李园1,2，仝璐1,2，陈学飞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：本文通过对门尼、密炼行为及基本性能的比较，研究了不同环保填充油对充油溶聚丁苯橡胶性能的影响。总体来讲，在相同充油量下，AP15、NAP14和TDAE的软化能力相当；填充AP15的丁苯橡胶加工性能最优；填充TDAE的丁苯橡胶硫化速度最快，但其焦烧时间也最短；填充NAP14的丁苯橡胶的拉伸强度、断裂拉伸强度和定伸应力均优于其他两种胶料；填充NAP14的丁苯橡胶抗湿滑性能最优，滚动阻力则与其他两个相当。本文就符合欧盟REACH法规要求的环保型橡胶填充油对独山子石化公司生产的星型溶聚丁苯橡胶性能的影响进行讨论。
关键词：溶聚丁苯橡胶；填充油；拉伸强度；抗湿滑性能；滚动阻力
1 试验部分
1.1 主要原材料
试验所用基础胶为独山子石化公司丁苯橡胶装置生产的SSBR72612胶液，填充了不同的环保油，详见表1。
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炭黑为通用工业参比炭黑IRB7#；硫磺(S)、N一叔丁基一2一苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)、氧化锌(ZnO)、硬脂酸(SA)均为市售工业品。
1.2 试验基本配方
评价混炼胶和硫化胶性能所采用的试验配方为美国ASTM-D3185评价SBR的配方：充油丁苯橡胶137.5份，炭黑82.5份，氧化锌3.0份，硬脂酸2.0份，TBBS1.24份，硫磺1.5份。
1.3 试样的制备
1.3.1 混炼工艺
采用美国ASTM-D3185评价SBR的混炼方法C--密炼机混炼。即一段在密炼机中混入橡胶、氧化锌、硬脂酸及炭黑，排料后在开炼机上下片，放置一段时间后，进行二段混炼，即混入硫黄及促进剂，然后下片。
1.3.2 性能测试
①测试充油丁苯橡胶门尼粘度；②混炼后的胶料用无转子硫化仪测硫化特性；③硫化(温度为145℃±0.5℃，压力6MPa，时间为Tc90，冷却方式：空冷)；④性能测试。硫化特性、门尼粘度、硫化胶拉伸性能、硬度（绍尔硬度）、动态力学性能分别按GB／T 16584—1996、GB／T1232.1—2000、GB／T528—2009、GB/T 531.1—2008、GB/T 9870—2006进行测定。
2 结果讨论
2.1 不同填充油对生胶门尼和混炼胶门尼的影响
门尼粘度是以转动的方式测定胶料流动性大小的一种试验。将AP15、NAP14和TDAE填充到SSBR72612橡胶胶液中，凝聚，干燥后，测门尼粘度，再按试验的基本配方进行混炼，并测混炼胶门尼及松弛面积，结果见表2。
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由表2可以看出，基础胶充油后门尼粘度均下降。这种充油后橡胶门尼粘度下降的现象称为油效应，也称为油的软化能力。这是因为填充油与橡胶分子链之间属物理吸附作用，油在橡胶分子链之间起着稀释隔离作用，使分子链间的作用力减小，充油对丁苯橡胶可塑性的影响十分显著。
门尼粘度相同的基础胶液中填充相同质量份数的填充油时，环烷烃油品的油效应较大，这是由于油品的密度不同。与高芳烃油相比，环烷烃油品的芳烃含量较低，低芳烃含量的油品的密度较小，油品的填充质量相等时，密度小的油品的填充体积大；其次，环烷烃油品的饱和烃含量高，与不饱和性橡胶的混容性较差，即油与大分子链的结合较弱，因此软化效果更明显。从表2可以看出，克拉玛依石化公司的NAP14与SSBR72612的相容性稍好一些。
混炼胶门尼粘度的增长与炭黑结合胶量有关。由表2可以看出，填充NAP14的丁苯橡胶结合胶含量稍高。
松弛面积同加工性能有关，越低说明加工性能越好。从表2可以看出，填充AP15的丁苯橡胶，其加工性能要要优于其他两种。
2.2 不同填充油对丁苯橡胶硫化特性的影响
硫化特性可以反映出胶料在硫化过程中的一些重要特征。最低扭矩ML反映胶料在测试温度下的流动性；最高扭矩MH表征胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度，一般MH越低，硬度越低；ts1代表焦烧时间，表征胶料的操作安全性，ts1越短，表示胶料越容易发生死料，产品在生产时容易产生缺料不良；tc90指工艺正硫化时间，主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,tc90过长表示硫化速度偏慢，会导致产品硬度低，产效低。由表3可看出，填充AP15的溶聚丁苯橡胶ML最大，说明流动性好，该结果同混炼胶门尼测试所反映的情况一致；填充TDAE的胶料焦烧时间最短，不利于加工；高芳烃油一般含有促进剂类物质,所以填充TDAE的丁苯橡胶硫化速度较快,填充NAP14的丁苯胶次之。
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2.3 不同填充油对溶聚丁苯橡胶动态力学性能的影响
硫化胶储能模量(E′)、损耗因子(tanδ)与温度的关系：E′是储能模量，与试样在每周期中贮存的最大弹性成正比，反映材料粘弹性中的弹性成分，表征材料的刚度，从损耗因子（Tgδ）峰的高度可以看出橡胶的松弛特性。如果Tg峰高,说明链段松弛转变困难,需要更大的能量[6]；不同温度下的损耗因子Tgδ可表示橡胶的抗湿滑性与滚动阻力。0℃下的Tgδ越高，表示橡胶的抗湿滑性越好；60℃下的Tgδ越低，则滚动阻力越小。
填充NAP14和TDAE的丁苯橡胶E′较大，填充NAP14的损耗因子（Tgδ）峰值最高，填充NAP14的丁苯橡胶，0℃的Tgδ值最高，60℃的Tgδ三者相差不大，说明填充NAP14的丁苯橡胶抗湿滑性能最优，滚动阻力则与其他两个相当。
3 结论
a)充油后，橡胶门尼粘度均下降；在相同充油量下，AP15、NAP14和TDAE的软化能力相当。
b)填充AP15的丁苯橡胶加工性能最优，填充TDAE的丁苯橡胶次之。
c)填充TDAE的丁苯橡胶硫化速度最快，但其焦烧时间也最短；填充NAP14的丁苯橡胶硫化速度次之，焦烧时间最长。
d)填充NAP14的丁苯橡胶的拉伸强度、断裂拉伸强度和定伸应力均优于其他两种胶料，但扯断伸长率略差。
e)填充NAP14的丁苯橡胶抗湿滑性能最优，滚动阻力则与其他两个相当。
作者简介：
李园，男，38岁，工程师，2005年毕业于辽宁石油化工大学，从事橡胶生产工作多年，现从事合成橡胶销售工作。E-mail：liyuan@petrochina.com.cn。