《通用合成橡胶》PPT课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第5章 橡胶,1,丁苯橡胶,（styrene butadiene rubber,SBR）,丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工业化的合成橡胶；,2005年，SBR约占合成橡胶总产量的37.4，是产量和消耗量最大的合成橡胶胶种。,通用合成橡胶,聚合方法：乳液聚合（自由基）、溶液聚合（阴离子）,（1）制备和品种,5.3 通用合成橡胶,2,乳液聚合丁苯橡胶,溶液聚合,丁苯橡胶,高温丁苯橡胶（1000系列）,低温丁苯橡胶（1500系列）,烷基锂溶聚丁苯橡胶,高苯乙烯丁苯橡胶,低温,充油丁苯,橡胶（1700系列）,低温丁苯橡胶炭黑母炼胶（1600系列）,醇烯溶聚橡胶,锡偶联溶聚丁苯橡胶,高反式丁苯橡胶,丁苯橡胶,羧基丁苯橡胶,5.3 通用合成橡胶,3,（2）丁苯橡胶的结构、性能与应用,宏观结构：,单体比例、平均分子量、分子量分布、分子结构的线性和非线性、凝胶的含量等；,微观结构：,顺式、反式-1,4、1,2-结构的比例以及 St 和丁二烯单元的分布等,结构,5.3 通用合成橡胶,4,随着,St,含量增加，,Tg,升高，模量增加，弹性下降，拉伸强度先升高后下降，在,St,含量为,50%,达到最大值；,侧乙烯基及苯乙烯含量增加，溶聚丁苯橡胶的磨耗指数下降，加工性能和抗湿滑性能提高；,乳聚,SBR,的,St,含量为,23.5%,时，综合性能最好。,（2）丁苯橡胶的结构、性能,性能,5.3 通用合成橡胶,5,分子结构不规整，不能结晶，侧基的存在使大分子链柔性较差,生胶强度低，必须加炭黑等增强剂，才具有使用价值；,不饱和度比,NR,低，双键的反应活性也略低于,NRSBR,的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于,NR,；,SBR,加工性能不如,NR,，,不容易塑炼，对炭黑浸润性差,抗湿滑性能好，对路面的抓着力大，且具有一定的耐磨性，是轮胎胎面胶的好材料。,（2）丁苯橡胶的结构、性能,5.3 通用合成橡胶,6,主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及其他橡胶制品。,高,St,的,SBR,适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、滑冰轮、铺地材料、硬质胶管等。,（3）丁苯橡胶的应用,5.3 通用合成橡胶,7,2005年产量占到合成橡胶产量的23,聚合方法：乳液聚合、,溶液聚合,(1,2-加成、顺式1,4-加成、反式1,4-加成）,（1）制备和品种,聚丁二烯橡胶,（butadiene rubber,BR）,乳液聚合BR,溶液聚合,超高顺式BR（,98%,）,反式BR（反式,95,%、,室温为非橡胶态）,低顺式BR（顺式35,40%，,Li催化剂）,高顺式BR（顺式96,98%，,Ni、Co催化剂）,聚丁二烯 橡胶,高、中乙烯基BR（,70,%、,35,55%,）,本体聚合：丁钠橡胶（已淘汰）,5.3 通用合成橡胶,8,1,2-,键合（全同、间同、无规）,、,1,4-,键合（顺式、反式），含量和分布通过选择不同的催化体系加以控制，聚丁二烯橡胶是由上述几种结构组成的无规共聚物。,如镍系高顺式,BR,（,也称,顺丁橡胶,）中,1,4-,顺式结构,97%,，,1,4-,反式结构,1%,，,1,2-,结构,2%,BR,的,Tg,主要取决于分子中乙烯基的含量：含量为,10%,，,Tg,为,-95,，含量为,95%,，,Tg,为,-15,；随着乙烯基含量增大，,BR,耐磨性、弹性、耐寒性变差；乙烯基含量为,3555%,时具有最好的综合性能,顺丁橡胶,分子链柔顺,（2）聚丁二烯的结构、性能和应用,5.3 通用合成橡胶,9,优异的弹性和耐低温性能：顺丁橡胶是通用橡胶中弹性和耐寒性最好的,优异的耐磨性能：与路面的摩擦系数小，耐磨性能优于,NR,和,SBR,，,特别适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备,填充性好，对炭黑的浸润能力强，使其较好的分散，有利于降低成本。,吸水性低于,NR,和,SBR,，,可用于制造绝缘电线,模腔内流动性好，制造中缺胶现象少,与NR、SBR相比，顺丁橡胶优点：,5.3 通用合成橡胶,10,拉伸强度和撕裂强度低，不耐刺扎和切割；,抗湿滑性能差，在车速高、路面平滑、湿路面上使用时，轮胎易打滑；,加工性能和粘合性能较差，易脱辊。,顺丁橡胶的缺点：,顺丁橡胶一般,很少单独使用,，都是与其他橡胶并用。,5.3 通用合成橡胶,11,1984,年，德国,Nordsiek,提出集成橡胶概念；,同年，德国,N,ls,公司采用,St,、,异戊二烯（,Ip,）、,丁二烯（,Bd,）,作为单体合成出了集成橡胶（,SIBR,）；,1990,年，美国,Goodrear,橡胶轮胎公司将,SIBR,产业化。,集成橡胶,5.3 通用合成橡胶,12,（1）集成橡胶的结构,一般组成：,St,含量,040%,，异戊二烯,Ip,含量,1545%,，,Bd,含量,4070%,；,序列结构：完全无规型（一步投料）,嵌段,-,无规型,（多步投料，,PB-,（,IB,均聚,）、,PI-,（,SB,无规共聚）,分子链结构：线性结构（偶联剂用量较少）,星形结构（偶联剂用量较大）,微观相态：集成橡胶的链段结构不同，各链段间彼此相容性不好，出现球状、柱状、层状等微观相分离。,5.3 通用合成橡胶,13,（2）集成橡胶的性能,优异低温性能（,Tg,为,-100,）,丁二烯或异戊二烯均聚段,；,优异耐湿滑性能,S-I-B,或,S-B,共聚段，乙烯基、烯丙基、苯侧基有利于提高聚合物的抓着能力；,低滚动阻力,分子链的偶联，偶联反应减少了分子链的末端数目；,5.3 通用合成橡胶,14,异丁烯和少量异戊二烯（,0.53%,）的共聚物；,1943,年，实现通用丁基橡胶的工业化（阳离子聚合）；,1960,、,1971,年先后实现氯化,IIR,和,溴化,IIR,的工业化,丁基橡胶,（,isobutylene and isoprene rubber,IIR）,（1）制备和品种,5.3 通用合成橡胶,15,（2）丁基橡胶的结构,主链上含有极少量的异戊二烯，双键含量少,主链周围含有数目多而密集的侧甲基,分子排列比较规整，出现部分结晶，,T,m,为,45,低温下不易结晶，高拉伸可结晶，一种非极性的结晶橡胶,5.3 通用合成橡胶,16,气密性非常好,，透气性是,SBR,的,1/8,，,NR,的,1/20,，,BR,的,1/30,，适合制作气密性产品，如内胎、球胆、瓶塞等,；,与乙丙橡胶同属非极性饱和橡胶，具有很好的耐热性、耐老化性、化学稳定性和绝缘性；,水渗透率极低，耐水性优良，在常温下的吸水速率比其他橡胶低,1015,倍；,丁基橡胶硫化速度慢，需要高温或长时间硫化；,与其他橡胶的相容性较差，仅能与乙丙橡胶、聚乙烯并用。,（3）丁基橡胶的性能与应用,5.3 通用合成橡胶,17,以,乙烯、丙烯为原料，采用钒或钛的氯化物与烷基铝催化剂共聚而成；,乙丙橡胶的增长速度是合成橡胶里最快的；,主要生产方法为悬浮法和溶液法。,乙丙橡胶,（1）制备和品种,根据是否加入第三单体可分为,二元乙丙橡胶和,三元乙丙橡胶,第三单体主要有：降冰片烯（ENB）、双环戊二烯（DCPD）、1,4-己二烯（HD）,5.3 通用合成橡胶,18,二元乙丙橡胶不能用硫化,；,三元乙丙橡胶主链为饱和结构，侧链带不饱和基团（,12mol%,），,三元体系保持二元乙丙橡胶的各种优良特性，且可硫黄硫化；,常用乙丙橡胶为无定形橡胶，在较宽温度范围内保持良好的柔性和弹性；,乙烯含量在,60%,左右，综合性能最好。,（2）乙丙橡胶的结构,5.3 通用合成橡胶,19,优异耐热性、耐老化性，,120,可长期使用,；,耐化学腐蚀性能好，对各种极性药品、酸、碱均有较强的抗耐性,；,良好的弹性和低温性能，在通用橡胶中仅次于天然橡胶和顺丁橡胶；,耐水性优异，在通用合成橡胶中是最好的,；,在所有橡胶中，密度最低，具有高填充性；,缺点,:,采用硫黄体系硫化速度慢，难与不饱和橡胶并用，耐燃性、耐油性、气密性、粘结性较差,。,（3）乙丙橡胶的性能与应用,应用：主要是车窗密封条、散热器软管等,5.3 通用合成橡胶,20,以,2-,氯,-1,3-,丁二烯为原料，采用自由基乳液聚合而成,以反式,1,，,4-,加成为主，占,8892%,反式结构易于结晶，结晶能力大于,NR,、,顺丁和丁基橡胶,硫化和氧化反应活性均比,NR,、,SBR,、,丁腈和顺丁橡胶低，耐老化性能比一般不饱和橡胶好得多。,氯丁橡胶（chloroprene rubber，CR）,（1）结构特点：,5.3 通用合成橡胶,21,（2）分类：,硫调型,非硫调型,专用型：用于胶粘剂及其它特殊用途，多为结晶性很大的均聚物或共聚物。,采用硫磺作调节剂，易于交联，但储存稳定性差。,采用硫醇作调节剂，硫化速度慢，储存稳定性好。,氯丁橡胶,5.3 通用合成橡胶,22,所有合成橡胶中密度最大的（,1.231.25,）；,氯原子存在,极性橡胶；,良好结晶能力,良好的力学性能，自增强橡胶；,优异耐燃性能和粘结性能；,耐氧化性能仅次于乙丙和丁基橡胶，耐油性仅次于丁腈橡胶；,应用领域：,阻燃制品、耐油制品、粘合剂等,（3）性能用途：,氯丁橡胶（chloroprene rubber，CR）,5.3 通用合成橡胶,23,