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在1984年Nordsiek [1]提出集成橡胶概念，即通过分子设计把几种橡胶的特点集于一身后，1985年德国Hüls公司首先开发成功苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶（SIBR）并实现工业化，商品名为Vestogral；1990年美国Goodyear公司亦开始研究SIBR，翌年投入生产，商品名为Cyber [2]。二者都主要用于全天候、长寿命高速轮胎。集成橡胶SIBR作为一种新型的主要用于轮胎胎面的合成橡胶，是迄今为止性能最为全面的聚二烯烃类橡胶[3]。其显著特点是分子链由多种结构的链段构成，不同结构的链段提供给橡胶不同的性能。这样，集成橡胶SIBR 集成了各种橡胶的优点而弥补了各种橡胶的不足，同时满足了轮胎胎面对全天候、长寿命和经济性的要求，集成橡胶的这些优点使它至今仍是科研人员研究的热点[4-6]。 中国石化北京化工研究院燕山分院结合自己的技术优势和特点，采用一步加料法合成SIBR。在模试和中试装置上进行了大量的基础研究，合成出了物理机械性能和动态力学性能均较突出的集成橡胶并申请了多项专利，还成功开发出了工业化牌号SIBR2505和SIBR2535。集成橡胶具有优异的动态力学性能和较好的物理机械性能是其他胶种无法比拟的，完全满足胎面用胶要求具有优异的抗湿滑性能和低滚动阻力性能的需求，从而将促进高速公路网的蓬勃发展。SIBR的成功开发也将进一步解决我国碳五资源的综合利用问题。
本工作主要研究了在硫磺硫化体系下，不同硫磺用量对SIBR的加工性能、硫化特性及硫化胶的物理机械性能、动态力学性能，以及老化性能的影响规律。 1 实验部分1.1 配方
生胶SIBR 100份[S/I/B=20/40/40（质量百分比）]；炭黑N330 65份；氧化锌 4份；硬脂酸 2份；防老剂 4.5份；芳烃油 10份；其他 1.7份；促进剂NS 1.4份；硫磺1.4～2.0份。
1.2 混炼工艺
台湾省农会一段工艺：1.57L Farril密炼机，温度80℃ 、转速 80r/min。
加入生胶，放下上顶栓，塑炼1min ；升起上顶栓，装入小料，放下上顶栓，混炼2min；升起上顶栓，装入炭黑、芳烃油，放下上顶栓，混炼4.5min；排胶（温度在150～170℃）。
二段工艺：6寸开炼机
一段母胶 → 硫磺、促进剂 → 薄通六次 → 下片。室温下停放24h后补充加工。
1.3 分析与表征
采用日本岛津公司XLL-250型橡胶拉力机，按照GB/T528—1998测定硫化胶物理性能。采用日本SHIMADZU门尼黏度分析仪，按照GB/T1232—2000测定硫化胶门尼黏度。采用美国TA公司DMA-2980
硫化用量对SIBR性能的影响
孙文娟
中国石化北京化工研究院燕山分院，橡塑新型材料合成国家工程研究中心 北京 102500
摘要：以苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶（SIBR）为生胶，采用硫磺硫化配方，考察了硫化体系中不同硫磺用量对SIBR胶料性能的影响。结果表明：随着硫磺用量的增加，混炼胶门尼黏度呈现略微上涨趋势。加入1.4份硫磺的胶料加工安全性最好。硫磺用量在1.5～1.6份时硫化速度最快。随着硫磺用量增加，硫化胶料硬度增加，扯断伸长率、撕裂强度有较大下降，300%定伸应力增大，拉伸强度出现先增大后减小的趋势，在硫磺用量为1.6份时出现峰值，此时滚动损失最低，综合来看，硫磺用量为1.6份比较适宜。
关键词：苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚橡胶 硫化 性能
Effects of sulfur dosage on the properties of SIBR
Sun Wenjuan
Yanshan Branch of Beijing Research Institute of Chemical Industry ，SINOPEC ，Rubber and National Engineering
Research Center for Synthesis of Novel Rubber and Plastic Materials ，Beijing 102500
Abstract：The effect of sulfur dosage on the properties of vulcanizate was investigated using styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber （SIBR） as rubber matrix in the vulcanization system containing sulfur. The results showed that the Mooney viscosity of vulcanizate increased slightly with the increase in sulfur dosage. Adding 1.4 phr of sulfur showed the best processing safety and adding 1.5-1.6 phr of sulfur showed the fastest curing rate. With the increase in sulfur dosage，the hardness and the 300% constant elongation stress of vulcanizate increased，while the elongation at break and the tear strength decreased greatly. The tensile strength increased first and then decreased，and the peak occurred when the sulphur dosage was 1.6 phr. The rolling loss was the lowest at the same time. In conclusion，it was appropriate to add 1.6 phr of sulfur.
Keywords：styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber； sulfide；properties
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型粘弹谱仪测定硫化胶动态力学性能，测试频率为10Hz，升温速率2℃/min，温度范围-120～100℃，试样尺寸40mm×5mm×1mm。采用北京友深电子仪器有限公司C200E无转子硫化仪测试门尼烧焦及硫化特性，测试振荡频率1.8Hz，振幅1.5°。
2 结果与讨论2.1 混炼胶性能
2.1.1 门尼黏度及门尼松弛
在混炼阶段，硫磺并未参与任何化学反应，只是共混合的效果。从表1可以看出，随着硫磺用量的从1.4份增加到2.0份，门尼黏度从84增加到93，呈现略微上涨趋势。应力松弛面积A能很好地衡量胶料的加工性能，A越小，胶料的加工性能越好，由表1可以看出，硫磺用量1.4份加工性能最好，其次是硫磺用量2.0份，硫磺用量1.6份的加工性能最差，说明硫磺用量在1.6份时对胶料的加工性能影响较大。
表1
混炼胶门尼黏度及门尼松弛
注：ML 1+4，100℃指在100℃时预热1min，测试4min的门尼黏度；t 70/s指门尼松弛在70%时的时间；t 80/s指门尼松弛在80%时的时间；t 90/s指门尼松弛在90%时的时间。
2.1.2 门尼焦烧及硫化特性
表2为混炼胶门尼焦烧及硫化特性。
表2
混炼胶门尼焦烧及硫化特性
注：t 5/min指门尼烧焦在5%时的时间；t 35/min指
贝雷梁门尼烧焦在35%时的时间；Δt 30/min指门尼烧焦35%和5%之间的时间差值；M L 指最低扭矩；M H 指最高扭矩；t 10/min指门尼烧焦在10%时的时间。
2.2 硫化胶性能
2.2.1 物理机械性能
从表3、图1、图2可以看出，随着硫磺用量增加，硫化胶料硬度增加，扯断伸长率、撕裂强度有较大
wj-600
下降，300%定伸应力增大，这是由于硫磺用量变大使得橡胶网络的交联点增多，交联密度增大，交联点之间的距离变短引起的；随着硫磺用量的增大，拉伸强度出现先增大后减小的趋势，在硫磺用量为1.6份处出现峰值，说明硫磺用量1.6份时胶料的硫化程度最为合适。
表3
硫化胶的物理机械性能
硫化条件：强力、撕裂150℃×25min，回弹性
150℃×30min。
图1
硫磺用量与拉伸强度、300％定伸应力的关系
图2 硫磺用量与扯断伸长率的关系
100
2.2.2 抗热氧老化性能
表4为硫化胶抗热氧老化性能。由表4可以看出，老化后硫磺用量1.5份的拉断伸长率变化率最小，其次是硫磺用量2.0份和1.6份，硫磺用量2.0份拉伸强度变化率最小，硫磺用量1.7份拉伸强度变化率最大，其它样品老化后的拉断伸长率和拉伸强度变化率相接近。
表4
硫化胶抗热氧老化性能
硫化条件：150℃×25m i n ；老化条件：100℃×24h。
2.2.3 动态力学性能
从表5及图3可以看出，随着硫磺用量的增大，胶料动态力学性能的滚动损失指标呈现明显下降的趋势，
这是因为硫磺用量增大后，使胶料的交联密度变大，其滞后损失变小所致。但由于促进剂是固定用量，所以在图3的曲线中间出现一个与促进剂最索尼爱立信k850i
为匹配的用量点，即硫磺用量1.6份。
图3 滚动损失与硫磺用量的关系
表5 旋转功率损耗试验结果
项目
硫磺用量/份
裸片>金融英语考试1.4
1.5 1.6 1.7 1.8
2.0滚动损失/（J•r -1）
2.13 2.13 1.80 1.97 1.93 1.77动态变形/in 0.0410.03250.0330.0390.0320.031动态生热/℃
7
10
13
7
12
7
硫化条件：150℃×35min。
3 结束语
硫磺用量1.4份加工性能最好，加工安全性最好。硫磺用量在1.5～1.6份时硫化速度最快。从物理机械性能来看，硫磺用量1.6份时胶料的硫化程度最为合适，此时滚动损失最低，推荐硫磺用量为1.6份。
参考文献
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[2]Adol Halasa，etc.SIBR for high performance
tyres[J].Europe Rubber Journal，1990，172（6）：35-38.
[3]刘大华，刘青.20世纪SSBR 合成技术进展[J].合成橡胶工业，1999，22（5）：257-262.
[4] 韩青源，孙钲，李旭，等.集成橡胶结构组成对其白炭黑补强胶料性能的影响[J].橡胶工业，2018，
41（4）：409-415.
[5] 康新贺，刘淑琴，徐林，等. 苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元共聚橡胶及其极性调节剂研究进展[J].合成橡胶工业，2018，41（1）：73-77.
[6] 于少翼，张萍，赵树高.国产集成橡胶SIBR 基本性能的研究[J].弹性体，2012，22（1）：62-66.
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