布指数。

从表1可以看出，A、B样品在3 a中测试数据基本一致，样品没有显著变化。

2.2 微观结构

2010年5月～2012年4月，每年对A、B样品的微观结构进行测试，结果见表2。

表2 A、B样品微观结构汇总表

表2结果表明，A、B样品的顺式-1,4、反式-1,4和1,2结构含量在3 a内基本相同，样品较稳定。

2.3 生胶性能

A、B样品3 a内灰分、挥发分、微凝胶测试结果见表3。

表3 A、B样品生胶性能结果汇总表

从表3可以看出，灰分、挥发分含量在3 a内基本没有变化，凝胶质量分数随着时间的变化略有提高。

2.4 门尼黏度

每月对A、B样品门尼黏度测试2次，以3 a平均值进行统计，统计结果见图1和图2。

从图1和图2可以看出，A样品总平均值为45.5，极差为0.7，结果在45.5±0.4范围内，3 a内稳定；B样品总平均值为47.4，极差为0.8，结果在47.4±0.4范围内，3 a内也很稳定。

图1 样品A门尼黏度统计图

图2 样品B门尼黏度统计图

2.5 硫化特性与硫化胶性能

2.5.1 硫化特性

对A、B样品进行混炼、硫化，混炼的基本配方(质量份)为：BR 9000 100，IRB 7#工业参比炭黑 60，环烷基操作油 15，氧化锌质量 3.0，硬脂酸 2.0，TBBS 0.9，硫黄 1.5。硫化特性测试结果见表4。

从表4可以看出，A、B样品3 a中各自混炼后硫化特性数据基本没有变化，硫化速度指数也基本一致。

表4 A、B样品160 ℃硫化特性数据汇总表

2.5.2 硫化胶性能

A、B样品选C2法进行橡胶混炼，其拉伸性能结果见表5。从表5可以看出，A、B样品3 a内年300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率处于同一水平，橡胶性能稳定。

表5 A、B样品拉伸性能数据汇总表

3 结 论

(1) A、B样品相对分子质量及其分布、微观结构3 a时间的数据基本一致。

(2) A、B样品生胶性能、硫化特性及硫化胶拉伸性能3 a时间的测试数据处于同一水平。

(3) A、B样品3 a时间的逐月生胶门尼黏度测试结果在45.5±0.4、47.4±0.4区间波动，样品稳定。

(4) BR 9000产品在3 a时间内各项技术指标没有明显变化，性能稳定。

参 考 文 献：

[1] 中国国家标准化管理委员会.硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定：GB/T 528—2009 [S].北京：中国标准出版社，2009：2-10.

[2] 中国国家标准化管理委员会.橡胶 灰分的测定：第1部分 马弗炉法：GB/T 4498.1—2013[S].北京：中国标准出版社，2013：1-4.

[3] 中国国家标准化管理委员会.生橡胶 挥发分含量的测定：GB/T 24131—2009[S].北京：中国标准出版社，2010：1-7.

[4] 中国石油化工总公司.合成生胶凝胶含量的测定：SH/T 1050—1991[S].北京：中国石化出版社，1991：1-3.

[5] 国家质量技术监督局.未硫化橡胶 用圆盘剪切粘度计进行测定：第1部分 门尼粘度的测定：GB/T 1232.1—2000[S].北京：中国标准出版社，2000：1-6.

[6] 国家质量技术监督局.橡胶用无转子硫化仪测定硫化特性：GB/T 16584—1996[S].北京：国家技术监督局，1996：1-6.

[7] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.丁二烯橡胶微观结构的测定 红外光谱法：SH/T 1727—2004[S].北京：中国石化出版社，2004：1-5.

[8] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.用渗透凝胶色谱法测定溶液聚合物分子量分布：SH/T 1759—2007[S].北京：中国石化出版社，2007：1-15.

[9] 中国国家标准化管理委员会.溶液聚合型丁二烯橡胶(BR)评价方法：GB/T 8660—2008[S].北京：中国标准出版社，2008：1-3.