国产溶聚丁苯橡胶T+2000+R的基本加工性能

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加I·虚嗣
合成橡胶工业,2010一05一15,33(3):211~216
CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY
国产溶聚丁苯橡胶T 2000 R的基本加工性能
孙学红,孙举涛,张萍,赵树高’
(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)
摘要:通过开炼机、密炼机、橡胶加工分析仪、毛细管流变仪考察了国产溶聚丁苯橡胶(SSBR,牌号
100一130℃为宜,可使挤出物外观光滑。
关键词:溶聚丁苯橡胶;乳聚丁苯橡胶;混炼;流变性能;挤出;加工性能
中图分类号:TQ 333.1
文献标识码:B
文章编号:1000—1255(2010)03—021l—06
溶聚丁苯橡胶(SSBR)是一种结构和性能可 调性较大的合成橡胶,其综合性能介于乳聚丁苯 橡胶(ESBR)和顺丁橡胶(BR)之间【1。’。SSBR 最早由美国的Phillips石油公司和Firestone轮胎 与橡胶公司于20世纪60年代相继实现工业化, 经过40多年的发展,目前已有美国、日本、法国、 德国和中国等十几个国家约20多套的SSBR生 产装置,其中经济发达国家的生产能力已占到世 界总生产能力的70%以上H。5j,而我国还处于开 拓市场阶段。SSBR的专用领域与其结构密切相 关,其推广应用离不开研发与生产部门的紧密配 合¨“1。为了加快我国SSBR工业的发展,本工 作以中国石化高桥石化分公司消化吸收国外引进 技术生产的无规SSBR(牌号为T 2000 R)为原 料,通过开炼机、密炼机、橡胶加工分析仪 (RPA)、毛细管流变仪较全面地分析总结了其基 本加工性能,并与ESBR(牌号为1502)进行对比, 旨在为国产SSBR—T 2000 R的推广应用提供可 靠的实验数据,也为后加工用户提供理论指导。
增强荆或生胶分批加入的混炼工艺;与ESBR一1502相比,在较低温度(小于77℃)、低剪切频率(小于
30 s“)的条件下,如混炼、压延工艺,SSBR—T 2000 R混炼胶的剪切黏度和剪切模量较低,具有良好的
加工性能;在挤出工艺中,SSBR—T 2000 R的剪切黏度较ESBR一1502稍高,应提高其加工温度,以
2.3挤出加工性能 混炼胶挤出加工性能的好坏与胶料熔体本身
的黏度、弹性有关,另外,还与实验条件如温度、压 强、挤出速率等有关。在挤出过程中,胶料熔体的 弹性效应大小与毛细管中的压强有一定相关性, 即压强越大,胶料的挤出弹性效应越大¨引。 2.3.I 不同温度下混炼胶的挤出加工性能
实验中将挤出温度分别选为100。120, 150℃,考察了SSBR—T 2000 R与ESBR一1502 混炼胶的叩‘和挤出压强与剪切速率(,)的变化 关系,结果如图5和图6所示。
相态结构 用日本Olympus公司生产的 BX一51型专业偏光/相差冷热台显微镜测试。
2结果与讨论 2.1 生胶的混炼加工性能 2.1.1开炼机混炼特性
用开炼机混炼SSBR—T 2000 R时,加料顺序 及操作工艺与ESBR相似,但由于SSBR—T 2000 R 生胶的黏度及格林强度较低,如操作不当会出现脱 辊、压碎或黏辊等现象,因此可采取以下措施: (1)控制好辊温。SSBR—T 2000 R易包冷辊,故混 炼时前辊温度应控制在35—50℃,比通常SSBR的 包辊温度(40—55℃)稍低,且后辊温度应比前辊 温度提高5一10℃,辊距也应较小,以利于散热。 (2)生胶应在低温、小辊距时加入,破胶后待胶料形 成光滑的包辊胶后再加入其他配合剂。(3)对胶 料包辊性能有影响的配合剂,如硬脂酸、炭黑等,应 分批少量加入,避免一次加入过多而引起胶料脱 辊。(4)在炼胶过程中,应通过调整冷却水严格控 制辊筒温度,避免因温度升高而引起胶料脱辊。
100℃:V—ESBR一1502;●一SSBR·T 2000 R 120℃:V—ESBR·1502:O—SSBR-T 2000 R Fig 5 Effect of,on',’of SSBR-T 2000 R and
ESBR-1502 compoundsFra bibliotek万方数据
合成橡胶工业
第33卷
lg'/s“
100 oC:V——ESBR一1502:●——SSBR—T 2000 R
为T 2000 R)的基本加工性能,并与乳聚丁苯橡胶(ESBR,牌号为1502)进行了比较分析。结果表明,当
开炼机辊筒温度控制在35—50℃,且前辊温度稍低于后辊温度,缩小辊距时.SSBR—T 2000 R包辊良
好;为使SSBR—T 2000 R的密炼机混炼达到良好效果,密炼机温度开始应控制在60一80℃,且需采用
1.2试样制备u刚 基本配方(质量份)为SSBR—T 2000 R(或
ESBR一1502)100,氧化锌3,促进剂TBBS 1,硬 脂酸1,炭黑N 330 50,硫黄1.75。
在上海机械技术研究所生产的X(S)K一160 型开炼机上参照ISO 2322--1981制备混炼胶。
1实验部分 1.1原材料
混炼胶的田+与ESBR一1502相差不大,这与 RPA测得的结果一致;且SSBR—T 2000 R混炼 胶的挤出压强在2个温度下均低于ESBR一 1502,这是因为SSBB—T 2000 R的相对分子质 量低,分子链的柔顺性高,弛豫速率快,挤出弹 性效应低的缘故。 2.3.2不同温度下挤出物的表面形态
由图1可以看出,SSBR—T 2000 R和 ESBR一1502混炼胶的剪切黏度(田’)均随着剪 切频率(∞)的增大而降低,即呈现剪切变稀特性。 在相同的∞下,SSBR—T 2000 R混炼胶的,,‘均 低于ESBR一1502混炼胶,且其剪切变稀的变化 幅度也低于ESBR一1502混炼胶,这主要与 SSBR—T 2000 R的相对分子质量低、分子量分布 窄以及支化度低有关。
从图7可以看出,当温度为100℃时,在低, 下,2种混炼胶的挤出物表面形态相差不大,表面 较光滑;随着,的增加,与ESBR一1502混炼胶相 比,SSBR—T 2000 R混炼胶的',+下降幅度小、挤 出压强增大的幅度高,使得挤出流动性差、挤出弹 性效应大,挤出物表面迅速变得粗糙,而ESBR一 1502的挤出物表面则仍然保持光滑。
60() 500
400


300 ≤


200
60 70
80 90 100 110 1 20 Temperature/。C
o,▲一ESBR-1502;●,A—SSBR—T 2000 R
Fig 4 Effect of temperature oN G’.G’of SSBR- T 2000 R and ESBR-1502 compounds
由于SSBR—T 2000 R生胶强度低,密炼机混 炼容量可比ESBR超过10%,且混炼开始时,密炼 机的温度应控制在60—80℃,加料顺序与开炼机 混炼基本相同,但应注意增强剂和软化剂不能混 合加入,而应先加增强剂,后加软化剂,以利于增 强剂的分散。
实验发现,在SSBR—T 2000 R密炼操作 中,当装胶容量超过0.8时,若添加炭黑时操作 不当,会经常出现上顶栓卡住的现象,因此对于 高填充胶料,增强剂最好采用分次加入的方法, 保证混炼过程的顺利进行,以达到良好的混炼 效果。另外,在混炼过程中也可以采用生胶分 批加入的方法,即先加入60%一80%的生胶,待 与全部增强剂混合均匀后,再加入剩余的生胶 至混炼均匀,该方法可加快增强剂与生胶的混 合过程,提高混炼效果。 2.2混炼胶的流变加工性能u¨ 2.2.1频率扫描
Fig 3
Effect of temperature on 1,’of SSBR—T 2000 R and ESBR一1502 compounds
孟 宝 ‰
loo Ig m,s一1
o.▲一ESBR·1502;●,A—SSBR—T 2000 R
Fig 2
Effect ofm on G’.G”of SSBR·T 2000 R and ESBR-1502 compounds
SSBR,牌号为T 2000 R,中国石化高桥石化
收稿日期:2009—04—24;修订日期:2009一12一14。 作者简介:孙学红(1972一),女,讲师。已发表论文lO余篇。 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20674043)。 ·通讯联系人。
万方数据
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第33卷
1.3分析与测试 混炼加工性能 用x(S)K一160型开炼机测
试开炼机混炼加工性能;用上海科创橡塑机械设 备有限公司生产的XSM一1/20—80型密炼机测 试密炼机混炼加工性能。
流变加工性能 用美国Alpha公司生产的 2000型RPA测试。温度扫描频率为1 s~,应变为 ±7.0%;频率扫描温度为60℃,应变为±7.0%。
挤出加工性能 用英国Bohlin公司生产的 RH 2000型毛细管流变仪测试。
2.2.2温度扫描 由图3和图4可以看出,随着温度的升高,
SSBR—T 2000 R和ESBR一1502混炼胶的叩‘和 G’均下降,ESBR一1502混炼胶下降幅度较快,在 77℃时2条曲线出现交叉,当温度低于77℃时, ESBR一1502混炼胶的田‘和G’高于SSBR—T 2000 R;当温度高于77℃时,ESBR一1502混炼胶 的叩’和G 7开始低于SSBR—T 2000 R;当温度继 续升高至“0℃时,两者的田’及G7差距变小,这 主要与2种胶料的微观结构差别有关,ESBR一 1502分子中反式一1,4一结构含量高,分子链柔 顺性低,其',’和G’对温度的敏感性高;另外,还 与ESBR一1502的相对分子质量大及分子量分布 宽有关¨引,在低温下,高相对分子质量级分对 ESBR一1502混炼胶的高卵’和G’贡献较大,而随 着温度的升高,低相对分子质量级分的内增塑作 用明显,致使其竹’和G’下降较快,当温度高于 110℃时,2种胶料的田‘和G’差别减小,趋于一 致。因此,在温度低于77℃、∞低于30 s。1的条 件下,SSBR—T 2000 R混炼胶易于加工;在温度 高于77℃,∞低于30 s“的条件下,SSBR—T 2000 R混炼胶的加工性能稍差。