2.3 丁苯橡胶
2.3.1 SBR是什么
丁苯橡胶（butadiene-styrene rubber，SBR）是丁二烯（butadiene）和苯乙烯（styrene）两种单体通过乳液共聚或溶液共聚而得到的弹性高聚物。
2.3.2 SBR的分类品种
SBR的品种很多，通常根据聚合方法、填料品种、苯乙烯单体的投料量（与含量相关）等分为几个类型，如图2-12所示。
图2-12 SBR的分类
2.3.2.1 按聚合方法和条件分类
根据聚合方法的不同，可将SBR分为：乳聚SBR（ESBR）和溶聚SBR（SSBR）两大类。其中，前者产量大，使用极为普遍，后者在20世纪60年代开始工业化生产，近期有了较大发展（适用于绿色轮胎）。
乳聚SBR又可分为：高温ESBR（50℃聚合）和低温ESBR（5℃聚合）两类。其中，低温ESBR的性能好、产量大，应用普遍，而高温ESBR已趋于淘汰；溶聚SBR因催化剂和聚合条件的不同，又有无规型、嵌段型和无规与嵌段并存的三大类。
2.3.2.2 按填料品种分类
根据SBR填充材料的不同分为：充炭黑SBR、充油SBR和充油充炭黑SBR。
2.3.2.3 按苯乙烯投料量分类
SBR按聚合时的苯乙烯投料量可分为：丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50等品种（10、30、50等数字表示聚合时苯乙烯单体投入的质量分数）。其中，丁苯-30（实际苯乙烯含量为23.5%）是最常使用的，它的综合性能最好。
表2-4列出了常见乳聚SBR的主要品种及特点。
表2-4 乳聚SBR的主要品种及特点
2.3.3 SBR的结构特点
SBR的化学结构式为：
SBR分子结构中，丁二烯和苯乙烯结构单元随机排列，呈无序结构；同时，丁二烯有顺式-1，4、反式-1，4和1，2三种加成结构，致使SBR分子链的规整性差，不能结晶。
丁二烯的各种结构含量随聚合条件的变化有很大不同。表2-5对不同类型SBR的结构特征作了对比，从表2-5中可知，低温乳聚SBR的丁二烯结构单元主体结构为反式-1，4结构，结构类型的单一性较强，这也是低温SBR性能优于高温SBR的重要原因之一。
表2-5 不同类型SBR的结构特征
低温乳聚SBR与NR一样，也为不饱和碳链橡胶，但与NR相比，其双键数目较少，且不存在甲基侧基及推电子作用，双键的活性也较低；由于其分子主键上引入了庞大的苯基侧基，并存在丁二烯-1，2结构形成的乙烯侧基，因此空间位阻大，分子链的柔性较差；此外，其平均分子量较低，分子量分布较窄。
2.3.4 SBR的性能
2.3.4.1 低温乳聚SBR的物理性质
低温乳聚SBR为浅褐色或白色（非污染型）弹性体，微有苯乙烯气味，杂质少，质量较稳定。其密度因生胶中苯乙烯含量不同而异：如丁苯-10的密度为0.919g/cm3，丁苯-30为0.944g/cm3。能溶于汽油、苯、甲苯、氯仿等有机溶剂中。
2.3.4.2 低温乳聚SBR的使用性能
由于低温乳聚SBR是非结晶橡胶，因此无自补强性，纯胶硫化胶的拉伸强度很低，只有2～5MPa，必须经高活性补强剂补强后才有使用价值，其炭黑补强硫化胶的拉伸强度可达25～28MPa。
由于低温乳聚SBR分子结构较紧，特别是庞大苯基侧基的引入，使分子间作用力加大，所以其硫化胶比NR有更好的耐磨性、耐透气性，但也导致弹性、耐寒性、耐撕裂性（尤其是耐热撕裂性）差，多次变形下生热大，滞后损失大，耐屈挠龟裂性差（指屈挠龟裂发生后的裂口增长速度快）。
由于低温乳聚SBR是碳链胶，取代基属非极性基范畴，因此是非极性橡胶，耐油性和耐非极性溶剂性差。但由于结构较紧密，所以耐油性和耐非极性溶剂性、耐化学腐蚀性、耐水性均比NR好。又因含杂质少，所以电绝缘性也比NR稍好。
2.3.4.3 低温乳聚SBR的工艺性能
由于聚合时控制了分子量在较低范围，大部分低温乳聚SBR的初始门尼黏度值较低，在50～60，因此可不经塑炼，直接混炼。
由于其分子链柔性较差，分子量分布较窄，缺少低分子量级分的增塑作用，因此加工性能较差，表现为：混炼时，对配合剂的湿润能力差，温升高，设备负荷大；压延、压出操作较困难，半成品收缩率或膨胀率大；成型贴合时自黏性差等。
由于其是不饱和橡胶，因此可用硫黄硫化，与NR和顺丁橡胶的并用性能好，但因不饱和程度比NR低，因此硫化速率较慢，而加工安全性提高，表现为不易焦烧、不易过硫、硫化平坦性好。
2.3.5 SBR的应用
低温乳聚SBR成本低廉，其力学性能和加工性能的不足之处，可通过调整配方和工艺条件而得到改善，所以迄今仍是世界上产量和消耗量最大的合成橡胶。其中丁苯-30在多数场合下可以部分或全部地代替NR，制造各种轮胎和其他橡胶工业制品，如胶管、胶带、电缆等，也可用于制造日常生活用品，如胶鞋等；丁苯-10主要用于耐寒制品，丁苯-50多用于制造硬质橡胶制品、海绵制品和鞋底等。
无规型，即通用型溶聚SBR，可用于轮胎、鞋类和工业橡胶制品；嵌段型属热塑性弹性体；无规型与嵌段并存型是新型溶聚SBR，乙烯基含量高，其特点是滚动阻力小，且抗湿滑性小。