不同催化体系合成的聚丁二烯橡胶的微观结构与性能

不同催化体系合成的聚丁二烯橡胶的
微观结构与性能
闫 蓉１ａꎬ２ ꎬ周俊杰１ｂ ꎬ杨广明１ａꎬ２ ꎬ于琦周３ ꎬ陈实春１ｂ
(１. 中国石油独山子石化公司 ａ. 研究院ꎻｂ. 乙烯厂ꎬ新疆 克拉玛依 ８３３６９９ꎻ
２. 新疆橡塑材料实验室ꎬ新疆 克拉玛依 ８３３６９９ꎻ３. 中国科学院 长春应用化学研究所ꎬ长春 １３００２２)
二烯橡胶 的 分 子 链 结 构、 数 均 分 子 量 和 重 均 分
子量及其 分 子 量 分 布 不 同ꎬ 导 致 产 品 的 加 工 性
能和物 理 机 械 性 能 也 不 同 [９ － １４] ꎮ 德 国 Ｌａｎｘｅｓｓ
公司是目前全球最主要的 ＮｄＢＲ 生产厂家ꎬ其主
流产品为 Ｂｕｎａ ＠ ＣＢ 系列ꎬ该系列产品的胶料强
采用青岛科高橡塑机械技术装备有限公司生产的
ＸＬＢ ５００ － ３０ 型 平 板 硫 化 机 进 行 硫 化ꎬ 条 件 为
１５０ ℃ 、正硫化时间( ｔΒιβλιοθήκη ０ ) ꎮ１ ３ 分析与测试
微观结构 采用美国 ＰＥ 公司生产的 ２０００
型傅里叶变换红外光谱仪进行测试ꎬ溴化钾压片
法制 样ꎬ 扫 描 波 数 ５００ ~ １ ２００ ｃｍ － １ ꎬ 分 辨 率
４ ｃｍ － １ ꎮ
数均分子量和重均分子量及其分子量分布
采用美国 Ｗａｔｅｒｓ 公司生产的 Ｗａｔｅｒｓ ３００ 型凝胶
渗透色谱仪测定材料的数均分子量、重均分子量
及其分子量分布ꎬ以聚苯乙烯作标样ꎬ四氢呋喃为
流动相ꎮ
门尼黏度 按照 ＧＢ / Ｔ １２３２ １—２０００ꎬ 采用
无锡蠡园电子化工设备有限公司生产的 ＭＶ ２ －
９０ Ｅ 型门尼黏度仪在 １００ ℃ 下进行测试ꎮ
硫化特性 按照 ＧＢ / Ｔ ９８６９—１９９７ꎬ采用无
锡蠡园 电 子 化 工 设 备 有 限 公 司 生 产 的 ＭＤＲ －
２０００ Ｅ 型硫化仪在 １５０ ℃ 、３０ ｍｉｎ 条件下测定材
料的硫 化 特 性ꎬ 包 括 最 小 转 矩 ( Ｍ Ｌ ) 、 最 大 转 矩
黄 １ ５ 份ꎬ促进剂 ＣＺ ０ ９ 份ꎬ炭黑 ５０ 份ꎬ防老剂
ＲＤ １ 份ꎮ
将聚丁 二 烯 橡 胶、 氧 化 锌、 硬 脂 酸、 促 进 剂
ＣＺ、炭黑、硫黄及防老剂 ＲＤ 于青岛科高橡塑机械
技术装备有限公司生产的 ＸＫ － １６０ 型开炼机上
①
收稿日期:２０１９ － ０３ － １５ꎻ修订日期:２０１９ － ０８ － １５ꎮ
烯 － 苯乙烯树脂和抗冲击改性聚苯乙烯树脂等
１ 实验部分
１ １ 原材料
ＮｄＢＲꎬ牌号 ＰＮｄＢＲꎬ采用磷酸酯钕稀土催化
ꎮ 目前ꎬ世界上聚丁二烯橡胶生产所
剂合成ꎬ牌号 ＣＮｄＢＲꎬ采用新癸酸钕稀土催化剂
土钕系等ꎮ 不同催化体系合成的聚丁二烯橡胶
号 ＣＢ ２４ꎬ线型结构ꎬ门尼黏度 ４４ꎬ德国 Ｌａｎｘｅｓｓ 公
窄ꎬ加工行为良好ꎬ具有更低的挤出膨胀率、较弱的温度敏感性、较好的硫化安全性和较高的交联密度ꎮ
ＰＮｄＢＲ 的 ３００％ 定伸应力、永久变形略优于 ＣＢ ２４ꎬ而拉伸强度、扯断伸长率则略低于 ＣＢ ２４ꎬＰＮｄＢＲ 的
物理机械性能与 ＣＢ ２４ 相当ꎮ ＰＮｄＢＲ 和 ＣＢ ２４ 的压缩疲劳生热明显低于 ＣＮｄＢＲ 和 ＮｉＢＲꎮ ＰＮｄＢＲ 的压
开 发
合成橡胶工业ꎬ２０１９ － １１ － １５ꎬ４２(６) :４２７ ~ ４３０
ＣＨＩＮＡ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＲＵＢＢＥＲ ＩＮＤＵＳＴＲＹ

①
合成ꎬ二者均为中国石油独山子石化公司产品ꎻ牌
司产品ꎮ ＮｉＢＲꎬ牌号 ＢＲ ９０００ꎬ中国石油独山子石
化公司产品ꎮ 炭黑ꎬ牌号 ＩＲＢ ８ꎬ美国 Ｃａｂｏｔ 公司
产品ꎮ 其他配合剂均为市售品ꎮ
１ ２ 试样制备
制 备 试 样 的 基 本 配 方 为: 聚 丁 二 烯 橡 胶
１００ 份( 质量ꎬ下同) ꎬ氧化锌 ３ 份ꎬ硬脂酸 ２ 份ꎬ硫
度大、生胶 黏 性 好ꎬ 尤 以 耐 疲 劳 性、 耐 磨 性 以 及
生热性最为突出ꎮ 本工作通过对采用不同稀土
催化 剂 合 成 的 ＮｄＢＲ 及 镍 系 聚 丁 二 烯 橡 胶
( ＮｉＢＲ) 进行研究以考察其微观结构及性能ꎬ并
与 Ｂｕｎａ ＠ ＣＢ 进行比对ꎬ为轮胎企业推荐适合制
备绿色高性能轮胎的聚丁二烯橡胶产品ꎮ
摘要:研究了采用磷酸酯钕稀土催化剂合成的钕系聚丁二烯橡胶( ＰＮｄＢＲ) 、采用新癸酸钕稀土催
化剂合成的钕系聚丁二烯橡胶( ＣＮｄＢＲ) 、德国 Ｌａｎｘｅｓｓ 公司生产的钕系聚丁二烯橡胶( ＣＢ ２４) 和镍系聚
丁二烯橡胶( ＮｉＢＲ) 的微观结构与性能ꎮ 结果表明ꎬＰＮｄＢＲ 的顺式 － １ꎬ４ － 结构摩尔分数高、分子量分布
缩变形小、磨耗较低ꎮ
关键词:钕系聚丁二烯橡胶ꎻ镍系聚丁二烯橡胶ꎻ微观结构ꎻ硫化特性ꎻ物理机械性能ꎻ动态力学性能
中图分类号:ＴＱ ３３３ ２ 文献标志码:Ｂ 文章编号:１０００ － １２５５(２０１９)０６ － ０４２７ － ０４
聚丁二烯橡胶具有良好的弹性、耐磨性和耐
低温性 能 等ꎬ 广 泛 应 用 于 轮 胎、 丙 烯 腈 － 丁 二
制品中
[１ － ４]
用的催化体系主要有镍系、钛或钴系、锂系及稀
的微观结 构 与 性 能 各 有 特 点ꎬ 其 中 钕 系 聚 丁 二
烯橡胶( ＮｄＢＲ) 具有更好的耐磨性、抗湿滑性和
耐老化性ꎬ是 制 造 高 性 能 轮 胎 和 节 能 轮 胎 的 优
选胶种 [５ － ８] ꎮ 采用不同稀土催化剂合成的聚丁
作者简介:闫蓉(１９８６—) ꎬ女ꎬ新疆克拉玛依人ꎬ硕士ꎮ 主要
从事合成橡胶研究工作ꎬ已发表论文 ６ 篇ꎮ
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合 成 橡 胶 工 业 第 ４２ 卷
混炼ꎬ放置 １２ ~ ２４ ｈ 后进行返炼ꎬ打三角包 ６ 次ꎬ
将胶料压成 ２ ２ ｍｍ 厚的胶片ꎬ下片后停放 １２ ｈꎬ