环保型充油胶SBR1763与SBR1723的性能对比研究*

殷 兰，庞建勋，侯 军，孙继德

(中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

乳聚丁苯橡胶是全球产量最高、消费量最大的通用合成橡胶品种，主要应用于汽车轮胎、工业传输带、胶管等领域。乳聚丁苯橡胶加入填充油后可塑性增强，能大幅度改善丁苯橡胶的加工性能，并使产品具有优异的牵引性、耐磨耗性和抗湿滑性[1]。

随着欧盟关于在轮胎生产中禁用含过量稠环芳烃的芳烃油及有毒橡胶填充油的指令2005/69/EC于2010年1月1日起实施，一些国家和地区限制在橡胶制品中使用稠环芳烃化合物含量较高的高芳烃油及填充该类油的橡胶[2]。目前可满足欧盟指令的除低稠环填充油外，还有中度抽提油、重环烷油、环烷油等类型[3-4]。填充低稠环芳烃油的SBR1723及填充重环烷油的SBR1763在轮胎行业得到了广泛应用。充油胶的性能除了受生胶本身性能的影响外，填充油成分以及硫化配方对硫化胶性能同样具有影响。由于填充油、聚合物组成和产品分子结构的变化，使得各种牌号丁苯橡胶产品性能及硫化特性各有特点，应用领域也有所不同[5]。

近几年，中国石油吉林石化公司采用低稠环芳烃油及重环烷油相继开发生产了SBR1723、SBR1763两种丁苯橡胶产品，经德国BIU检测，达到了欧盟环保要求。本文研究了SBR1723和SBR1763两种产品的混炼胶与硫化胶性能及硫化胶胎面胶特性，并进行了对比分析。

1 实验部分

1.1 原料

SBR1763(填充37.5份重环烷油)、SBR1723(填充37.5份低稠环芳烃油)：工业品，中国石油吉林石化公司；炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂、硫磺、防老剂均为市售工业级产品。

1.2 仪器及设备

开炼机：XK-160A，上海橡胶机械厂；硫化仪：C2000E，北京市友深电子仪器有限公司；拉力试验机：T2000E，北京市友深电子仪器有限公司；橡胶滚动阻力试验仪：RSS-Ⅱ，北京万汇一方科技发展有限公司；压缩生热试验机：Y3000E，北京市友深电子仪器有限公司；阿克隆磨耗试验机：JMH-76，江都精艺试验机械有限公司。

1.3 实验配方

实验配方(质量份)为：SBR1763 或SBR1723生胶137.5，炭黑85，氧化锌4.0，硬脂酸2.0，防老剂3.0，促进剂1.6，硫磺1.8。

1.4 胶样制备

(1) 混炼胶制备：采用二段混炼工艺。一段混炼工艺：密炼室初始温度为80 ℃，转速为80 r/min，依次加入生胶、炭黑及其它助剂；二段混炼工艺：采用开炼机，将一段母胶包辊后加入硫磺和促进剂，薄通6次下片。

(2) 硫化胶制备：将裁好的混炼胶试样放入模具，在平板硫化机上，按照预定的温度和时间进行硫化，制得硫化胶试片[6-9]，测试待用。

1.5 性能测试

门尼黏度按照GB/T 1232—2000进行测试；拉伸强度、拉断伸长率、拉断永久变形以及定伸应力按照GB/T 528—2009进行测试[10-12]；撕裂强度按照GB/T 529—2008进行测试；回弹性按照 GB/T 1681—2009进行测试；滚动损失在负荷为15 MPa、转速为400 r/min条件下进行测定。

2 结果与讨论

2.1 混炼胶性能

2.1.1 混炼性能

按照GB/T 6038—2006对两种胶料进行混炼，对比考察两种胶料在混炼过程中的各种变化，结果见表1。

表1 混炼胶特性

在胶料的混炼过程中，不同加料段密炼机的电流变化反映炼胶过程中所耗功率的变化和胶料的混合均匀程度[13]。从表1可以看出，两种胶料混炼特性无明显差异。在开炼过程中，胶料均有较好的包辊性，下片后，胶片平整光滑，有较好的光泽度。

2.1.2 混炼胶门尼黏度和门尼松弛

门尼黏度主要反映橡胶加工性能的优劣，门尼黏度高的胶料不易混炼均匀，且挤出加工困难，影响胶料的加工性能；门尼黏度低的胶料易黏辊，同样影响胶料的加工性能。门尼松弛是反映橡胶加工性能的另一种表征方法，对数线性回归直线截距k、斜率α和面积A均可以反映胶料加工性能的好坏。线性回归直线斜率α越大，表示胶料松弛越快，胶料的加工性能越好；应力松弛面积A越大，表明胶料的弹性越大，加工性能越差，反之则越好[14]。两种胶料的门尼黏度和门尼松弛见表2。

表2 混炼胶门尼黏度和门尼松弛

从表2可知，SBR1763和SBR1723混炼胶门尼黏度和门尼松弛面积相当，说明两者加工性能基本相当。

2.1.3 混炼胶门尼焦烧及硫化特性

考察胶料加工安全性的指标主要是门尼焦烧时间(t5)。t5越长，混炼胶的加工安全性越好，反之越差。硫化仪表征的指标中，ML代表最低转矩，ML低，混炼胶充模更充分，有利于提高产品的合格率。MH代表最高转矩，MH高，有利于提高硫化胶的定伸应力[15]。混炼胶门尼焦烧及硫化特性见表3。

表3 混炼胶门尼焦烧和硫化特性

从表3可以看出，两者均具有足够的门尼焦烧时间，可以满足胶料的加工安全性要求。SBR1763的ML较SBR1723略高，在硫化诱导期，胶料的流动性较SBR1723略差。SBR1763的MH略高于SBR1723，有利于提高硫化胶的定伸应力。

2.2 硫化胶性能对比

充油硫化胶的性能除了受生胶本身性能的影响外，填充油成分对硫化胶性能同样具有影响。由于生产充油丁苯橡胶所使用填充油品产地、炼制方法、组成均不相同，进而造成不同牌号充油胶均存在硫化特性差异[16]。

2.2.1 硫化胶物理机械性能

对两种产品进行了硫化性能测试，结果见表4。从表4可以看出，SBR1763硫化胶的 100%定伸应力和300%定伸应力均略高于SBR1723，两种胶料的硫化胶硬度、拉断伸长率、回弹性和撕裂强度基本相近，无显著差异。

表4 两种硫化胶物理机械性能对比

2.2.2 硫化胶耐压缩疲劳性能

硫化橡胶在周期性应力的作用下，其结构和性能产生的变化称之为疲劳现象。压缩疲劳实验是以一定频率和一定变形幅度反复压缩试样，测量其温升和变形。表5结果表明，两种胶料的硫化胶压缩生热、终动压缩率和压缩永久变形无明显差异。

表5 两种硫化胶耐压缩疲劳性能对比

2.3 硫化胶胎面胶特性

胎面是轮胎直接接触地面的部分，其性能直接影响轮胎的寿命。通过检测胶料切割实验后的失重来表征胶料的耐切割性能。胶料失重百分比越小，耐切割性能越好。通过橡胶滚动损失试验仪来检测试样在滚动过程中的功率损耗，胶料的滚动损失越少，表明轮胎的滚动阻力越小。在阿克隆磨耗机上，用被磨损的体积来表征橡胶的耐磨性。磨耗体积越小，硫化胶的耐磨性越好；反之，耐磨性差。

表6表明，SBR1763硫化胶具有滚动阻力小的特性，SBR1723硫化胶耐切割性能及耐磨性能优于 SBR1763。

表6 两种硫化胶胎面胶特性对比

3 结 论

(1) SBR1763与SBR1723产品的混炼特性基本相当，均具有良好的加工性能及加工安全性。

(2) SBR1763与SBR1723硫化胶物理机械性能、耐压缩疲劳性能无显著差异。

(3) SBR1763硫化胶具有滚动阻力小的特性，SBR1723硫化胶耐切割性能及耐磨性能优于 SBR1763。

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