丁苯橡胶（SBR）的应用与特性

丁苯橡胶（Styren-Butadiene Rubber，SBR）是合成橡胶中产量较大的胶种之一，是丁二烯和苯乙烯的无规共聚物，依聚合方法不同主要分为乳聚丁苯和溶聚丁苯两大类。以乳聚丁苯产量最大。乳聚丁苯根据聚合时苯乙烯的投料质量百分比不同分为丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50等品种，其中产量最大的丁苯-30，其分子链中苯乙烯含量约为23%（苯乙烯含量一般在23.5%～30%之间）。按聚合的温度不同，在温度为50℃聚合的产物称热丁苯橡胶，在5℃聚合的称冷丁苯橡胶。电缆工业中比较常用的是冷丁苯橡胶1500系列（属于丁苯-30），牌号有1500号、1502号、1503号，低温丁苯橡胶性能好、产量大、应用广。分子量在10万～150万。

1.丁苯橡胶的结构特点

1）丁苯橡胶的分子链，因丁二烯单元的结构形式的不同，丁二烯既有1.4加成，又有1.2加成，1.4加成的丁二烯又有反式和顺式，所以丁苯橡胶的结构排列极不规整。经测定主要是反式1.4结构（约76%），其次是1.2结构（约16%），其余为顺式1.4结构。因此丁苯橡胶的结构式可表达为

2）丁苯橡胶分子链中含有双键，是一种不饱和橡胶，但不饱和度比天然橡胶小。

3）没有强极性基团，分子的极性比较小；但有庞大的苯基，分子链的柔顺性不及天然橡胶。

2.丁苯橡胶的性能

丁苯橡胶是微红色或红褐色弹性体，微带苯乙烯味。密度随苯乙烯含量增加而增高，丁苯-30密度为0.944g/cm³。丁苯橡胶在结构上和天然橡胶不同，但在性能上却非常相似，下面从丁苯橡胶和天然橡胶的性能比较，来阐明丁苯橡胶的结构和性能关系：

1）物理性能

丁苯橡胶的耐热性比天然橡胶好，这是因为丁苯橡胶主链上的双键数目比天然橡胶的少，而且双键旁不联有斥电子性甲基，侧链为热稳定性很高的苯环。因此，丁苯橡胶的耐老化性能较天然胶好，在高温下老化速度也较慢。但丁苯胶仍不适于在户外使用。因分子中含有庞大的苯环侧基，使得其耐寒性比天然胶差。

2）力学性能(www.xing528.com)

丁苯橡胶是无规共聚物，分子结构规整性差，在拉伸时不会结晶，不像天然橡胶、氯丁橡胶有自补强性，因此它的机械强度很差。庞大的苯环和乙烯侧基，使得丁苯橡胶的弹性和耐屈挠性也不理想。未补强的丁苯橡胶拉伸强度只有2～3MN/m²，补强后的可达15～20MN/m²，其抗撕裂强度仅为天然胶的一半。但丁苯橡胶的耐磨性好，这与分子中含有苯环有关。

3）电绝缘性能

丁苯橡胶的电绝缘性能与天然橡胶相近，但是乳液聚合方法合成的丁苯橡胶，如果夹杂有引发剂，乳化剂和凝固剂而没有处理干净时，浸水后电绝缘性能就会大幅度下降，所以选用应当注意。丁苯橡胶的电绝缘性能见表7-6。

表7-6 丁苯橡胶的电绝缘性能

4）化学性能

丁苯橡胶由于分子极性较小，故耐油、耐非极性溶剂的性能较差，与天然橡胶相似，能在汽油、苯及三氯甲苯和弱极性溶剂中溶胀，但要比天然橡胶好些。

5）工艺性能

由于双键比天然橡胶少，所以硫化速度比天然胶慢，促进剂用量要多些，硫化剂用量要少些，因硫化速度慢，加工中不易产生早期硫化，硫化平坦性好，不易焦烧和压扁，不过丁苯橡胶生热约为天然橡胶的两倍，加工时也需注意。丁苯橡胶的粘着性差，贴合成型较困难；挤出胶料膨胀性大，设计模具需注意。用滚筒压延的胶料的收缩性大，对加工工艺带来困难。

总之，丁苯橡胶的耐磨性和耐热性优于天然橡胶，但在拉伸强度、耐寒性、耐气候老化和耐臭氧老化性能均比天然橡胶差，尤其是抗撕裂强度仅为天然橡胶的一半；由于分子内苯环存在，电绝缘性能也略低于天然橡胶，并随温度变化较大，加工工艺方面也不如天然橡胶但丁苯橡胶成本低廉，可以通过调整配方或与天然橡胶并用来改善。为此，在电线电缆工业中，丁苯橡胶多与天然橡胶并用，特别是用做电线绝缘时，天然胶可以弥补丁苯橡胶拉伸强度的不足，并改善纵包橡皮轧缝间的粘合。而对天然胶来说，采用丁苯胶与之并用。可提高绝缘层的热老化性能，改进橡胶硫化前的压扁。丁苯橡胶与天然橡胶并用，作为长期工作温度65℃和70℃的绝缘橡皮，以及无耐油和高抗撕裂性能要求的护套橡皮。