丁苯橡胶的生产、性质与应用

丁苯橡胶（简称SBR）是合成橡胶中产量最大的品种，占合成橡胶总量的60%以上。丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶。

一、丁苯橡胶的结构与合成

丁苯橡胶由丁二烯与苯乙烯两种单体，在一定的温度、压力和催化剂的作用下，通过乳液聚合或溶液聚合而得，它是一种浅褐色的弹性体。其化学反应式为：

丁苯橡胶的结构与单体比例、聚合温度、聚合方式等有关，乳液法非充油丁苯橡胶的数均相对分子质量M_n约为10万，充油丁苯橡胶的相对分子质量相对要高些，充油37.5份的乳聚丁苯橡胶的相对分子质量比非充油丁苯橡胶高30%左右。乳聚丁苯橡胶的相对分子质量分布比溶液法丁苯橡胶宽，前者的相对分子质量分布指数为4～6，而后者只有1.5～2.0。

二、丁苯橡胶的分类与品种

1.根据苯乙烯的含量不同分类

根据苯乙烯的含量不同，丁苯橡胶分为高苯乙烯橡胶和普通丁苯橡胶。普通丁苯橡胶中苯乙烯含量在23.5%；苯乙烯含量在50%以上者叫作高苯乙烯橡胶，可用于制造耐磨和硬度高的制品。苯乙烯含量低的丁苯橡胶低温性能好，用于制造耐寒产品。苯乙烯含量越高，丁苯橡胶的耐老化性、耐热性、耐磨性能就越好，但弹性、耐寒性、黏着性和工艺加工性能差。当苯乙烯含量超过60%时，常温下具有结晶的状态，已失去橡胶性质，称为树脂。

2.根据聚合方法不同分类

丁苯橡胶按聚合方法不同主要分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶，其主要品种系列如下：

本书主要介绍乳液聚合橡胶产品。

国际合成橡胶生产者协会（IISRP）采用数字表示方法将乳液聚合丁苯橡胶分为以下六大类。

①1000系列高温乳聚丁苯橡胶：是指在约50℃聚合温度合成的丁苯橡胶。

②1100系列高温乳聚丁苯橡胶炭黑母炼胶，它是将炭黑直接分散到高温乳聚丁苯胶乳中，并使之凝聚而制得。

③1500系列低温乳聚丁苯橡胶：聚合温度大约为5℃，目前生产的大部分丁苯橡胶属于此类。依据所用化学药品不同，该系列了苯橡胶又分为污染型和非污染型。

④1600系列低温乳聚丁苯橡胶炭黑母炼胶：是将炭黑直接分散于低温丁苯胶乳中，经凝聚后制得。这种湿法共沉淀制备的炭黑母炼胶比在密炼机中掺和的母炼胶具有更好的拉伸强度和伸长率、屈挠性能、耐磨性能和配合剂分散性。该系列丁苯橡胶中可含14份以下的填充油。(www.xing528.com)

⑤1700系列低温充油丁苯橡胶：填充油大多为环烷油、芳烃油或高芳烃油，充油量可以是15、25、37.5和50份（以100份丁苯橡胶计）。

⑥1800系列低温乳聚充油丁苯橡胶炭黑母炼胶：是一种充油量在15份或15份以上的炭黑共沉淀橡胶。

我国乳聚丁苯橡胶共有四个品种，即丁苯橡胶1500、1502、1712和1778，现详细介绍如下。

①SBR1500：系通用污染型低温丁苯橡胶典型品种，硫化胶的耐磨性能、拉伸强度、撕裂强度和耐老化性能均较好。此外由于聚合过程中采用松香酸皂作乳化剂，因而生胶自黏性好，容易加工。缺点是使用的防老化剂属污染型，主要适用于以炭黑为补强剂和对颜色要求不高的产品。

②SBR1502：是一种典型非污染通用低温丁苯橡胶，聚合过程采用松香酸和脂肪酸的混合酸皂作乳化剂，并使用非污染型防老化剂。SBR1502具有良好的拉伸强度、耐磨性和屈挠性，主要用于彩色和透明橡胶制品，如透明鞋、运动鞋底、医疗制品和其他彩色制品。

③SBR1712：该系列是把37.5份（相对于100份纯胶）高芳烃油加到以松香酸和脂肪酸的混合皂为乳化剂的聚合度较高的丁苯胶乳中经共凝聚而成，属污染型橡胶。SBR1712具有好的自黏性和加工性能，硫化胶耐磨性能好，广泛用于胎面胶、输送带、胶管和一般黑色制品。

④SBR1778：将37.5份非污染型环烷烃油加到以松香酸和脂肪酸的混合皂为乳化剂的乳液状丁苯胶乳中共凝聚而制得，属非污染型橡胶。SBR1778与SBR1502一样，主要适用于浅色或透明橡胶制品，如鞋类、胶布和玩具等。

以前大多数使用乳液聚合的丁苯橡胶。在乳液聚合中，采用拉开粉作乳化剂的，塑性小，称为硬丁苯，工艺性能差。采用歧化松香皂作乳化剂的，塑性大，称为软丁苯，可省略塑炼工艺而直接混炼，工艺性能好。目前，用量最多的是松香软丁苯。

三、丁苯橡胶的性能与应用

丁苯橡胶是浅黄褐色的弹性体，相对密度为0.92～0.94。它是一种不饱和的烃类高聚物，能进行许多聚烯烃型反应，如氧化、臭氧化、卤化和氢卤化等。丁苯橡胶的低温性能稍差，脆性温度为—45℃。与天然橡胶相比，丁苯橡胶具有较好的耐热性、耐老化性能和耐磨性；但弹性、耐寒性、耐屈挠龟裂性和耐撕裂性均比天然橡胶差，并且随着苯乙烯含量的增多，丁苯橡胶的弹性、耐寒性、滞后损失、黏着性和工艺加工性能变差。丁苯橡胶在多次形变下生热量大，其生热量约为天然橡胶的2倍。

丁苯橡胶的溶度参数为17.2～17.4（J/cm³）^1/2，能溶于大部分溶度参数相近的烃类溶剂中，而硫化胶仅能溶胀。丁苯橡胶很容易与其他高不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶或顺丁橡胶并用，经配合调整可以克服丁苯橡胶的缺点。并用后硫化曲线平坦，不易焦烧和过硫；与天然橡胶、顺丁橡胶混溶性好，生热量大，但由于所含双键少，所以硫化速度慢。因此，配方中应少加硫黄、多加硫化促进剂。

丁苯橡胶成本低廉，是合成橡胶中用量最大、用途最广的品种。同时，丁苯橡胶的不足可以通过与其他橡胶并用、工艺的改进及其配方的设计来弥补。可与天然橡胶、顺丁橡胶并用，改进性能，兼备各自优点。也可加入较多的填充剂，而对其性能影响很小。

丁苯橡胶是制鞋底的优良材料，其中黑大底是用丁苯橡胶加入炭黑制作的，含胶量低，降低了成本，其耐磨性优于天然橡胶。丁苯1502和丁苯1778适合制作透明鞋底浅色胶鞋等制品。

因此丁苯橡胶迄今仍是国际上产量和耗量最大的通用型合成橡胶。在多数场合可以部分或全部代替天然橡胶。丁苯橡胶因耐磨、耐热、耐老化、耐油优于天然橡胶，而广泛用于制作各种轮胎和其他橡胶工业制品，特别是耐磨制品，也用于制作日常生活用品。