《通用合成橡胶》PPT课件.ppt
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1、1丁苯橡胶丁苯橡胶(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;丁二烯和苯乙烯的共聚物,是最早工业化的合成橡胶;2005年,年,SBR约占合成橡胶总产量的约占合成橡胶总产量的37.4,是产量和消,是产量和消耗量最大的合成橡胶胶种。耗量最大的合成橡胶胶种。通用合成橡胶通用合成橡胶聚合方法:乳液聚合(自由基)、溶液聚合(阴离子)聚合方法:乳液聚合(自由基)、溶液聚合(阴离子)(1)制备和品种)制备和品种5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶2乳液聚合丁苯橡胶乳液聚合丁苯橡胶溶液聚合溶液聚合丁苯橡胶丁苯橡胶高温丁苯橡胶(高温丁苯橡胶(1
2、000系列)系列)低温丁苯橡胶(低温丁苯橡胶(1500系列)系列)烷基锂溶聚丁苯橡胶烷基锂溶聚丁苯橡胶高苯乙烯丁苯橡胶高苯乙烯丁苯橡胶低温低温充油丁苯充油丁苯橡胶(橡胶(1700系列)系列)低温丁苯橡胶炭黑母炼胶(低温丁苯橡胶炭黑母炼胶(1600系列)系列)醇烯溶聚橡胶醇烯溶聚橡胶锡偶联溶聚丁苯橡胶锡偶联溶聚丁苯橡胶高反式丁苯橡胶高反式丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶羧基丁苯橡胶羧基丁苯橡胶5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶3(2)丁苯橡胶的结构、性能与应用)丁苯橡胶的结构、性能与应用宏观结构:宏观结构:单体比例、平均分子量、分子量分布、分子结单体比例、平均分子量、分子量分布、分子结构的线性和非
3、线性、凝胶的含量等;构的线性和非线性、凝胶的含量等;微观结构:微观结构:顺式、反式顺式、反式-1,4、1,2-结构的比例以及结构的比例以及 St 和丁和丁二烯单元的分布等二烯单元的分布等结构结构5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶4随着随着St含量增加,含量增加,Tg升高,模量增加,弹性下降,拉伸升高,模量增加,弹性下降,拉伸强度先升高后下降,在强度先升高后下降,在St含量为含量为50%达到最大值;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;下降,加工性能和抗湿滑性能提高;乳聚乳聚SBR的的St
4、含量为含量为23.5%时,综合性能最好。时,综合性能最好。(2)丁苯橡胶的结构、性能)丁苯橡胶的结构、性能性能性能5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶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性较差生胶强度低,必须加炭黑等增强剂,才具有使生胶强度低,必须加炭黑等增强剂,才具有使用价值;用价值;不饱和度比不饱和度比NR低,双键的反应活性也略低于低,双键的反应活性也略低于NRSBR的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于NR;SBR加工性能不如加工性能不如NR,不容易塑炼,对炭黑浸润性差不容易塑炼,对炭黑浸润
5、性差抗湿滑性能好,对路面的抓着力大,且具有一定的耐磨抗湿滑性能好,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。性,是轮胎胎面胶的好材料。(2)丁苯橡胶的结构、性能)丁苯橡胶的结构、性能5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶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。及其他橡胶制品。高高St的的SBR适合制造高硬度质轻的制品,如鞋底、滑冰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。轮、铺地材料、硬质胶管等。(3)丁苯橡胶的应用)丁苯橡胶的应用5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶72005年
6、产量占到合成橡胶产量的年产量占到合成橡胶产量的23聚合方法:乳液聚合、聚合方法:乳液聚合、溶液聚合溶液聚合(1,2-加成、顺式加成、顺式1,4-加成、加成、反式反式1,4-加成)加成)(1)制备和品种)制备和品种聚丁二烯橡胶聚丁二烯橡胶(butadiene rubber,BR)乳液聚合乳液聚合BR溶液聚合溶液聚合超高顺式超高顺式BR(98%)反式反式BR(反式(反式 95%、室温为非橡胶态)室温为非橡胶态)低顺式低顺式BR(顺式(顺式3540%,Li催化剂)催化剂)高顺式高顺式BR(顺式(顺式9698%,Ni、Co催化剂)催化剂)聚丁二聚丁二烯烯 橡胶橡胶高、中乙烯基高、中乙烯基BR(70%、
7、3555%)本体聚合:丁钠橡胶(已淘汰)本体聚合:丁钠橡胶(已淘汰)5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶8q 1,2-键合(全同、间同、无规)键合(全同、间同、无规)、1,4-键合(顺式、反式)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,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。橡胶是由上述几种结构组成的无规共聚物。q 如镍系高顺式如镍系高顺式BR(也称也称顺丁橡胶顺丁橡胶)中)中1,4-顺式结构顺式结构97%,1,4-反式结构反式结构1%,1,2-结构结构2%q BR的的Tg 主要取决于分子中乙烯基的含量:含量为主
8、要取决于分子中乙烯基的含量:含量为10%,Tg为为-95,含量为,含量为95%,Tg 为为-15;随着乙烯基含量增大,;随着乙烯基含量增大,BR耐磨性、弹性、耐寒性变差;乙烯基含量为耐磨性、弹性、耐寒性变差;乙烯基含量为3555%时具时具有最好的综合性能有最好的综合性能q 顺丁橡胶顺丁橡胶分子链柔顺分子链柔顺(2)聚丁二烯的结构、性能和应用)聚丁二烯的结构、性能和应用5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶9q 优异的弹性和耐低温性能:顺丁橡胶是通用橡胶中弹性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和耐寒性最好的q 优异的耐磨性能:与路面的摩擦系数小,耐磨性能优于优异的耐
9、磨性能:与路面的摩擦系数小,耐磨性能优于NR和和SBR,特别适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备特别适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备q 填充性好,对炭黑的浸润能力强,使其较好的分散,有填充性好,对炭黑的浸润能力强,使其较好的分散,有利于降低成本。利于降低成本。q 吸水性低于吸水性低于NR和和SBR,可用于制造绝缘电线可用于制造绝缘电线q模腔内流动性好,制造中缺胶现象少模腔内流动性好,制造中缺胶现象少与与NR、SBR相比,顺丁橡胶优点:相比,顺丁橡胶优点:5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶10q 拉伸强度和撕裂强度低,不耐刺扎和切割;拉伸强度和撕裂强度低,不耐刺扎和切割;q 抗湿滑性能差,在车速高、路
10、面平滑、湿路面上使用抗湿滑性能差,在车速高、路面平滑、湿路面上使用时,轮胎易打滑;时,轮胎易打滑;q 加工性能和粘合性能较差,易脱辊。加工性能和粘合性能较差,易脱辊。顺丁橡胶的缺点:顺丁橡胶的缺点:顺丁橡胶一般顺丁橡胶一般很少单独使用很少单独使用,都是与其他橡胶并用。,都是与其他橡胶并用。5.3 5.3 通用合成橡胶通用合成橡胶111984年,德国年,德国Nordsiek提出集成橡胶概念;提出集成橡胶概念;同年,德国同年,德国Nls公司采用公司采用St、异戊二烯(异戊二烯(Ip)、)、丁二烯丁二烯(Bd)作为单体合成出了集成橡胶(作为单体合成出了集成橡胶(SIBR););1990年,美国年,美
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