通用合成橡膠

1、通用合成橡膠2（styrene butadiene rubber, SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工業(yè)化的合成橡膠；丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工業(yè)化的合成橡膠；2005SBR約占合成橡膠總產(chǎn)量的，是產(chǎn)量和消耗量最大約占合成橡膠總產(chǎn)量的，是產(chǎn)量和消耗量最大的合成橡膠膠種。的合成橡膠膠種。通用合成橡膠通用合成橡膠聚合方法：乳液聚合（自由基）、溶液聚合（陰離子）聚合方法：乳液聚合（自由基）、溶液聚合（陰離子）（1）制備和品種）制備和品種CH2CCH2CHHCH2CCH2CHHxyzCHCH5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠3乳液聚合丁苯橡膠乳液聚合丁苯橡膠溶液聚合丁苯橡膠溶液聚合丁

2、苯橡膠高溫丁苯橡膠（高溫丁苯橡膠（1000系列）系列）低溫丁苯橡膠（低溫丁苯橡膠（1500系列）系列）烷基鋰溶聚丁苯橡膠烷基鋰溶聚丁苯橡膠高苯乙烯丁苯橡膠高苯乙烯丁苯橡膠低溫充油丁苯橡膠（低溫充油丁苯橡膠（1700系列）系列）低溫丁苯橡膠炭黑母煉膠（低溫丁苯橡膠炭黑母煉膠（1600系列）系列）醇烯溶聚橡膠醇烯溶聚橡膠錫偶聯(lián)溶聚丁苯橡膠錫偶聯(lián)溶聚丁苯橡膠高反式丁苯橡膠高反式丁苯橡膠丁苯橡膠丁苯橡膠羧基丁苯橡膠羧基丁苯橡膠5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠4CH2CCH2CHHCH2CCH2CHHxyzCHCH（2）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用宏觀結(jié)構(gòu)：?jiǎn)误w比例、平

3、均分子量、分子量分布、分子結(jié)宏觀結(jié)構(gòu)：?jiǎn)误w比例、平均分子量、分子量分布、分子結(jié)構(gòu)的線性和非線性、凝膠的含量等；構(gòu)的線性和非線性、凝膠的含量等；微觀結(jié)構(gòu)：順式、反式微觀結(jié)構(gòu)：順式、反式- 1,4、1,2-結(jié)構(gòu)的比例以及結(jié)構(gòu)的比例以及 St 和丁和丁二烯單元的分布等二烯單元的分布等結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠5隨著隨著St含量增加，含量增加，Tg升高，模量增加，彈性下降，拉伸升高，模量增加，彈性下降，拉伸強(qiáng)度先升高后下降，在強(qiáng)度先升高后下降，在St含量為含量為50%達(dá)到最大值；達(dá)到最大值；側(cè)乙烯基及苯乙烯含量增加，溶聚丁苯橡膠的磨耗指數(shù)側(cè)乙烯基及苯乙烯含量增加，溶聚丁苯橡膠的磨

4、耗指數(shù)下降，加工性能和抗?jié)窕阅芴岣?；下降，加工性能和抗?jié)窕阅芴岣?；乳聚乳聚SBR的的St含量為含量為23.5%時(shí)，綜合性能最好。時(shí)，綜合性能最好。（2）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能性能性能5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠6分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，不能結(jié)晶，側(cè)基的存在使大分子鏈柔分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，不能結(jié)晶，側(cè)基的存在使大分子鏈柔性較差性較差生膠強(qiáng)度低，必須加炭黑等增強(qiáng)劑，才具有使生膠強(qiáng)度低，必須加炭黑等增強(qiáng)劑，才具有使用價(jià)值；用價(jià)值；不飽和度比不飽和度比NR低，雙鍵的反應(yīng)活性也略低于低，雙鍵的反應(yīng)活性也略低于NRSBR的耐熱性、耐老化性、耐磨性均優(yōu)于的耐熱性、耐老化性、耐磨性均優(yōu)

5、于NR； SBR加工性能不如加工性能不如NR，不容易塑煉，對(duì)炭黑浸潤(rùn)性差，不容易塑煉，對(duì)炭黑浸潤(rùn)性差抗?jié)窕阅芎?，?duì)路面的抓著力大，且具有一定的耐磨抗?jié)窕阅芎?，?duì)路面的抓著力大，且具有一定的耐磨性，是輪胎胎面膠的好材料。性，是輪胎胎面膠的好材料。（2）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能）丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠7主要應(yīng)用于輪胎工業(yè)，也適合于膠管、膠帶、膠鞋以主要應(yīng)用于輪胎工業(yè)，也適合于膠管、膠帶、膠鞋以及其他橡膠制品。及其他橡膠制品。高高St的的SBR適合制造高硬度質(zhì)輕的制品，如鞋底、滑適合制造高硬度質(zhì)輕的制品，如鞋底、滑冰輪、鋪地材料、硬質(zhì)膠管等。冰輪、鋪地材料、硬質(zhì)

6、膠管等。（3）丁苯橡膠的應(yīng)用）丁苯橡膠的應(yīng)用5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠82005年產(chǎn)量占到合成橡膠產(chǎn)量的年產(chǎn)量占到合成橡膠產(chǎn)量的23聚合方法：乳液聚合、溶液聚合聚合方法：乳液聚合、溶液聚合( 1,2-加成、順式加成、順式1,4-加成、加成、反式反式1,4-加成）加成）（1）制備和品種）制備和品種聚丁二烯橡膠聚丁二烯橡膠（butadiene rubber, BR）CH2CCH2CHHx乳液聚合乳液聚合BR溶液聚合溶液聚合超高順式超高順式BR（98%）反式反式BR（反式（反式 95%、 室溫為非橡膠態(tài)）室溫為非橡膠態(tài)）低順式低順式BR（順式（順式3540%，Li催化劑）催化劑）高順式

7、高順式BR（順式（順式9698%，Ni、Co催化劑）催化劑）聚丁二聚丁二烯烯 橡膠橡膠高、中乙烯基高、中乙烯基BR（ 70%、 3555%）本體聚合：丁鈉橡膠（已淘汰）本體聚合：丁鈉橡膠（已淘汰）5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠9q 1,2-鍵合（全同、間同、無(wú)規(guī)）、鍵合（全同、間同、無(wú)規(guī)）、1,4-鍵合（順式、反鍵合（順式、反式），含量和分布通過(guò)選擇不同的催化體系加以控制，聚丁式），含量和分布通過(guò)選擇不同的催化體系加以控制，聚丁二烯橡膠是由上述幾種結(jié)構(gòu)組成的無(wú)規(guī)共聚物。二烯橡膠是由上述幾種結(jié)構(gòu)組成的無(wú)規(guī)共聚物。q 如鎳系高順式如鎳系高順式BR（也稱順丁橡膠）中（也稱順丁橡膠）中1,4

8、-順式結(jié)構(gòu)順式結(jié)構(gòu)97%， 1,4-反式結(jié)構(gòu)反式結(jié)構(gòu)1%， 1,2-結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2%q BR的的Tg 主要取決于分子中乙烯基的含量：含量為主要取決于分子中乙烯基的含量：含量為10%，Tg為為-95，含量為，含量為95%，Tg 為為-15；隨著乙烯基含量增大，；隨著乙烯基含量增大，BR耐磨性、彈性、耐寒性變差；乙烯基含量為耐磨性、彈性、耐寒性變差；乙烯基含量為3555%時(shí)具時(shí)具有最好的綜合性能有最好的綜合性能q 順丁橡膠分子鏈柔順順丁橡膠分子鏈柔順（2）聚丁二烯的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用）聚丁二烯的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用CH2CCH2CHHx5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠10q 優(yōu)異的彈性和耐低溫性能：

9、順丁橡膠是通用橡膠中彈性優(yōu)異的彈性和耐低溫性能：順丁橡膠是通用橡膠中彈性和耐寒性最好的和耐寒性最好的q 優(yōu)異的耐磨性能：與路面的摩擦系數(shù)小，耐磨性能優(yōu)于優(yōu)異的耐磨性能：與路面的摩擦系數(shù)小，耐磨性能優(yōu)于NR和和SBR，特別適于輪胎、鞋底、鞋后跟的制備，特別適于輪胎、鞋底、鞋后跟的制備q 填充性好，對(duì)炭黑的浸潤(rùn)能力強(qiáng)，使其較好的分散，有填充性好，對(duì)炭黑的浸潤(rùn)能力強(qiáng)，使其較好的分散，有利于降低成本。利于降低成本。q 吸水性低于吸水性低于NR和和SBR，可用于制造絕緣電線，可用于制造絕緣電線q模腔內(nèi)流動(dòng)性好，制造中缺膠現(xiàn)象少模腔內(nèi)流動(dòng)性好，制造中缺膠現(xiàn)象少與與NR、SBR相比，順丁橡膠優(yōu)點(diǎn)：相比，順丁

10、橡膠優(yōu)點(diǎn)：5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠11q 拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度低，不耐刺扎和切割；拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度低，不耐刺扎和切割；q 抗?jié)窕阅懿?，在車速高、路面平滑、濕路面上使用抗?jié)窕阅懿?，在車速高、路面平滑、濕路面上使用時(shí)，輪胎易打滑；時(shí)，輪胎易打滑；q 加工性能和粘合性能較差，易脫輥。加工性能和粘合性能較差，易脫輥。順丁橡膠的缺點(diǎn)：順丁橡膠的缺點(diǎn)：順丁橡膠一般很少單獨(dú)使用，都是與其他橡膠并用。順丁橡膠一般很少單獨(dú)使用，都是與其他橡膠并用。5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠121984年，德國(guó)年，德國(guó)Nordsiek提出集成橡膠概念；提出集成橡膠概念；同年，德國(guó)同年，德國(guó)Nls

11、公司采用公司采用St、異戊二烯（、異戊二烯（Ip）、丁二烯）、丁二烯（Bd）作為單體合成出了集成橡膠（）作為單體合成出了集成橡膠（SIBR）；）；1990年，美國(guó)年，美國(guó)Goodrear橡膠輪胎公司將橡膠輪胎公司將SIBR產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)化。集成橡膠集成橡膠5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠13（1）集成橡膠的結(jié)構(gòu)）集成橡膠的結(jié)構(gòu)q 一般組成：一般組成：St含量含量040%，異戊二烯，異戊二烯Ip含量含量1545%，Bd含量含量4070%；q 序列結(jié)構(gòu)：完全無(wú)規(guī)型（一步投料）序列結(jié)構(gòu)：完全無(wú)規(guī)型（一步投料） 嵌段嵌段-無(wú)規(guī)型（多步投料，無(wú)規(guī)型（多步投料，PB-（IB均聚）、均聚）、PI-（S

12、B無(wú)規(guī)共聚）無(wú)規(guī)共聚）q 分子鏈結(jié)構(gòu)：線性結(jié)構(gòu)（偶聯(lián)劑用量較少）分子鏈結(jié)構(gòu)：線性結(jié)構(gòu)（偶聯(lián)劑用量較少） 星形結(jié)構(gòu)（偶聯(lián)劑用量較大）星形結(jié)構(gòu)（偶聯(lián)劑用量較大）q 微觀相態(tài)：集成橡膠的鏈段結(jié)構(gòu)不同，各鏈段間彼此相微觀相態(tài)：集成橡膠的鏈段結(jié)構(gòu)不同，各鏈段間彼此相容性不好，出現(xiàn)球狀、柱狀、層狀等微觀相分離。容性不好，出現(xiàn)球狀、柱狀、層狀等微觀相分離。5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠14（2）集成橡膠的性能）集成橡膠的性能q 優(yōu)異低溫性能（優(yōu)異低溫性能（Tg為為-100）丁二烯或異戊二烯均聚丁二烯或異戊二烯均聚段；段； 優(yōu)異耐濕滑性能優(yōu)異耐濕滑性能S-I-B或或S-B共聚段，乙烯基、烯丙基、共聚

13、段，乙烯基、烯丙基、苯側(cè)基有利于提高聚合物的抓著能力；苯側(cè)基有利于提高聚合物的抓著能力； 低滾動(dòng)阻力低滾動(dòng)阻力分子鏈的偶聯(lián)，偶聯(lián)反應(yīng)減少了分子鏈的分子鏈的偶聯(lián)，偶聯(lián)反應(yīng)減少了分子鏈的末端數(shù)目；末端數(shù)目；5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠15異丁烯和少量異戊二烯（異丁烯和少量異戊二烯（0.53%）的共聚物；）的共聚物；1943年，實(shí)現(xiàn)通用丁基橡膠的工業(yè)化（陽(yáng)離子聚年，實(shí)現(xiàn)通用丁基橡膠的工業(yè)化（陽(yáng)離子聚合）；合）；1960、1971年先后實(shí)現(xiàn)氯化年先后實(shí)現(xiàn)氯化IIR和溴化和溴化IIR的工業(yè)的工業(yè)化化丁基橡膠（丁基橡膠（isobutylene and isoprene rubber, IIR）

14、（1）制備和品種）制備和品種5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠16CH3CCH2CH2CCH2CHxyCH3CH3CH3CCH2CH3（2）丁基橡膠的結(jié)構(gòu)）丁基橡膠的結(jié)構(gòu) 主鏈上含有極少量的異戊二烯，雙鍵含量少主鏈上含有極少量的異戊二烯，雙鍵含量少 主鏈周圍含有數(shù)目多而密集的側(cè)甲基主鏈周圍含有數(shù)目多而密集的側(cè)甲基分子排列比較規(guī)整，出現(xiàn)部分結(jié)晶，分子排列比較規(guī)整，出現(xiàn)部分結(jié)晶，Tm 為為45低溫下不易結(jié)晶，高拉伸可結(jié)晶，一種非極性的結(jié)低溫下不易結(jié)晶，高拉伸可結(jié)晶，一種非極性的結(jié)晶橡膠晶橡膠5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠17氣密性非常好，透氣性是氣密性非常好，透氣性是SBR的的1/

15、8，NR的的1/20，BR的的1/30，適合制作氣密性產(chǎn)品，如內(nèi)胎、球膽、瓶塞等；適合制作氣密性產(chǎn)品，如內(nèi)胎、球膽、瓶塞等； 與乙丙橡膠同屬非極性飽和橡膠，具有很好的耐熱性、耐與乙丙橡膠同屬非極性飽和橡膠，具有很好的耐熱性、耐老化性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性；老化性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性； 水滲透率極低，耐水性優(yōu)良，在常溫下的吸水速率比其他水滲透率極低，耐水性優(yōu)良，在常溫下的吸水速率比其他橡膠低橡膠低1015倍；倍； 丁基橡膠硫化速度慢，需要高溫或長(zhǎng)時(shí)間硫化；丁基橡膠硫化速度慢，需要高溫或長(zhǎng)時(shí)間硫化； 與其他橡膠的相容性較差，僅能與乙丙橡膠、聚乙烯并用。與其他橡膠的相容性較差，僅能與乙丙橡膠、聚乙烯并

16、用。（3）丁基橡膠的性能與應(yīng)用）丁基橡膠的性能與應(yīng)用5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠18以乙烯、丙烯為原料，采用釩或鈦的氯化物與烷基鋁催化以乙烯、丙烯為原料，采用釩或鈦的氯化物與烷基鋁催化劑共聚而成；劑共聚而成；乙丙橡膠的增長(zhǎng)速度是合成橡膠里最快的；乙丙橡膠的增長(zhǎng)速度是合成橡膠里最快的；主要生產(chǎn)方法為懸浮法和溶液法。主要生產(chǎn)方法為懸浮法和溶液法。乙丙橡膠乙丙橡膠（1）制備和品種）制備和品種根據(jù)是否加入第三單體可分為根據(jù)是否加入第三單體可分為 二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠CCH2HCH2xyCH3CH2CCH2HCH2xyCH3CH2B第三單體主要有：降冰片烯（第

17、三單體主要有：降冰片烯（ENB）、雙環(huán)戊二烯）、雙環(huán)戊二烯（DCPD）、）、1,4-己二烯（己二烯（HD）5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠19 二元乙丙橡膠不能用硫化；二元乙丙橡膠不能用硫化；三元乙丙橡膠主鏈為飽和結(jié)構(gòu)，三元乙丙橡膠主鏈為飽和結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈帶不飽和基團(tuán)（側(cè)鏈帶不飽和基團(tuán)（12mol%），），三元體系保持二元乙丙橡膠的各三元體系保持二元乙丙橡膠的各種優(yōu)良特性，且可硫黃硫化；種優(yōu)良特性，且可硫黃硫化；常用乙丙橡膠為無(wú)定形橡膠，常用乙丙橡膠為無(wú)定形橡膠，在較寬溫度范圍內(nèi)保持良好的柔在較寬溫度范圍內(nèi)保持良好的柔性和彈性；性和彈性；乙烯含量在乙烯含量在60%左右，綜合性左右，綜合性能

18、最好。能最好。（2）乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)）乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)CCH2CHCH2CH2xyCHCHCH3CH3CH2CH2CHCHCHCCH2HCH2CH2xyCHCHCH3CH2CH2CHCHCHCHCHCHCCH2HCH2xyzCH3CH3CH2CH2CHCHCCH2H5.3 5.3 通用合成橡膠通用合成橡膠20優(yōu)異耐熱性、耐老化性，優(yōu)異耐熱性、耐老化性，120可長(zhǎng)期使用；可長(zhǎng)期使用； 耐化學(xué)腐蝕性能好，對(duì)各種極性藥品、酸、堿均有較強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性能好，對(duì)各種極性藥品、酸、堿均有較強(qiáng)的抗耐性；抗耐性；良好的彈性和低溫性能，在通用橡膠中僅次于天然橡膠和良好的彈性和低溫性能，在通用橡膠中僅次于天然橡膠和順丁橡膠；順丁橡膠； 耐水性優(yōu)異，在通用合成橡膠中是最好的；耐水性優(yōu)異，在通用合成橡膠中是最好的； 在所有橡膠中，密度最低，具有高填充性；在所有橡膠中，密度最低，具有高填充性； 缺點(diǎn)缺點(diǎn):采用硫黃體系硫化速度慢，難與不飽和