厦门大学高分子化学

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1、第九章　合成橡胶SyntheticRubber学习目的与要求掌握丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等的生产技术、性能及应用§9-1　橡胶的分类与性能一、橡胶的类型橡胶是一种在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其原来形状的高分子弹性体。橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶乙丙橡胶丁钠橡胶特种橡胶丁腈橡胶氯丁橡胶氯基橡胶氟橡胶氯醚橡胶硅橡胶聚氨酯橡胶聚硫橡胶丙烯酸酯橡胶§9-1　橡胶的分类与性能二、橡胶的特性橡胶物质的典型特性是玻璃化温度低，具有高弹性。常见橡胶物质的主要性能如教材后的附表所示。三、橡

2、胶的硫化与增强未经硫化的橡胶其大分子是线型或支链型结构，因其制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，使得制品无使用价值。所以橡胶制品必须经过硫化变形网状或体型结构才有实用价值。对橡胶进行适当的硫化，即可以保持橡胶的高弹性，又可以使橡胶具有一定的强度。同时，为了增加制品的硬度、强度、耐磨性和抗撕裂性，而在加工过程中加入惰性填料（如氧化锌、粘土、白垩、重晶石等）和增强填料（如炭黑）等。§9-2　丁苯橡胶丁苯橡胶是由1，3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物，简称SBR，是一种综合性能较好的产量和消耗量最大的通用橡胶。其工业生产方法有乳液聚

3、合法和溶液聚合法，其中主要是采用乳液聚合生产的丁苯橡胶。主要产品有：低温丁苯橡胶、高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。采用溶液聚合生产的丁苯橡胶有烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。下面重点介绍低温丁苯橡胶的生产工艺技术。一、主要原料1、1,3-丁二烯1，3-丁二烯的结构式为：CH2＝CH－CH＝CH21，3-丁二烯是最简单的共轭双烯烃。在常温、常压下为无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜。容易液化，易溶于有机溶剂。相对分子质量为54.09，相对密度0.6211，熔点

4、－108.9℃，沸点－4.5℃。性质活泼，容易发生自聚反应，因此在贮存、运输过程中要加入叔丁邻苯二酚阻聚剂。与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.16%～11.47%（体积）。是合成橡胶、合成树脂等的原料。§9-2　丁苯橡胶1，3-丁二烯主要由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分分离而得。2、苯乙烯参看第八章第二节。二、丁苯橡胶的生产原理与工艺1、聚合原理丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。其反应式与产物结构式为：（x＋y）CH2＝CH－CH＝CH2＋　zCH2＝CH－CH2－CH＝CH－CH2CH2－CH　　CH2－CH－CHC

5、H2§9-2　丁苯橡胶在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。如果采用高温乳液聚合，则其产物大分子链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，乙烯基约占13.7%。2．低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺（1）典型配方原　料　及　辅　助　材　料配方I配方II单　　　　　　　　　　体丁　　　二　　　烯7072苯　　　乙　　　烯3028相　对　分　子　质　量　调　节　剂叔　十　烷　基　硫　醇0.200.16介　　　　　　　　　　质水200195乳　　　　　化　　　　　剂歧　化　松　香　酸　钢4.54.62烷　基

6、　芳　基　磺　酸　钠0.15－引发剂体系过　　氧　　化　　物过　氧　化　氢　对　孟　烷0.080.06-0.12活　　化　　剂还　原　剂硫　　　酸　　　亚　　　铁0.050.01雕　　　白　　　粉0.150.04-0.10螯　合　剂E　D　T　A0.0350.01-0.025缓　　　　　冲　　　　　剂磷　　　酸　　　钠0.080.24-0.45反　　　　应　　　　条　　　　件聚　　合　　温　　度，55转　　化　　率，%6060聚　　合　　时　　间，h7-127-10§9-2　丁苯橡胶（2）条件确定分散介质一般以水为分散介质。要求必须采用去离子水，

7、以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。用量一般为单体量的60%～300%，水量多少体系的稳定性和传热都有影响，水量少，乳液稳定性差，不利于传热；尤其在低温下聚合这种影响更大，因此，低温乳液聚合生产丁苯橡胶要求乳液的浓度低一些为好，一般控制单体与水的比值为1∶1.05～1∶1.8（物质的量的比），而高温乳液聚合则为1∶2.0～1∶2.5。单体纯度丁二烯的纯度＞99%。对于由丁烷、丁烯氧化脱氢制得的丁二烯中丁烯含量≯1.5%，硫化物≯0.01%，羰基化合物≯0.006%；对于石油裂解得到的丁二烯中炔烃的含量≯0.002%，以防止交联增加丁苯橡胶的门尼粘度

8、。阻聚剂低于0.001%时对聚合没有明显影响，当高于0.01%时，要用浓度为10%～15%的NaOH溶液于30℃进行洗涤除去。苯乙烯的纯