聚丁二烯橡胶的应用研究进展

鲁文平

（中国石化北京化工研究院燕山分院，橡塑新型材料合成国家工程研究中心，北京102500）

聚丁二烯橡胶（简称PBR，国内常称为顺丁橡胶）在轮胎、抗冲击改性聚苯乙烯（PS）和ABS树脂、胶带、胶管及胶鞋等行业具有广泛的应用[1]。PBR与其他橡胶并用，或与其它材料一起制备成复合材料，不仅可以改善PBR的现有性能，还可以降低成本，改善其不足，赋予其新的性能，进而拓展其应用领域。本文从PBR与其他橡胶并用，以及在复合材料制备中的应用两个方面，概述了我国聚丁二烯橡胶的应用研究进展，对其今后的发展提出了建议。

1 与其他橡胶并用

牛志彬等[2]以氢化钠为活性剂，马来酸酐为改性剂，通过负离子反应，对高乙烯基聚丁二烯橡胶(HVBR)进行官能化改性，制备了官能化HVBR(FHVBR)。考察了FHVBR与丁腈橡胶(NBR)共混的质量比，对FHVBR/NBR共混胶的硫化特性、力学性能、耐热氧老化性能和电性能的影响。结果表明，随着NBR用量的增加，FHVBR/NBR共混胶的硫化时间缩短，硫化效率提高，定伸应力和硬度增大，耐老化性能得以改善。NBR用量的增加，使得FHVBR/NBR共混胶对不同频率微波的吸收能力增强，共混胶的电阻率下降，导电性增强。但NBR的用量增加会导致共混胶的拉伸强度略有下降。

王贤彬等[3]研究了PBR/天然橡胶(NR)的并用比对并用胶性能的影响。结果表明，与NR胶料相比，PBR/NR并用胶的加工性能更优，耐低温性能更好，热空气老化性能基本不变，拉伸强度和撕裂强度随着PBR/NR并用比的增大而逐渐减小。NR与PBR并用，对隔震橡胶支座的力学性能不利，对温度相关性有利。

王琎等[4]采用机械共混法制备了杜仲胶(EUG)/PBR并用胶，并对其力学性能进行了研究。结果表明，硫化胶中存在一定的结晶，EUG/PBR并用胶的硬度、撕裂强度和拉伸强度，随着EUG用量的增加而不断提高，拉断伸长率则随EUG用量的增加而降低。EUG的用量为20～40份时，硫化胶的耐磨性、屈挠疲劳等有所改善，其中EUG为40份时的性能最好。

胡海华等[5]研究了PBR与不同牌号的丁苯橡胶(SBR)并用后的硫化特性、物理机械性能、回弹性能、耐磨性能、抗湿滑性能和生热性能。结果表明，PBR与ESBR 1739E并用后，焦烧时间缩短，硫化速率加快，其他并用胶的焦烧时间均比PBR长，且硫化速率慢。PBR与不同牌号的SBR并用后，拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和回弹率均有所增大，耐磨性能下降，抗湿滑性能提高，滚动阻力增大，生热增加。

刘华侨等[6]研究了白炭黑和白炭黑/炭黑并用补强，单、双末端基改性SSBR/PBR并用胶的性能。结果表明，SSBR末端基改性，尤其是双末端基改性，能够显著提高SSBR与白炭黑的相容性，从而提高SSBR/PBR并用胶的综合物理性能和动态力学性能。SSBR的末端基改性效果在白炭黑/炭黑并用时不能有效发挥，白炭黑/炭黑并用补强末端基改性的SSBR/PBR并用胶，其综合物理性能和动态力学性能均逊于白炭黑补强末端基改性的SSBR/PBR并用胶。

毛启明等[7]考察了ZnO的加料顺序对白炭黑的分散效果，以及对SSBR/PBR并用胶的硫化特性、力学性能、动态应变、动态力学性能和耐磨性的影响。结果表明，在二段密炼机混炼和三段开炼机混炼胶料时加入ZnO，可提高填料在胶料中的分散性，正硫化时间缩短，硬度、拉断伸长率、Payne效应和滚动阻力均减小，拉伸强度、定伸应力、抗湿滑性和耐磨性均提高。

2 在复合材料制备中的应用

周宗淘等[8]研究了马来酸酐化液体聚丁二烯(MLPB)对芳纶短纤维(SAF)补强NR复合材料性能的影响。结果表明，SAF和炭黑对NR的补强有协同作用，加入相容剂MLPB可提高橡胶基体与纤维的界面粘合性能，复合材料的静态和动态力学性能明显提高。随着MLPB的用量增大，复合材料的100%定伸应力增大，拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度在MLPB用量为4.5份时达到最大值。

孙楠等[9]采用高比表面积的石墨烯纳米片(GNP)对PBR进行改性研究，考察了不同质量份的GNP对PBR的影响，分析了GNP在基体中的分散情况以及与基体的相容性，测试了GNP填料对复合材料力学性能的影响。结果表明，GNP与PBR具有良好的相容性，当GNP用量为1质量份(PBR用量为100质量份，下同)时，复合材料的力学性能最优，断裂强度可达9.11 MPa，断裂伸长率达到221%，撕裂强度为46 kN·m-1，与未添加GNP改性的复合材料相比，断裂强度和撕裂强度分别提高了45%和24%。复合材料在不同频率范围内的储能模量均有明显提高，但过量的GNP(GNP用量大于1质量份)对PBR的增强效果不明显。

胡次兵等[10]开发了一种PBR-氧化石墨烯复合材料的制备方法。将氧化石墨烯和脂肪酸超声分散后加入硅酸酯进行反应，制得前驱体，再将前驱体和明胶分散液混合后喷雾干燥，制得明胶-前驱体复合微球。将明胶-前驱体复合微球炭化后，进一步升温进行反应，制得改性氧化石墨烯微球，随后将其与PBR、煤焦油、硬脂酸、氧化锌、抗氧剂和促进剂加入密炼机中混炼，再加入开炼机中，并加入硫磺混炼后，转入硫化机中硫化、冷却、出料，即得顺丁橡胶-氧化石墨烯复合材料。采用该方法制得的PBR-氧化石墨烯复合材料中，氧化石墨烯对PBR具有优异的补强效果。

汪传生等[11]采用机械共混法制备了热塑性聚氨酯(TPU)/PBR共混材料，并研究了TPU/PBR共混比对共混材料性能的影响。结果表明，TPU/PBR共混材料的硫化特性和物理性能，较PBR有显著改善。TPU/PBR共混材料的流动性能与TPU/PBR的共混比成反比，TPU/PBR共混材料的耐老化性能和热稳定性能较PBR有所下降。

3 结语

目前，我国PBR产能已经出现过剩的发展态势。与其他橡胶并用或者制备成复合材料，不仅可以改善或提高PBR的性能，还可以赋予其优异的力学性能、电性能、热稳定性能及耐老化性能等，是我国PBR应用发展的重要方向。今后应进一步拓展并用橡胶的品种，改善加工条件，提高橡胶性能，延长使用周期。对于PBR应用于复合材料的制备，今后应进一步加强相关理论研究，不断完善优化相关工艺，降低生产成本，提高综合性能，进一步拓宽应用领域，以满足实际生产需要。