高分子材料教材 4.3 大品种特种橡胶

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1、第四章橡胶和弹性体材料第三节大品种特种橡胶3.1丁基橡胶（IIR）3.2乙丙橡胶（EPM、EPDM）3.3氯丁橡胶（CR）3.1丁基橡胶<一>定义与合成方法丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯的共聚物。英文名称（isobutyleneisoprenerubber,缩写IIR）。丁基橡胶是在低温下（-100～-90oC）下，通过阳离子聚合机理得到的。IIR在1943年开始工业化生产。我国从70年代就开始引进，但直到2003年左右才在燕山石化工业化生产成功。丁基橡胶（IIR）通用丁基橡胶（不饱和度0.1～3.3％mol）卤化丁基氯化丁基（CIIR）溴化丁基（BIIR）<二>I

2、IR的结构性能特点（重点）1.IIR橡胶在主链上含有少量的异戊二烯——通常100个碳原子才有一个双键。饱和度很高。优点耐热性高——可短期在200oC使用。耐气候性优良耐O3性优良——是通用橡胶的10倍以上。缺点——交联速度慢。2.聚异丁烯段规整、对称性高——结晶性橡胶。也具有拉伸诱导结晶的现象，纯胶强度高（14～21MPa）。3.异丁烯主链上多而密集的侧甲基，填补了分子链间的孔隙——IIR耐透气性和耐透水性优异。4.异丁烯主链上多而密集的侧甲基，导致分子链在相对运动时，内摩擦大、内耗高——适合用于阻尼减震材料。5.IIR的自黏性和互黏性差，与其它通用橡胶相容性低——

3、通过卤化的方法提高黏结性（卤素含量1～2％）。<三>IIR的应用利用IIR的高气密性——充气轮胎的内胎；使用卤化IIR制造无内胎子午线轮胎的气密层。利用IIR的耐透水性——防水卷材，电气制品；利用IIR的高耐热性——耐热运输带；利用IIR的高阻尼性——减震、吸振制品。3.2乙丙橡胶<一>定义与合成乙丙橡胶是乙烯与丙烯在齐格勒—纳塔型催化剂催化下的无规共聚物。根据是否加入第三种双烯类共聚单体分为：二元乙丙橡胶（英文ethylene-propylene-monomer,缩写EPM）和三元乙丙橡胶（英文ethylene-propylene-diene-monomer,缩写

4、EPDM）。<二>乙丙橡胶的结构特点（重点）1.高饱和性二元乙丙全饱和结构三元乙丙主链饱和，带有少量（1~2%mol)的不饱和侧基。2.乙烯丙烯比例由于乙烯与丙烯无规共聚，破坏了各自的规整性，乙丙橡胶是非结晶性橡胶。分子链间作用力小，且无大侧基——乙丙橡胶具有较高的柔性和弹性。为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶，乙烯的含量>50％mol。当乙烯含量>70％mol时，乙烯链段开始结晶，耐寒性和加工性能变差。乙丙橡胶中的乙烯含量一般在60％mol左右。3.分子量和分子量分布分子量提高，生胶、混炼胶、硫化胶的强度、回弹性、硬度提高；加工性能下降。乙丙橡胶的分子量分布指数在3～

5、5的范围。分子量分布窄有利于提高乙丙橡胶的力学性能；分子量分布宽，小分子量的部分对改善加工性能有利。4.双烯单体的用量和比例只用乙烯和丙稀工聚得到的EPM，不能用硫磺交联；通过加入双烯类第三单体共聚，使侧链上具有可以和硫磺交联的双键。随双烯类单体用量提高，交联速度和交联密度提高，硫化胶料的弹性提高、伸长率下降。双烯类单体的种类对了硫化速度和最终的性能都有影响。<三>乙丙橡胶的性能特点（重点）乙丙橡胶是饱和的非极性的分子主链——优点：1.具有高耐热性：超过IIR是通用和大品种特种橡胶中耐热性最高的，可长期在120oC下使用，超过150oC可短期使用。2.突出的耐候性和

6、耐O3性：优于IIR和CR。3.耐化学腐蚀性好：长期与极性溶剂和酸碱接触，性能变化小。4.弹性和耐低温性好：仅次于NR和BR。5.电绝缘性好：主要是EPR吸水率低。6.耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良。乙丙橡胶的性能缺点：1.双键含量低——硫化速度慢，与不饱和橡胶并用时，共硫化困难。2.加工性能不好，自粘和互粘性差。3.耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。<四>乙丙橡胶应用优异耐候性——汽车车窗密封条；耐热水性——汽车发动机散热器软管；耐O3性——与其它二烯类橡胶并用做轮胎胎侧和内胎。耐候、耐水性——高级防水卷材。电绝缘性——电缆护套及绝缘材料耐热性——耐热物料输送带。热

7、塑性树脂（如PP）的增韧改性剂。3.3氯丁橡胶<一>定义与分类由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而来的橡胶。英文为：chloroprenerubber，缩写CR）。按特性和用途分类通用型氯丁橡胶专用型氯丁橡胶氯丁胶乳硫调节型（G）型非硫调节型（W）型<二>CR的结构特点(重点）1.硫调节型与非硫调节型硫调型（G型）X＝2～6；n=80~100非硫调型（W型）G型分子间的S－S键容易在一定的条件下发生断裂，储存稳定性不好。在混炼加工过程中也容易断裂，分子量大幅度改变，加工条件不好控制。但G型S—S断裂后产生S—H是CR交联的促进剂。2.C—Cl与C=C的p－