不同分布稀土顺丁橡胶产品性能研究

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1、不同分布稀土顺丁橡胶产品性能研究杨广明1,2，闫蓉1，2，杨亮1,2，张素彬1,2，詹续芹1,2（1.中国石油独山子石化分公司研究院，新疆独山子，833699；2.新疆橡塑材料实验室，新疆独山子，833699；）摘要：对不同分子量分布指数的稀土顺丁橡胶的微观结构和基本性能进行研究，并与镍系顺丁橡胶进行对比。结果表明：与镍系顺丁橡胶相比，稀土顺丁橡胶相对分子质量高，因此其综合物理性能更优。相同门尼不同分布的稀土顺丁橡胶相比，分布较窄的稀土顺丁橡胶其混炼胶的硫化速度快，其硫化胶的综合物理性能也更好。关键词：稀土顺丁橡胶；镍系顺丁橡胶；微观结构；基本性能；

2、分子量分布指数中国是目前世界上最大的聚丁二烯橡胶生产国家，至2015年，国内高顺式聚丁二烯橡胶总产能增至约172万t/a，约占全球总生产能力的35%，若新建聚丁二烯橡胶装置全部开工投产，国内丁二烯橡胶产能将会迅速突破200万t/a，但国内高顺式聚丁二烯橡胶产品低质同质化问题严重，据资料统计，2013年以来国内装置开工率不足50%。从消费结构看，我国顺丁橡胶主要用于轮胎、制鞋、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)改性等方面，轮胎行业需求量约占顺丁橡胶总需求量的2/3，近年来轮胎行业的不景气也导致顺丁橡胶行业突破困难。因此，结合欧美等国家地区轮胎标签法案以及中国橡

3、胶工业协会关于国家出台标签法规，强制张贴标签的建议，发展高性能环保化的稀土顺丁橡胶的呼声日益高涨。稀土顺丁橡胶（NdBR）是以稀土化合物为主催化剂制得的具有高顺式1,4-结构含量聚丁二烯橡胶，其结构规整度高、线性好、平均分子量高、分子量分布指数可调节，具有强度高、耐屈挠、低生热、混炼胶抗焦烧性好、抗湿滑及滚动阻力低等特点。稀土顺丁橡胶在拉伸作用下表现出类似天然橡胶的诱导结晶性能，因而具有较高的生胶强度；在耐磨、抗疲劳、生热、耐老化和滚动阻力等方面优于传统的镍、钛、钴系顺丁橡胶，用其制成的轮胎，不但可以节省行车油耗，而且还可以有效降低刹车时汽车打滑和爆

4、胎现象发生的概率，进一步提升安全性，符合高性能轮胎在高速、安全、节能和环保等方面的需要，是当今发展最快的顺丁橡胶品种[1~4]。本文对相同门尼粘度不同分子量分布指数的稀土顺丁橡胶的微观结构与基本性能进行研究，并与镍系顺丁橡胶进行对比，以期为国产稀土顺丁橡胶的推广应用提供试验依据。1实验部分1.1实验原料(1)稀土顺丁橡胶表1生胶原料表序号试验编号原料来源11#独山子石化镍系顺丁橡胶BR900022#独山子石化稀土顺丁橡胶BR910133#独山子石化连续聚合中试产品NdBR-201244#独山子石化连续聚合中试产品NdBR-2003(2)硬脂酸：市售，

5、天津科迈化工；(3)氧化锌：市售，天津科迈化工；(4)硫：市售，天津科迈化工；(5)炭黑：8号，美国卡博特公司；(6)TBBS：市售，天津科迈化工。1.2试验仪器设备凝胶渗透色谱仪、傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、双辊开炼机、橡胶密炼机、平板硫化机、门尼粘度试验机、无转子硫化仪、拉伸实验机、压缩生热试验机、邵A硬度仪、回弹仪、曲挠试验机。1.3分析与测试分子微观结构：采用傅立叶变换红外光谱仪测定；将聚合物溶于CS2，在溴化钾盐板上涂膜后记录其红外吸收谱图。聚丁二烯的顺-1,4、1,2和反-1,4结构摩尔含量分别按以下公式计算:C1=(17667.0

6、×D738/A)×100%C2=(3673.8×D911/A)×100%C3=(4741.4×D967/A)×100%A=17667.0×D738+3673.8×D911+4741.4×D967（式中：C1为顺-1，4结构摩尔含量；C2为1,2结构摩尔含量；C3为反-1,4结构摩尔含量；D738为738cm-1处的吸光度；D911为911cm-1处的吸光度；D967为967cm-1处的吸光度。）分子量及其分布：采用凝胶渗透色谱仪测定；门尼粘度：按国家标准GB/T1232.1，用门尼粘度仪在100℃下测定；硫化特性：按国家标准GB/T9869，用无转子

7、硫化仪在145℃下测定；动态疲劳性能：按照国家标准GB/T1687，采用橡胶压缩生热试验机测定。橡胶混炼加工及硫化成型：根据国家标准GB/T8660-2008中方法C2将中试产品与同类产品同时进行混炼加工、物性对比测试，为保证平行性，每个样品进行双样加工、测试，混炼配方及硫化工艺条件见下表：表2混炼及硫化工艺条件混炼配方质量份试验加量/g丁二烯橡胶100300通用工业参比炭黑60180硬脂酸2.06硫磺1.54.5氧化锌3.09.0TBBS0.92.7ASTM103#油1545注：硫化温度：145℃硫化时间：20min、25min、35min2实验结

8、果与讨论聚合物的分子量分布指数对其应用性能有较大的影响。选用不同分子量分布指数不同的稀土顺丁橡胶样品和镍系顺