丁苯橡膠<DIV id=lemmaContent><DIV class=bpctrl></DIV> 是丁二烯和苯乙烯經共聚合制得的橡膠。是產量最大的通用合成橡膠，有乳聚丁苯橡膠 、溶聚丁苯橡膠。丁苯生膠是淺黃褐色彈性固體，密度隨苯乙烯含量的增加而變大，耐油性差，但介電性能較好；生膠抗拉強度只有20-35千克力/平方厘米，加入炭黑補強后，抗拉強度可達250-280千克力/平方厘米；其黏合性﹑彈性和形變發(fā)熱量均不如天然橡膠，但耐磨性﹑耐自然老化性﹑耐水性﹑氣密性等卻優(yōu)于天然橡膠，因此是一種綜合性能較好的橡膠。丁苯橡膠是橡膠工業(yè)的骨干產品，它是合成橡膠第一大品種，綜合性能良好，價格低，在多數(shù)場合可代替天然橡膠使用，主要用于輪胎工業(yè)，汽車部件、膠管、膠帶、膠鞋、電線電纜以及其它橡膠制品。
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產品描述:
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英文名 Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber （E-SBR）
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生產方法 由丁二烯和苯乙烯在低溫下進行自由基乳液聚合而制得。
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產品性能 常溫下為白色固體或透明無懸浮物液體，有微芳香味，是一種性能上更優(yōu)于工業(yè)直鏈烷基苯的洗滌劑產品原料。以其為原料衍生的表面活性劑產品，性能優(yōu)良，生物降解性能好，耐硬水，皮膚感覺柔和，脫脂力小，更適合低溫洗滌，在低溫仍有卓越的去污能力。
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產品性能 SBR－1500是通用污染型軟丁苯橡膠的最典型品種，生膠的粘著性和加工性能均優(yōu)，硫化膠的耐磨性能、拉伸強度、撕裂強度和耐老化性能較好。SBR－1502是通用非污染型軟丁苯橡膠的最典型品種，其性能與SBR－1500相當，有良好的拉伸強度、耐磨耗和屈撓性能。SBR－1712是一種填充高芳香烴油的軟丁苯橡膠的污染性品種，它具有優(yōu)良的粘著性、耐磨性和可加工性以及價格便宜等優(yōu)點。
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用途 SBR-1500廣泛用于以炭黑為補強劑和對顏色要求不高的產品，如輪胎胎面、翻胎胎面、輸送帶、膠管、模制品和壓出制品等。SBR-1502廣泛用于顏色鮮艷和淺色的橡膠制品，如輪胎胎側、透明膠鞋、膠布、醫(yī)療制品和其他一般彩色制品等。SBR-1712廣泛用于乘用車輪胎胎面膠，輪胎胎面膠、輸送帶、膠管和一般黑色橡膠制品等。
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包裝與儲運 SBR-1500和SBR-1502，內包裝為一層聚乙烯薄膜，外包裝為聚丙烯涂膜編織袋。每袋凈重35kg±0.5kg。應存放在干燥、通風、清潔和溫度不高于室溫的倉庫中。貯存時應避免污染、雨淋、水浸和太陽光直射。在運輸過程中，不得曝曬在陽光下，不能混入雜物；不得與易燃品、油污品等堆放在一起。運輸車廂應保持清潔，避免包裝破損和雜物混入，敞車運輸要蓋防雨布。本產品保質期為兩年。 <DIV class=bpctrl></DIV>
固相法改性納米碳酸鈣對丁苯橡膠的補強
納米碳酸鈣是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型填料，廣泛應用于橡膠和塑料行業(yè)。由于其來源廣泛，價格低廉，品種規(guī)格多，填充量大，著色自由，無毒，對高分子材料具有明顯的補強效果，故有著廣闊的應用前景。但由于納米碳酸鈣具有表面能高，親水疏油，極易團聚的特點，難以在非極性或弱極性的橡膠和塑料中均勻分散，限制了其補強作用的發(fā)揮。我國橡膠行業(yè)大量使用碳酸鈣，但多為直接填加未改性的微米級碳酸鈣，少數(shù)使用硬脂酸包覆的碳酸鈣。硬脂酸包覆型納米碳酸鈣僅為物理改性，碳酸鈣顆粒在橡膠基體中的分散性雖優(yōu)于未改性的碳酸鈣，但與橡膠基體的作用很弱，易造成應力集中而使斷裂發(fā)生在填料顆粒與基體之間。為了從根本上改善填料在橡膠基體中的分散，更有效地發(fā)揮其補強作用，本文使用帶有酚醛結構的反應性有機改性劑對納米CaCO3進行表面改性制得的改性納米碳酸鈣（M-CaCO3），填充到丁苯橡膠（SBR）中，制備了SBR／M-CaCO3納米復合材料，對復合材料的力學性能、熱穩(wěn)定性能和耐老化性能等進行了研究，并與工業(yè)化產品硬脂酸包覆型納米碳酸鈣（CCR）的性能進行了比較。
<DIV class=spctrl></DIV> 1 實驗部分
<DIV class=spctrl></DIV> 1.1 原材料
<DIV class=spctrl></DIV> CCR：硬脂酸包覆型，平均粒徑80nm，pH值8.7~9.5，廣東恩平市廣平化工實業(yè)有限公司產品；M-CaCO3：自制，由帶有酚醛結構的反應性有機改性劑在固相粉體狀態(tài)對納米CaCO3進行表面改性制得；SBR：牌號1502，吉林石化公司產品；其他橡膠配合劑均為市售工業(yè)品。
<DIV class=spctrl></DIV> 1．2 試樣制備
<DIV class=spctrl></DIV> 基本配方（質量份）：SBR 100，氧化鋅4，硬脂酸2，促進劑DM 0.5，促進劑CZ
<DIV class=spctrl></DIV> 1.5，防老劑4010NA1.5，硫黃1.5，CaCO3變量。
<DIV class=spctrl></DIV> 混煉及硫化：采用上海第一橡膠機械廠生產的X（S）K-160型開煉機進行生膠的塑煉以及CaCO3和各種配合劑的混煉。配合劑加料順序為：活化劑，促進劑，防老劑，填料（納米碳酸鈣）和硫黃。采用上海第一橡膠機械廠生產的25t平板硫化機對試樣進行硫化，硫化溫度160℃，硫化時間采用臺灣優(yōu)肯公司生產的UR2030型硫化儀測定。
<DIV class=spctrl></DIV> 1.3 分析與測試
<DIV class=spctrl></DIV> 力學性能：拉伸試驗和撕裂強度試驗均在臺灣優(yōu)肯公司生產的UT一2060型電子拉力機上進行，拉伸速率為500mm／min。拉伸強度、定伸應力、拉斷伸長率和拉斷永久變形按GB／T 528—1998測定，撕裂強度（直角形試樣，無缺口）按GB／T 529一1999測定。邵爾A型硬度按GB／T531—1999測定。
<DIV class=spctrl></DIV> TEM分析：采用日本電子公司生產的JEM-100 CXⅡ型TEM進行分析，將SBR／CCR和SBR／M-CaCO3納米復合材料硫化膠試樣在液氮中冷凍切片后觀察并拍照。
<DIV class=spctrl></DIV> 熱空氣老化性能：將試樣置于70℃的熱空氣老化箱中72h后，計算其熱空氣老化前后的拉伸強度、拉斷伸長率等性能的變化。
<DIV class=spctrl></DIV> 熱重分析（TGA）：采用美國TA公司生產的TGA 2050型熱重分析儀進行測試。在氮氣氣氛下，以10℃／min的速率升溫，從室溫（25℃）升至600℃。
<DIV class=spctrl></DIV> 2 結果與討論
<DIV class=spctrl></DIV> 2．1 SBR／M-CaCO3和SBR／CCR的力學性能
<DIV class=spctrl></DIV> 未補強的SBR力學性能很低，拉伸強度只有1.67MPa，撕裂強度只有8.6kN／m［2］。M-CaCO3對SBR的補強效果明顯好于CCR。隨著CCR的加入，SBR的拉伸強度和撕裂強度上升趨勢緩慢，說明CCR對SBR的補強效果不明顯；而加入M-CaCO3，材料拉伸強度大幅度提高。當M-CaCO3添加量為20份時，拉伸強度達到最大18.81MPa，為未補強SBR的11倍，同時也是添加同等份數(shù)CCR的5倍；M-CaCO3用量超過40份時拉伸強度呈下降趨勢。復合材料300％定伸應力也隨著M-CaCO3的加入有較大提高，而隨著CCR的加入呈下降趨勢。復合材料拉斷伸長率隨著M-CaCO3用量的增加呈先上升后下降趨勢，最大拉斷伸長率大于700％，且高于添加CCR。加入M-CaCO3，撕裂強度明顯提高，且明顯高于添加同等份數(shù)的CCR；M-CaCO3用量超過20份時撕裂強度上升趨勢緩慢。
<DIV class=spctrl></DIV> 材料的硬度和永久變形隨著CCR和M-CaCO3份數(shù)的增加逐漸變大，體現(xiàn)了CaCO3作為無機填料的特征。添加M-CaCO3的復合材料永久變形大于添加同等份數(shù)CCR。
<DIV class=spctrl></DIV> CCR對SBR補強效果不明顯，是由于表面被硬脂酸改性的CCR與橡膠基體結合不牢固，僅為物理改性，CCR在基體中分散性差。M-CaCO3與橡膠間有較強的界面粘結作用，且在橡膠基體中分散性好，因此有很好的補強作用。M-CaCO3添加量為20~40份時，復合材料綜合力學性能最好。
<DIV class=spctrl></DIV> 2．2 SBR／M-CaCO3和SBR／CCR的微觀形態(tài)
<DIV class=spctrl></DIV> 可看出，CCR在丁苯橡膠中的團聚現(xiàn)象嚴重，大部分粒子凸出于斷面表面，且粒子表面無附膠，說明CCR與橡膠基體結合力弱。由（b）可看出，M-CaCO3在橡膠基體中分散均勻且大多數(shù)粒子被橡膠包埋，粒子與橡膠基體之間界面模糊，結合緊密，少數(shù)凸出于斷裂面的粒子表面有明顯的附膠，說明M-CaCO3粒子與橡膠基體之間產生了較強的結合。
<DIV class=spctrl></DIV> 2.3 SBR／M-CaCO3和SBR／CCR的熱穩(wěn)定性
<DIV class=spctrl></DIV> 由SBR／M-CaCO3和SBR／CCR及SBR在氮氣氣氛下的失重曲線得到的材料失重率為5％和10％的溫度數(shù)據(jù)如表1所示�？梢钥闯�，M-CaCO3和CCR的加入都明顯提高了SBR在氮氣中的耐熱分解性能。SBR／CCR復合材料熱失重率為5％和10％時的溫度分別比SBR提高了27.4℃和13.5℃；SBR／M-CaCO3復合材料的耐熱性能更佳，熱失重率為5％和10％時的溫度分別比SBR提高了32.6℃和20.9℃。這說明M-CaCO3與SBR基體結合更緊密，鍵合離解能更高，從而有效提高了硫化膠的熱分解溫度。
<DIV class=spctrl></DIV> 2．4 SBR／M-CaCO3復合材料的熱空氣老化性能
<DIV class=spctrl></DIV> 添加不同份數(shù)M-CaCO3的復合材料熱空氣老化前后的力學性能如表2所示�？梢钥闯觯S著M-CaCO3份數(shù)的增加，復合材料的拉伸強度下降率和拉斷伸長率下降率不斷降低，分別由添加20份M-CaCO3時的63％和35％降低到60份的23％和13%，說明M-CaCO3能起到提高老化性能的作用。
<DIV class=spctrl></DIV> 未添加M-CaCO3的丁苯橡膠盡管拉伸強度下降率不大，但拉伸強度只有1.67MPa，沒有實用價值。老化后膠料的硬度有所增加，但M-CaCO3份數(shù)對膠料硬度變化影響不大。M-CaCO3能改善老化性能主要是因為M-CaCO3的加入有效地增加了硫化膠的密度，從而提高了空氣的阻隔性能，并且因M-CaCO3直接參與了丁苯橡膠的硫化交聯(lián)，有效地提高了鍵合離解能，使體系的熱空氣老化性能明顯提高。
<DIV class=spctrl></DIV> 3 結論
<DIV class=spctrl></DIV> 納米碳酸鈣經帶有酚醛結構的反應性有機改性劑進行表面改性后所得的M-CaCO3，對丁苯橡膠的補強效果明顯優(yōu)于工業(yè)化生產的硬脂酸包覆型納米碳酸鈣（CCR），M-CaCO3比CCR在SBR中的分散性明顯改善，界面結合力增強，熱穩(wěn)定性明顯提高。M-CaCO3能明顯改善丁苯橡膠的熱空氣老化性能。當M-CaCO3添加量為20~40份時，SBR／M-CaCO3納米復合材料硫化膠的綜合力學性能最好。
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