《通用合成橡膠》PPT課件

上傳人:san****019 文檔編號(hào):20586822 上傳時(shí)間:2021-04-01 格式:PPT 頁(yè)數(shù):23 大?。?47.60KB
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1、 2 丁苯橡膠 ( 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; 2005年, SBR約占合成橡膠總產(chǎn)量的 37.4,是產(chǎn)量和消 耗量最大的合成橡膠膠種。 通用合成橡膠 聚合方法:乳液聚合(自由基)、溶液聚合(陰離子) ( 1)制備和品種 C H 2 C C H 2CH H C H 2 C C H 2 CH Hx y z C H C H 5.3 通用合成橡膠 3 乳液聚合丁苯橡膠 溶液聚合 丁苯橡膠 高溫丁苯橡膠( 1000系列) 低溫丁苯橡膠( 1500系列) 烷基鋰溶聚丁苯橡膠 高苯乙烯丁苯橡膠 低溫 充油丁苯 橡膠( 17

2、00系列) 低溫丁苯橡膠炭黑母煉膠( 1600系列) 醇烯溶聚橡膠 錫偶聯(lián)溶聚丁苯橡膠 高反式丁苯橡膠 丁苯橡膠 羧基丁苯橡膠 5.3 通用合成橡膠 4 C H 2 C C H 2CH H C H 2 C C H 2 CH Hx y z C H C H ( 2)丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用 宏觀結(jié)構(gòu): 單體比例、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; 微觀結(jié)構(gòu): 順式、反式 - 1,4、 1,2-結(jié)構(gòu)的比例以及 St 和丁 二烯單元的分布等 結(jié)構(gòu) 5.3 通用合成橡膠 5 隨著 St含量增加, Tg升高,模量增加,彈性下降,拉伸 強(qiáng)度先升高后下降,在 St含量為 50%

3、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) 下降,加工性能和抗?jié)窕阅芴岣撸?乳聚 SBR的 St含量為 23.5%時(shí),綜合性能最好。 ( 2)丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能 性能 5.3 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 性較差 生膠強(qiáng)度低,必須加炭黑等增強(qiáng)劑,才具有使 用價(jià)值; 不飽和度比 NR低,雙鍵的反應(yīng)活性也略低于 NR SBR的耐熱性、耐老化性、耐磨性均優(yōu)于 NR; SBR加工性能不如 NR,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 性,是輪胎胎面膠的好材料。 ( 2)丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能 5.3 通用

4、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 及其他橡膠制品。 高 St的 SBR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。 ( 3)丁苯橡膠的應(yīng)用 0 10 20 30 40 50 60 70 80 輪胎工業(yè) 橡膠機(jī)械 其他用途 亞太 北美 西歐5.3 通用合成橡膠 8 2005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 ( 1,2-加成、順式 1,4-加成、 反式 1,4-加成) ( 1)制備和品種 聚丁二烯橡膠 ( butadiene rubber, BR) C H 2 C C H 2CH H x 乳液聚合 BR 溶液聚合 超高

5、順式 BR( 98%) 反式 BR(反式 95%、 室溫為非橡膠態(tài)) 低順式 BR(順式 3540%, Li催化劑) 高順式 BR(順式 9698%, Ni、 Co催化劑) 聚丁二 烯 橡膠 高、中乙烯基 BR( 70%、 3555%) 本體聚合:丁鈉橡膠(已淘汰) 5.3 通用合成橡膠 9 1,2-鍵合(全同、間同、無(wú)規(guī))、 1,4-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 二烯橡膠是由上述幾種結(jié)構(gòu)組成的無(wú)規(guī)共聚物。 如鎳系高順式 BR(也稱 順丁橡膠 )中 1,4-順式結(jié)構(gòu) 97%, 1,4-反式結(jié)構(gòu) 1%, 1,2-結(jié)構(gòu) 2% BR的 Tg 主要取決于分子中乙

6、烯基的含量:含量為 10%, Tg為 -95,含量為 95%, Tg 為 -15;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 3555%時(shí)具 有最好的綜合性能 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 C H 2 C C H 2CH H x 5.3 通用合成橡膠 10 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 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 SBR,特別適于輪胎、鞋底、鞋后跟的制備 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。 吸水性低于 NR和 SBR,可用于制造絕緣電線 模腔內(nèi)流動(dòng)性

7、好,制造中缺膠現(xiàn)象少 與 NR、 SBR相比,順丁橡膠優(yōu)點(diǎn): 5.3 通用合成橡膠 11 拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度低,不耐刺扎和切割; 抗?jié)窕阅懿?,在車速高、路面平滑、濕路面上使?時(shí),輪胎易打滑; 加工性能和粘合性能較差,易脫輥。 順丁橡膠的缺點(diǎn): 順丁橡膠一般 很少單獨(dú)使用 ,都是與其他橡膠并用。 5.3 通用合成橡膠 12 1984年,德國(guó) Nordsiek提出集成橡膠概念; 同年,德國(guó) Nls公司采用 St、異戊二烯( Ip)、丁二烯 ( Bd)作為單體合成出了集成橡膠( SIBR); 1990年,美國(guó) Goodrear橡膠輪胎公司將 SIBR產(chǎn)業(yè)化。 集成橡膠 5.3 通用合成橡膠 13

8、 ( 1)集成橡膠的結(jié)構(gòu) 一般組成: St含量 040%,異戊二烯 Ip含量 1545%, Bd含量 4070%; 序列結(jié)構(gòu):完全無(wú)規(guī)型(一步投料) 嵌段 -無(wú)規(guī)型 (多步投料, PB-( IB均聚)、 PI-( SB無(wú)規(guī)共聚) 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) 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。 5.3 通用合成橡膠 14 ( 2)集成橡膠的性能 優(yōu)異低溫性能( Tg為 -100 ) 丁二烯或異戊二烯均聚 段; 優(yōu)異耐濕滑性能 S-I-B或 S-B共聚段,乙烯基、烯丙基、 苯側(cè)基有利于提高聚合物的抓

9、著能力; 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 末端數(shù)目; 5.3 通用合成橡膠 15 異丁烯和少量異戊二烯( 0.53%)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 合); 1960、 1971年先后實(shí)現(xiàn)氯化 IIR和溴化 IIR的工業(yè) 化 丁基橡膠 ( isobutylene and isoprene rubber, IIR) ( 1)制備和品種 5.3 通用合成橡膠 16 C H 3 C C H 2 C H 2 C C H 2C Hx y C H 3 C H 3 C H 3 C C H 2 C H 3 ( 2)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

10、量少 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, Tm 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) 晶橡膠 5.3 通用合成橡膠 17 氣密性非常好 ,透氣性是 SBR的 1/8, NR的 1/20, BR的 1/30,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 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 橡膠低 1015倍; 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。 ( 3)丁基橡膠的性能與應(yīng)用 5.3 通用合成

11、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 化劑共聚而成; 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。 乙丙橡膠 ( 1)制備和品種 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 C C H 2HC H 2 x y C H 3 C H 2 C C H 2HC H 2 x y C H 3 C H 2 B 第三單體主要有:降冰片烯( ENB)、雙環(huán)戊二烯 ( DCPD)、 1,4-己二烯( HD) 5.3 通用合成橡膠 19 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), 側(cè)鏈帶不飽和基團(tuán)( 12mol%), 三元體系保持二元乙丙橡

12、膠的各 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, 在較寬溫度范圍內(nèi)保持良好的柔 性和彈性; 乙烯含量在 60%左右,綜合性 能最好。 ( 2)乙丙橡膠的結(jié)構(gòu) C C H 2 C HC H 2 C H 2 x y C H C H C H 3 C H 3 C H 2 C H 2 C H C H C H C C H 2HC H 2 C H 2 x y C H C H C H 3 C H 2 C H 2 C H C H C HC H C H C H CC H 2 HC H 2 x y z C H 3 C H 3 C H 2 C H 2 C H C H CC H 2 H 5.3 通用合成橡

13、膠 20 優(yōu)異耐熱性、耐老化性, 120 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 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 順丁橡膠; 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; 缺點(diǎn) :采用硫黃體系硫化速度慢,難與不飽和橡膠并用, 耐燃性、耐油性、氣密性、粘結(jié)性較差。 ( 3)乙丙橡膠的性能與應(yīng)用 應(yīng)用:主要是車窗密封條、散熱器軟管等 5.3 通用合成橡膠 21 以 2-氯 -1,3-丁二烯為原料,采用自由基乳液聚合而成 以反式 1, 4-加成為主,占 8892% 反式結(jié)構(gòu)易于結(jié)晶,結(jié)晶能力大于 NR、順丁和丁

14、基橡膠 硫化和氧化反應(yīng)活性均比 NR、 SBR、丁腈和順丁橡膠低, 耐老化性能比一般不飽和橡膠好得多。 氯丁橡膠( chloroprene rubber, CR) xC H 2C C HC H 2 C l( 1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 5.3 通用合成橡膠 22 xC H 2C C HC H 2 C l ( 2)分類: nC H 2C C HC H 2 C l S x 硫調(diào)型 非硫調(diào)型 專用型:用于膠粘劑及其它特殊用途,多為結(jié)晶 性很大的均聚物或共聚物。 采用硫磺作調(diào)節(jié) 劑,易于交聯(lián), 但儲(chǔ)存穩(wěn)定性差。 采用硫醇作調(diào)節(jié)劑, 硫化速度慢,儲(chǔ)存 穩(wěn)定性好。 氯丁橡膠 5.3 通用合成橡膠 23 所有合成橡膠中密度最大的( 1.231.25); 氯原子存在 極性橡膠; 良好結(jié)晶能力 良好的力學(xué)性能,自增強(qiáng)橡膠; 優(yōu)異耐燃性能和粘結(jié)性能; 耐氧化性能僅次于乙丙和丁基橡膠,耐油性僅次于丁腈 橡膠; 應(yīng)用領(lǐng)域: 阻燃制品、耐油制品、粘合劑等 ( 3)性能用途: 氯丁橡膠( chloroprene rubber, CR) 5.3 通用合成橡膠

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