聚丁二烯的合成方法和应用及其进展

聚丁二烯的合成方法和应用及其进展 CONTENTS简介01合成方法02应用03进展04丁二烯 丁二烯工业上主要是1，3-丁二烯,CH2CHCHCH2，无色气体，有特殊气味。稍溶于水，溶于乙醇、甲醇，易溶于丙酮、乙醚、氯仿等，是制造合成橡胶、合成树脂、尼龙等的原料。一、简介聚丁二烯polybutadiene 1，3-丁二烯的聚合物，英文缩写PB。随所用催化剂、聚合方法和聚合条件的不同而生成各种不同结构的聚丁二烯。由于聚丁二烯合成方法及工艺条件的不同，通常会产生3种异构体：1，2-聚丁二烯、顺式1，4-聚丁二烯、反式1，4-聚丁二烯，通常的市售品是上述这3种结构的混合物，只是各种结构的相对含量不同。不同聚丁二烯的结构如下表所示。不同结构的聚丁二烯之性能差别很大。顺-1，4-聚丁二烯（CBR）有高弹性和低滞后性，高抗拉强度和耐磨性，拉伸时可结晶。高反式-1，4-聚丁二烯的结晶性大，回弹性差。1，2-聚丁二烯为非晶态，低温性能较差。对于1，4-加成的双烯类聚合物，由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分，如聚丁二烯有顺、反两种构型：其中顺式的1，4-聚丁二烯，分子链与分子链之间的距离较大，在常温下是一种弹性很好的橡胶；反式1，4-丁二烯分子链的结构也比较规整，容易结晶，在常温下是弹性很差的塑料。二、合成方法 自由基乳液聚合 典型的乳液体系含水、单体、引发剂和乳化剂。常用引发剂有：过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、对异丙苯过氧化氢和偶氮二异丁腈。调节剂为硫醇，主要起链转移作用，可调节分子量。乳液聚合不能得到结构规整的聚丁二烯 。例如，丁二烯于550进行乳液聚 合,所得聚合物的微观结构如下：顺式 1,4占1319;反式-1,4占6269;1,2结构占1719。阴离子聚合 最老的方法是用钠作催化剂，德国和苏联都生产过丁钠橡胶；美国用丁基锂生产聚丁二烯。由于用烷基锂容易控制引发过程，广泛用来研究丁二烯的负离子聚合。用金属锂或丁基锂在烃类溶剂中聚合得到的聚丁二烯中，顺式-1,4结构含量约为35，可用于生产低顺丁橡胶;而在四氢呋喃溶液中主要形成1,2结构。配位聚合 用齐格勒-纳塔催化剂可合成出不同立体结构的聚丁二烯。工业上重要的催化剂有四种：钛、钴、镍和稀土催化剂体系。聚丁二烯主要用作合成橡胶，溶液聚合的聚丁二烯常与丁苯橡胶或天然橡胶并用，做轮胎的胎面和胎体。这种轮胎的可以增加抗磨损性、提高抗热降解性能及防止轮胎侧壁和骨架的破裂。三、聚二丁烯的应用 轮胎生产商使用聚丁二烯和丁苯橡胶（SBR）结合生产客用汽车和小型卡车，聚丁二烯和天然橡胶相结合生产大型卡车及公共汽车轮胎。聚丁二烯改性的抗冲击聚苯乙烯也用在许多消费产品中。如电器产品、体育用品，一些有选择性的工业产品，如传送带、软管、封条及垫圈等。四、聚丁二烯橡胶的研究进展 目前，我国聚丁二烯橡胶行业具有如下特点：（1）供需快速增长，在全球聚丁二烯橡胶生产中所占地位不断提高。2013 年，我国合成橡胶的生产能力已经超过美国，中国大陆是目前世界上最大的聚丁二烯橡胶生产国家。另外，随着我国汽车、电子电器行业的高速发展及轮胎、鞋等橡胶制品出口的快速增长，我国顺丁橡胶的表观消费量也不断增长。（2）供应格局发生变化，投资主体多元化。以前，我国聚丁二烯橡胶生产装置主要集中在中国石化和中国石油两大集团公司，近几年，由于外资和民营资本的介入，形成了中石化、中石油和民营或者合资企业共存的生产格局。（3）生产品种不断增加，除了传统的镍产品之外，还引进技术生产锂系低顺式聚丁二烯橡胶和稀土聚丁二烯橡胶 产品。我国聚丁二烯橡胶还存在许多问题,主要表现在我国目前生产的聚丁二烯橡胶以镍系聚丁二烯橡胶为主,产品牌号少,工艺水平低于国外,产品出口量小,在轮胎、胶带、胶管等传统应用领域中的消费量增长缓慢等;对低顺式聚丁二烯橡胶、稀土聚丁二烯橡胶等具有光明前景的产品开发力度不够,推广应用受局限。因此，我国聚丁二烯橡胶生产企业应该积极拓宽出口渠道,缓解国内进口产品的竞争压力。世界聚丁二烯橡胶的发展趋势是向高性能、专用型橡胶发展,我国聚丁二烯橡胶应进一步优化催化体系和工艺条件,降低物耗、能耗,加大新产品的研发力度和市场推广力度。