《橡胶工业》0年第69卷第期
DOI:10./j.issn.-X.0.0.
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作者简介：牟晓娟（—），女，山东莱州人，黄河三角洲京博化工研究院有限公司工程师，硕士，主要从事橡胶结构表征与加工应用研究工作。
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星形支化溴化丁基橡胶的微观结构表征与应用性能研究
牟晓娟1，，王衍金3，高波1，，杜庆之1，，张敏3，郝福兰1，，蔡颖辉1，
（1.山东省烯烃催化与聚合重点实验室；.黄河三角洲京博化工研究院有限公司；3．山东京博中聚新材料有限公司）
摘要：研究星形支化溴化丁基橡胶（BIIR）S-09的微观结构与应用性能，并与常规门尼粘度BIIR88、高门尼粘度BIIR49、中门尼粘度BIIR进行对比。结果表明：4种牌号BIIR的溴质量分数无明显区别，BIIR49，BIIR，BIIR88和BIIRS-09混炼胶的门尼粘度和门尼应力松弛面积依次减小，其中BIIRS-09混炼胶的门尼粘度和门尼应力松弛面积最小，加工性能最好；在10～s-1剪切速率范围内，BIIRS-09混炼胶具有最小的挤出胀大比和收缩率，成型工艺性能最优；4种牌号BIIR混炼胶的硫化特性差异不大；受生胶相对分子质量的影响，BIIR和BIIR49硫化胶的%定伸应力和拉伸强度略高于其他种牌号BIIR硫化胶，4种牌号BIIR硫化胶的弹性、耐屈挠性能和气密性无明显差异。
关键词：溴化丁基橡胶；星形支化；微观结构；门尼粘度；流变性能；物理性能；气密性
主要内容
前言
长期以来，美国埃克森美孚公司的BIIR始终在轮胎市场上占据较大份额，国内生产企业难以匹敌。但近年来，随着国内生产企业研发实力的增强，多个国产牌号BIIR逐渐涌向市场并已占据一席之地。山东京博中聚新材料有限公司经过多年的研发投入，目前已开发出4种自有牌号BIIR，分别为常规门尼粘度BIIR88、高门尼粘度BIIR49、中门尼粘度BIIR以及星形支化BIIRS-09。
1实验
1.1 主要原材料
BIIR（牌号分别为S-09，88，49和）；炭黑N；氧化镁、氧化锌、硫黄和促进剂MBTS；环烷油；均匀剂HA-；酚醛增粘树脂SP。
1. 配方
BIIR ，炭黑N 59，氧化镁 0.6，硬脂酸 ，氧化锌 3，环烷油 9，均匀剂HA- 6，酚醛增粘树脂SP 4，硫黄 0.5，促进剂MBTS 1.5。
1.3 主要设备和仪器
略。
1.4 试样制备
胶料的一段混炼在密炼机中进行，密炼室初始温度为70℃，转子转速为60r·min-1，混炼工艺为：加入BIIR、氧化镁、均匀剂HA-→混炼30s→加入1/炭黑→混炼90s→加入剩余小料和炭黑→待温度不低于℃时排胶。
胶料的二段混炼在开炼机上进行，一段混炼胶在包辊后加入氧化锌、硫黄和促进剂MBTS，混炼均匀后薄通下片，胶片冷却、停放。
混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为℃×4min/10MPa。
1.5 性能测试
略。
结果与讨论
.1 溴质量分数
BIIR的核磁共振氢谱如图1所示。
溴质量分数作为评价BIIR性能优劣的重要参数之一，不仅影响其硫化交联密度，对碳-碳双键的反应活性也有直接影响。根据文献[13]经验公式分别求得BIIRS-09，BIIR88，BIIR49和BIIR的溴质量分数为1.96，1.94，1.93和1.9，这说明不同牌号BIIR的溴质量分数无明显区别。
. 相对分子质量及其分布
BIIR的凝胶渗透色谱如图所示，相对分子质量及分布指数如表1所示，其中Mw为重均相对分子质量，Mn为数均相对分子质量，Mw/Mn为相对分子质量分布指数。
从图和表1可以看出，不同牌号BIIR的Mw和Mn从大到小依次均为49，，S-09，88；BIIRS-09的凝胶渗透色谱出现明显的肩峰，即相对分子质量呈现双峰分布，说明有星形支化大分子的存在。
.3 门尼粘度和门尼应力松弛参数
BIIR混炼胶的门尼粘度和门尼应力松弛参数如表所示。
从表可以看出，BIIR49，BIIR，BIIR88，BIIRS-09混炼胶的门尼粘度和门尼应力松弛面积依次减小。由此表明，BIIRS-09混炼胶可以更快速地消除加工过程中由于变形产生的内应力，加工性能最为优异。
.4 流变性能
BIIR混炼胶的挤出形貌如图3所示（从左至右挤出速率依次为50，，50，70s-1），BIIR混炼胶的剪切应力-剪切速率曲线如图4所示。
从图3可以看出，在低剪切速率下，4种BIIR混炼胶的挤出胶条表面较为光滑，当挤出速率达到70s-1时，BIIR88和BIIR混炼胶的挤出胶条出现畸变现象，而BIIR49混炼胶的挤出胶条在剪切速率为50s-1时就出现了明显的有规畸变。
从图4可以看出，在50s-1剪切速率下，BIIR49混炼胶的剪切应力明显下降，分析认为这是胶料发生了粘-滑转变，原因是在挤出过程中，混炼胶与毛细管流变仪的口模壁有强的吸附、摩擦作用，橡胶分子链之间存在强缠结作用，剪切速率提高时，混炼胶与口模内壁的剪切应力增大，达到足以克服其相互作用的摩擦力和吸附力，混炼胶熔体就会发生脱附、滑移。
BIIR混炼胶的剪切粘度-剪切速率曲线如图5所示。
从图5还可以看出，在剪切速率介于10～s-1时，4种牌号BIIR混炼胶均表现出明显的剪切变稀行为，结合图3和4混炼胶的剪切应力及挤出胶条形貌变化，可以选定适合的胶料混炼的剪切速率。
BIIR混炼胶的挤出胀大比-剪切速率曲线如图6所示。
从图6可以看出，在10～s-1剪切速率范围内，BIIRS-09混炼胶具有最小的挤出胀大比。这是因为BIIRS-09混炼胶具有最小的门尼应力松弛面积，在离开口模时可以更快消除弹性形变产生的内应力，弹性恢复明显减弱，尺寸稳定性更优。
.5 收缩性
BIIR混炼胶的收缩性试验结果如图7所示。
BIIRS-09，BIIR88，BIIR49和BIIR混炼胶的收缩率依次为1.4%，31.7%，35.5%，34.%。结合图7可以看出，BIIRS-09混炼胶的收缩率明显较小，其他3种牌号BIIR混炼胶的收缩率相当，且BIIR49和BIIR混炼胶在停放后出现翘曲现象。
.6 硫化特性
BIIR混炼胶的硫化特性如表3所示。
从表3可以看出，4种牌号BIIR混炼胶的硫化特性相差不大。
.7 物理性能
BIIR硫化胶的物理性能见表4。
从表4可以看出：BIIRS-09和BIIR88硫化胶老化前后的物理性能基本一致，气密性无明显差异；BIIR49硫化胶和BIIR硫化胶由于受生胶相对分子质量的影响，老化前后%定伸应力和拉伸强度略高于其他个牌号BIIR硫化胶；4种牌号BIIR硫化胶老化前后的弹性、耐屈挠性能和气密性差别不大。
.8 动态力学性能
BIIR硫化胶的动态力学性能见图8。
从图8可以看出，在5～78℃范围内，BIIRS-09硫化胶的tanδ与BIIR88硫化胶较为一致，略大于BIIR49硫化胶和BIIR硫化胶。这是因为BIIR49和BIIR的平均相对分子质量大，相对分子质量分布较窄，分子链端基少，动态下分子间作用力大，因此其硫化胶的tanδ小。
3结论
（1）星形支化BIIRS-09、常规门尼粘度BIIR88、高门尼粘度BIIR49和中门尼粘度BIIR的溴质量分数无明显区别，门尼粘度和门尼应力松弛面积从大到小依次为BIIR49，BIIR，BIIR88，BIIRS-09，其中BIIRS-09的门尼粘度和门尼应力松弛面积最小，加工性能最好。
（）在10～s-1剪切速率范围内，BIIRS-09混炼胶具有最小的挤出胀大比和收缩率，成型工艺性能最优。
（3）4种牌号BIIR混炼胶的硫化特性相差不大，受生胶相对分子质量的影响，BIIR硫化胶和BIIR49硫化胶的%定伸应力和拉伸强度略高于其他种牌号BIIR硫化胶，4种牌号BIIR硫化胶的弹性、耐屈挠性能和气密性无明显差异。
StudyonMicrostructureCharacterizationandApplicationPropertiesof
Star-branchedBIIR
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