順丁橡膠（結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠）

順丁橡膠（結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠）

順丁橡膠 （結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠） 次瀏覽 | 2022.09.23 17:07:57 更新 來(lái)源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 順丁橡膠結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠

順丁橡膠是順式1,4-聚丁二烯橡膠的簡(jiǎn)稱,其分子式為（C4H6）n,屬混合物,國(guó)際通用代號(hào)為BR,根據(jù)順丁橡膠順式結(jié)構(gòu)的含量分為高順丁橡膠（順式結(jié)構(gòu)占97%～99%）、中順丁橡膠（順式結(jié)構(gòu)占90%～95%）和低順丁橡膠（順式結(jié)構(gòu)占32%～40%）三種。與天然橡膠和丁苯橡膠相比，硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異，動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少，耐老化性尚好，易與天然橡膠、氯丁橡膠或丁腈橡膠并用。

中文名

順丁橡膠

外文名

cis-polybutadiene

別名

BR

用途

汽車(chē)輪胎、膠管、膠布、制鞋等

全名

順式-1,4-聚丁二烯橡膠

合成

由丁二烯聚合而成

簡(jiǎn)介

【-CH2-CH＝CH-CH2-】　全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠，簡(jiǎn)稱BR。由丁二烯聚合制得的結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠。與天然橡膠和丁苯橡膠相比，硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異，動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少，耐老化性尚好，易與天然橡膠、氯丁橡膠或丁腈橡膠并用。根據(jù)順式1，4含量的不同，順丁橡膠又可分為低順式（順式1，4含量為35％～40％）、中順式(90％左右)和高順式（96％～99％）三類。

高順式順丁橡膠分子間力小，分子量高，因而分子鏈柔性大,玻璃化溫度低（Tg=-110℃），在常溫?zé)o負(fù)荷時(shí)呈無(wú)定形態(tài)，承受外力時(shí)有很高的形變能力，是彈性和耐寒性最好的合成橡膠。且由于分子鏈比較規(guī)整，拉伸時(shí)可以獲得結(jié)晶補(bǔ)強(qiáng)，加入炭黑又可獲得顯著的炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果，是一種綜合性能較好的通用橡膠。

低順式順丁橡膠早由美國(guó)費(fèi)爾斯通輪胎和橡膠公司于1955年開(kāi)發(fā)，1961年投產(chǎn)。催化劑為丁基鋰；中順式順丁橡膠首先由美國(guó)菲利浦石油公司開(kāi)發(fā)(1956)，并于1960年由美國(guó)合成橡膠公司建廠投產(chǎn)，催化劑是四碘化鈦-三烷基鋁;高順式順丁橡膠可用鈷系（一氯二烷基鋁-鈷鹽）和鎳系（環(huán)烷酸鎳-三烷基鋁－三氟化硼乙醚絡(luò)合物）催化劑進(jìn)行生產(chǎn)。鈷系催化劑由意大利蒙特卡蒂尼公司開(kāi)發(fā)并投產(chǎn)（1963），而鎳系催化劑則是由日本合成橡膠公司采用橋石輪胎公司的技術(shù)于1965年工業(yè)化的。目前，有中國(guó)、美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、意大利、加拿大、蘇聯(lián)、聯(lián)邦德國(guó)等15個(gè)國(guó)家生產(chǎn)順丁橡膠，近20個(gè)品種。1980年世界年產(chǎn)量已超過(guò) 1.8Mt，總產(chǎn)量?jī)H次于丁苯橡膠，在合成橡膠中居第二位。

主要用途

順丁橡膠特別適于制汽車(chē)輪胎和耐寒制品，還可以制造緩沖材料以及各種膠鞋、膠布、膠帶和海綿膠等。[2]順丁橡膠存在加工性能較差，生膠有一定冷流傾向等缺點(diǎn)。近年來(lái)，出現(xiàn)的充油順丁橡膠可使上述缺點(diǎn)得到一定程度的改善。但其抗撕裂強(qiáng)度偏低，抗?jié)窕圆缓?，以及粘著性不如天然橡膠和丁苯橡膠，尚有待研究改進(jìn)。

生產(chǎn)方法

順丁橡膠的生產(chǎn)工序包括：催化劑、終止劑和防老劑的配制計(jì)量,丁二烯聚合,膠液凝聚和橡膠的脫水干燥。其聚合幾乎都采用連續(xù)溶液聚合流程，聚合裝置大都用3～5釜串聯(lián)，單釜容積為12～50m。

所用溶劑和所得產(chǎn)物隨催化劑不同而異。

①用丁基鋰為催化劑生產(chǎn)順丁橡膠,多以環(huán)己烷(或己烷)作溶劑。這種聚合體系的催化活性高,工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)容易控制；但所得順丁橡膠的順式1，4含量低，分子量分布窄，不易加工，硫化后的順丁橡膠的物理性能較差，一般只與聚苯乙烯樹(shù)脂混煉作改性樹(shù)脂。

②用鈦或鈷催化體系生產(chǎn)順丁橡膠時(shí)，一般選用苯或甲苯作溶劑，制得順丁橡膠的順式1，4含量高，硫化膠的物理性能類似，不同的是鈦系順丁橡膠的分子量分布窄、冷流傾向大，加工性能也不如鈷系和鎳系順丁橡膠好。

③用鎳系催化劑生產(chǎn)順丁橡膠，芳烴（如苯或甲苯）和脂肪烴（如環(huán)己烷、己烷、庚烷或加氫汽油）均可作為聚合溶劑，而且都能得到高分子量、高順式順丁橡膠，以環(huán)烷酸鎳-三異丁基鋁-三氟化硼乙醚絡(luò)合物作催化劑、以抽余油作溶劑生產(chǎn)順丁橡膠的技術(shù)（我國(guó)生產(chǎn)橡膠的主要技術(shù)方法），中國(guó)自1959年開(kāi)始研究，于1971年建成萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)裝置并投產(chǎn)。

④尚有三種新型催化劑即：稀土催化劑（如環(huán)烷酸稀土－一氯二乙基鋁－三異丁基鋁）、 π－烯丙基氯化鎳催化劑〔如(π-C3H5NiCl)2-四氯苯醌〕和鹵化π－烯丙基鈾催化劑【如(π-C3H5)3UCl-AlRCl2,式中R為乙基】均可制得高順式(96％～99％)的順丁橡膠，而且活性和所得硫化膠的物理性能也好，但由于開(kāi)發(fā)較晚，至80年代中期尚未達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的程度。

順丁橡膠可用傳統(tǒng)的硫磺硫化工藝硫化，其加工性能除混煉時(shí)混合速度慢、輕度脫輥外，其他如膠片平整性和光澤度、焦燒時(shí)間等均與一般通用橡膠類似。

基本性能高順式結(jié)構(gòu)和低順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠

(1)玻璃化溫度很低(-100℃左右)，所以耐低溫性能優(yōu)異；

(2)橡膠彈性高居各生膠之首，生熱性較低；

(3)耐磨耗性能優(yōu)異；

(4)撕裂強(qiáng)度低，易折裂、破碎；

(5)包輥性差，生膠強(qiáng)度和粘合性低，總體加工性能較差；

(6)塑煉效果差。高順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠與低順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠相比，前者回彈性大、生熱低，耐低溫性能優(yōu)異，耐磨耗性優(yōu)異；后者與其它橡膠的相容性較好。

順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠

(1)生膠強(qiáng)度大；

(2)流動(dòng)性好，擠出半成品外觀質(zhì)量好；

(3)壓片時(shí)混煉膠收縮率小，壓延外觀質(zhì)量好；

(4)可制得高硬度制品，制品柔韌性好；(5)耐天候、耐臭氧性好；

(6)透明度高，易制得淺色制品；

(7)具有塑料性質(zhì)，因此溫度對(duì)物理性能的影響較大；

(8)壓縮永久變形大；

(9)流動(dòng)性過(guò)于好，因此半成品成型時(shí)有易產(chǎn)生氣泡的情況。

配方技術(shù)

順丁橡膠單獨(dú)使用的情況幾乎為零，大多與其它橡膠(如天然橡膠、丁苯橡膠)并用。為了充分了解配合劑對(duì)順丁橡膠單獨(dú)使用時(shí)的影響及對(duì)配方設(shè)計(jì)的作用，以下對(duì)主要的配合劑進(jìn)行討論。

炭黑

高順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠配合體系

(1)隨著炭黑結(jié)構(gòu)增高，膠料的門(mén)尼粘度和硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力、生熱性都增大，而扯斷伸長(zhǎng)率和擠出收縮率則減小。

(2)中超耐磨爐黑與高耐磨爐黑相比，含前者的硫化膠的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐磨耗性、門(mén)尼粘度、硬度、生熱性及永久變形都較后者的大，而回彈性和撕裂強(qiáng)度則小。

(3)隨著炭黑用量增加，膠料的門(mén)尼粘度、硬度、定伸應(yīng)力增大，擠出收縮率、扯斷伸長(zhǎng)率、回彈性減小。

(4)根據(jù)炭黑結(jié)構(gòu)和操作油用量不同，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和阿克隆磨耗呈最大值時(shí)有一相應(yīng)的炭黑用量，大于或小于此量則上述三項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)下降。

低順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠配合體系

(1)隨著炭黑用量增加，門(mén)尼粘度、硬度、拉伸強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力、永久變形增大，而耐低溫性能變差。

(2)隨著炭黑用量增加，門(mén)尼焦燒、阿克隆磨耗及回彈性減小。

(3)在特定的炭黑用量下，扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度具有極大值。

(4)在5種炭黑中，粒徑小的與粒徑大的相比，大部分的膠料物理性能都較優(yōu)異，但門(mén)尼粘度高，永久變形、回彈性及耐低溫性能較差。

操作油

高順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠配合體系

(1)作為操作油，高芳烴油、環(huán)烷烴油和鏈烷烴油的效果較好。

(2)對(duì)于淺色橡膠制品配合，最好使用污染性和變色性小的環(huán)烷烴和鏈烷烴油。

(3)操作油特別是高芳烴油，可延緩膠料焦燒時(shí)間。

(4)高芳烴油可減小硫化膠300%定伸應(yīng)力，而錠子油則可增大硫化膠的300%定伸應(yīng)力和硬度。

(5)含鏈烷烴油(石蠟油)硫化膠的耐熱老化性差。

低順式結(jié)構(gòu)順丁橡膠配合體系

(1)含芳烴油膠料的門(mén)尼粘度，高于含環(huán)烷烴油和鏈烷烴油的膠料門(mén)尼粘度。對(duì)于同一類操作油，粘度高的其門(mén)尼粘度值較高。

(2)含芳烴油的橡膠的拉伸特性比含其它油的稍優(yōu)異，但其回彈性差。

(3)含鏈烷烴油的硫化膠耐磨耗性最好，其次是環(huán)烷烴油，而芳烴油最差。

(4)耐低溫性能與操作油的流動(dòng)性和粘度有密切關(guān)系。流動(dòng)性和粘度較低的操作油，其膠料的低溫性能優(yōu)異。

(5)關(guān)于淺色橡膠配方中常用的鏈烷烴油和環(huán)烷烴油，鏈烷烴油的耐日光變色穩(wěn)定性好，而高芳烴油耐日光龜裂性優(yōu)異。

參考資料