丁二烯橡胶9000质量跟踪对比分析汤妍雯1，刘俊保1，豆怀鹏2，李淑萍1，翟月勤1 （1.国家合成橡胶质量监督检验中心，甘肃 兰州 730060；2.兰州石化公司维达公司，甘肃 兰州 730060）摘要：通过对国内某厂的丁二烯橡胶9000每月进行1批次样品的全项目检验，5年检验样品共计62批次，除1批次样品由于挥发分含量未达到优等品外，其余均达到了优等品指标。各项参数检验结果与JSR BR01、韩国BR9000结果相当，达优率为98.4%，产品性能优良、质量稳定。关键词：丁二烯橡胶 质量跟踪 对比分析国家合成橡胶质量监督检验中心，近年来与国内某合成橡胶生产厂一直进行年度委托检验质量跟踪服务。该厂每月定期向质检中心提供1批次丁二烯橡胶（BR）9000样品，中心对该样品按照产品标准GB/T 86592008 丁二烯橡胶（BR）9000中规定的试验方法对技术参数进行检验，同时加测凝胶含量、混炼胶硫化特性评价、分子量及其分布（GPC）、结构与组成等项目，质检中心在检验完每批样品后及时反馈委托检验样品的检验情况，每年度提供1份质量分析报告。当生产出现异常时，可随时向质检中心提供样品，质检中心及时进行检验，出具数据，为解决生产中出现的问题提供技术服务。1 实验部分1.1仪器与设备实验室检验BR9000样品，所用主要仪器设备见表1。 表1 检验主要仪器设备表仪器设备型号生产厂家开炼机VH-109英国FARREL塑炼机SK-160B上海橡机厂平板硫化机RCM2424-100T美国RCM公司万能材料试验机INSTRON 5564美国英斯特朗公司门尼粘度计SMV-300RT日本岛津公司无转子硫化仪MDR2000美国阿尔法科技凝胶渗透色谱仪PL-GPC220、PL-GPC50英国PL公司气相色谱-傅立叶变换红外光谱联用仪Agilent 6890-Nexus670美国Agilent仪器公司1.2材料与试剂 检验BR9000样品所用材料试剂：美国产炭黑ASTM IRB 7；美国产硫化促进剂NS，国产优级品硫磺、氧化锌、国产分析纯硬脂酸、四氢呋喃、甲苯。1.3检验方法依据GB/T 86592008丁二烯橡胶（BR）9000中各项性能技术指标，按相应的国家标准和行业标准规定的试验条件对委托的样品进行检验，对影响物性检验结果的因素,诸如：混炼辊温、混炼时间、硫化温度及试样调节、硫化仪、门尼粘度计模腔温度等都按标准进行了严格控制。试验用仪器与设备均经有关计量部门检定合格。检验执行的相关标准见表2。表2 检验执行的标准测定项目执行标准标准名称灰分GB/T4498-1997橡胶 灰分的测定挥发分GB/T8659-2008丁二烯橡胶(BR)9000 附录A热辊法凝胶SH/T1050-1991合成生胶凝胶含量的测定门尼粘度GB/T1232.1-2000未硫化橡胶 用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分：门尼粘度的测定硫化特性GB/T16584-1996橡胶 用无转子硫化仪测定硫化特性微观结构SH/T1727-2004丁二烯橡胶微观结构的测定 红外光谱法相对分子质量及其分布SH/T1759-2007用渗透凝胶色谱法测定溶液聚合物分子量分布力学性能GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定2结果与讨论2.1生胶性能挥发分含量大小反映了橡胶后处理工艺过程中去除易挥发组分的效果,是橡胶生产的一项重要控制指标。挥发分含量按照GB/T 86592008附录A热辊法进行检验1。各年度挥发分检验2、灰分检验3和凝胶含量检验4、生胶门尼粘度检验5结果均值及波动范围见表3。表3 BR 9000样品生胶性能检验统计结果项 目挥发分/%灰分/%凝胶含量/%生胶门尼粘度ML(1+4)100优等品技术指标0.500.201.041492011年平均值0.140.020.3442010年平均值0.120.030.3462009年平均值0.100.010.2452008年平均值0.080.020.2452007年平均值0.120.030.2452011年波动范围0.060.390.010.060.10.942452010年波动范围0.050.380.010.100.10.744462009年波动范围0.050.300.010.020.10.644462008年波动范围0.040.170.010.040.10.544482007年波动范围0.050.620.010.090.20.44347JSR BR010.210.030.443韩国BR90000.120.020.145GB/T 86592008中规定BR9000样品挥发分含量优等品指标不大于0.50%，从表3可以看出，各年度挥发分含量出1批次未达到优等品外，其余均在优等品指标范围内；灰分含量每年检验波动较小，平均值均不大于0.03%，远远小于优等品技术指标值。凝胶含量波动范围在0.1%0.9%之间，均在内控指标1.0%以下；门尼粘度（ML(1+4)100）是控制生胶质量的重要指标之一，是表示橡胶可塑性的一个物理特性,其大小与生胶的分子结构、分子量的大小、分子链支化交联的程度都有着密切的关系，因此可以通过对其进行测定，间接地了解生胶的某些分子结构参数。生胶门尼粘度各年度平均值在451范围内，波动较小，生胶门尼粘度控制的较好。挥发分含量、灰分含量、凝胶含量和生胶门尼粘度检验结果与日本JSR BR01、韩国BR9000检测结果基本相当。2.2 微观性能橡胶的微观结构与产品的使用性能密切相关，不同的微观结构表现出不同的加工行为和使用性能。按照SH/T 1727-20046对各年度委托的BR9000样品进行结构与组成的检验。分子量及其分布不仅影响橡胶制品的性能，而且与橡胶的加工性能有密切的关系，相对分子质量分布较宽的橡胶有较好的加工性能，但并非越宽越好，考虑到产品的使用性能，橡胶中含有适当比例的低分子聚合物，可以改善产品的加工性能。使用凝胶渗透色谱法，以聚苯乙烯为标样对委托的BR9000样品的相对分子质量及其分布进行检验，各年度分子量及其分布检验7结果见表4。表4 BR9000样品微观性能检验统计结果项 目结构与组成/%分子量及其分布顺式-1,4-结构反式-1,4-结构1,2-结构10-410-42011年平均值97.51.51.08.230.23.72010年平均值97.571.391.046.8731.444.702009年平均值97.881.180.946.9131.754.672008年平均值98.001.070.937.1332.114.542007年平均值97.821.161.027.2131.684.412011年波动范围96.998.00.92.00.81.37.19.227.633.23.24.32010年波动范围97.1097.781.141.800.901.114.888.0429.4333.693.816.792009年波动范围97.3498.110.951.600.821.065.528.4427.5637.264.165.152008年波动范围97.7598.350.841.320.811.036.369.1829.6433.853.674.942007年波动范围97.3598.080.971.550.911.176.328.3728.5034.314.004.76JSR BR0199.00.50.57.4726.403.52韩国BR900098.00.91.18.329.03.5从表4可以看出，各年度委托的BR9000样品其顺式-1,4-结构质量分数的范围为96.9%-98.35%，反式-1,2-结构的范围0.84%2.0%，1,2-结构的范围0.8%1.3%，各结构含量波动范围较小，表明了BR9000样品结构含量稳定，各年度结果处于同一水平。各度委托的BR9000样品的数均分子质量在4.889.2万之间，重均分子质量在27.637.26万之间，分子量分布范围为3.26.79，总体上来看各年度委托的BR9000样品分子量相当。各年度微观性能结果总体比JSR BR01稍微大一些，但与韩国BR9000检测结果基本相当。2.3 硫化特性橡胶硫化是橡胶大分子链发生化学交联反应和系列化学反应的过程，也是线性结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子过程，是橡胶加工过程中一个的重要工艺。按照标准GB/T 1658419968评价了混炼胶硫化特性。结果表明，各年度各批次试样硫化特性参数波动范围较小，表明各年度委托样品（BR9000）硫化特数据基本一致，橡胶产品的性能稳定。2.4硫化胶力学性能橡胶的力学性能是检验和控制混炼胶质量的主要指标，是最基本的评价橡胶物理性能的项目之一。按照GB/ T 52820099测定委托BR9000样品的力学性能，各年度检验结果见表5。表6 力学性能检验统计结果项 目混炼胶门尼粘度ML(1+4)100300%定伸应力/MPa拉伸强度/ MPa35min扯断伸长率/%25min35min50min优等品技术指标657.0-12.08.0-13.08.0-13.013.23302011年平均值569.710.410.416.44142010年平均值599.310.210.116.54232009年平均值568.89.59.414.94082008年平均值569.310.310.317.34332007年平均值579.19.99.817.14402011年波动范围51-618.911.69.012.49.512.115.317.23754482010年波动范围58-619.09.89.510.69.410.715.717.33964382009年波动范围57-628.29.69.410.39.210.413.217.53604602008年波动