橡胶的分类与性能

《橡胶的分类与性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶的分类与性能（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第九章合成橡胶第一节 橡胶的分类与性能一、橡胶的类型 橡胶:是一种高分子弹性体，它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。分类：1.从橡胶的来源分两大类 天然橡胶：由橡胶树中取得，经采集、凝聚、洗涤、枯燥等过程即得。 合成橡胶：由小分子化合物聚合而得，一般分为通用橡胶和特种橡胶2. 根据合成橡胶的用途分为通用橡胶、特种橡胶二、橡胶的特性玻璃化温度低，具有高弹性三、橡胶的硫化与增强 未硫化：大分子是线型或支链型构造，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。橡胶制品必须经过硫化形成网状或体型构造才有实用价值。 对橡胶进展适当的

2、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，而在加工过程中参 加惰性填料如氧化锌、粘土、白垩、重晶石等和增强填料如炭黑等。第二节 丁苯橡胶丁苯橡胶SBR：是由1, 3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物。工业生产方法：1乳液聚合法-主要采用 品种：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。2.溶液聚合法 品种：烷基锂引发、醇烯络合物引发、锡偶联、高反式等丁 苯橡胶。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-丁二烯构造式：CH2二CH-CH二CH2,最

3、简单的共轭双烯烃物性：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。 来源：由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分别离而得。2.苯乙烯构造式：CH2 二 CH- 物性：无色或微黄色易燃液体，有芳香气味和强折射性。二、原理与工艺1. 聚合原理 在乳液中按自由基共聚合反响机理进展聚合反响。2. 低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺1典型配方2条件确定 分散介质：去离子水，以保证乳液的稳定和聚合产物的质量。用量：单体量的60%300%,水量多少对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；一般控制单体与水 的比值为1 : 1.051 : 1.8物质量的比 单体纯度：丁二烯的纯度99

4、%苯乙烯的纯度99%，且不含二乙烯基苯。 聚合温度：与聚合采用的引发剂体系有关。低温T氧化-复原引发体系T冷丁苯橡胶高温TK2S2O8引发剂T反响温度为50C。热丁苯橡胶,低温产2 2 8物比高温产物的性能好。 转化率与聚合时间：控制转化率：60% - 70%，多控制在60%左右。 目的：为了防止高转化下发生的支化、交联反响，3低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程聚合反响的终点：根据门尼粘度和单体转化率来控制转化率-是根据取样测定固体含量来计算，门尼粘度T是根据产品指标要XX际取样测定来确定。总过程：原料准备、聚合过程、单体回收、别离、后处理等。聚合设备：多组串联釜8-10台 目的：提高反响能力，

5、调节相对分子质量方便 搅拌形式：筐式传热:-10C冷冻盐水 终止釜：加终止剂控制转化率 单体回收：胶乳中 40%未反响的单体，循环使用。 聚合釜的传热问题工业采用：聚合釜内安装垂直管式氨蒸发器的方法进展冷却。 聚合釜搅拌器转速：105-12 0r/min。 单体回收：在闪蒸过程中，为防止胶乳液沸腾产生大量气泡，需要参加硅油 或聚乙二醇等消泡剂，并采用卧式闪蒸槽以增大蒸发面积。在脱苯乙烯塔中容易产生凝集物而造成堵塞筛板降低蒸馏效率，因此要定期清洗粘附在器壁上聚合物。为了防止在回收系统产生爆聚物，而采用药剂处理或参加亚硝酸钠、碘、硝酸等抑制 剂。三、丁苯橡胶的构造、性能及用途1.构造不饱和烯烃高聚

6、物，玻璃化温度取决于苯乙烯均聚物的含量。物理机械性能。2.丁苯橡胶的性能1缺点： 强度低，需要参加高活性补强剂前方可使用；热撕裂性能差。2优点：耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性等均比天然橡胶好。3丁苯橡胶的用途按国际合成橡胶生产协会IISRP的规定六大丁苯橡胶系列：1000 系列高温乳聚丁苯胶1100 系列高温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶1500系列低温乳聚丁苯胶-为主1600 系列低温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶1700 系列低温乳聚充油丁苯胶1800 系列低温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶用途：轮胎工业、汽车零件、工业制品、电线和电缆包皮、胶管和胶甘土坐鞋等。第三节 顺丁橡胶顺丁橡胶BR：以13-丁二烯为单体，经配

7、位聚合而得到的高顺式聚丁二烯高分子弹性体。一、主要原料1.单体单体 1，3-丁二烯2.引发剂Li系T组成简单，活性高、用量少，易控制，加工性能差。Ti系十产物为线型构造，Rp快，相对分子质量分布窄，加工性能不好。Co系支化度高较好，顺式含量高，相对分子质量分布较宽，易于加工。Ni系一 可提咼单体浓度和聚合温度，国内多采用。Ni系引发剂组成：主引发剂环烷酸镍Ni(OOCR)2助引发剂-三异丁基铝AI(i-C4H9)3,外观浅黄透明，无悬浮物第三组分三氟化硼乙醚络合物bf3oc2h53. 溶剂溶剂：苯、甲苯、甲苯-庚烷、溶剂油简称C6油或抽余油等6要求是馏程 6090C。，碘值 0.2g/100g

8、，水值 20mg/kg。影响：造成聚合体系的粘度不同，影响传热、搅拌、回收、生产能力等。4. 其他终止剂：乙醇纯度95%，含水5%,恒沸点78.2C,相对密度0.81 防老剂：2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚简称264熔点6971C,游离甲酚 0.04%，灰分 0.03%,油溶性合格。二、原理与工艺1. 聚合原理与方法配位聚合采用连续式溶液聚合法2. 顺丁橡胶生产工艺1生产工艺配方与聚合条件工艺配方；丁油浓度 1215g/ml镍/丁W2.0x10-5铝/丁Wl.OxlO-4硼/丁W2.0X10-4铝/硼0.25醇/铝 6铝/镍 38防老剂/丁 0.79%1.0%聚合温度：首釜 95C。，末釜10

9、0C聚合压力:0.45Mpa转化率：85%收率：95%每吨胶消耗丁二烯： 1.045t 聚合条件确实定1/单体浓度门尼粘度是生产控制的主要指标，一般控制在45505 左右。2/引发剂的陈化方式-引发剂的活性有很大影响陈化方式：三元陈化Ni、B、Al分别配制成溶液，再按一定次序参加 双二元陈化-将Al分成一半，分别与Ni、Al组分混合陈化 稀硼单加T将Ni、Al混合陈化，B配制成溶液后直接参加聚合釜 T应用最多一种方式3/溶剂的选择 甲苯的溶解能力最好，但搅拌不利。生产中选择：溶剂油为溶剂 优点：本钱低，来源丰富，毒性小，易别离回收。 缺点；溶解性能不好，易产生挂胶。4/聚合温度控制现象：丁二烯

10、聚合反响的反响热为1381.38kJ/kg,如不及时排除将会影 响产物的质量，甚至造成生产事故。控制方法：采用传热面积大的聚合釜高径比大，除夹套外可安装内 冷管。生产中在釜顶充冷油来带走反响热。2溶液聚合生产顺丁橡胶工艺 工艺过程：原料精制、引发剂配制、聚合、回收、凝聚、后处理等 原料精制目的：出去杂质，确保催化剂活性，保证产品质量1/单体精制2/抽余油3/催化剂 聚合四釜串联料各停留1小时 终止釜：加终止剂乙醇，防老剂 2，6，4 内有搅拌首釜-偏框式，其它-螺带式 凝聚釜-除溶剂油 后处理：顺丁胶指标ML455顺式含量 95%以上凝胶含量 1%灰分 95%挥发分1%门尼黏度ML：是表征其物

11、理性能和加工性能的综合指标，其数值 与相对分子质量、相对分子质量分布、凝胶含量来 决定。3主要工艺指标生成干胶的质量转化率二 加入丁二烯的质量x%首釜：x=4050%过高易产生挂胶，过低2、3 釜催化活性有限，使末釜达不到85%末釜：x=85%4生产中存在的问题 黏度：限制生产能力-溶液聚合的难点随反响进展，溶液中聚合物浓度不断提高，溶液黏度不断增加，将给传热与搅拌带来困难，直接限制生产能力。 挂胶-普遍性问题危害：挂胶发生在搅拌轴、釜壁上及管道内壁，严重影响聚合，甚至 停车。解决方法：1/提高原料的纯度，减少催化剂用量2/控制铝/硼比为 0.30.7在保证反响的前提下，尽量降低比例来减少凝胶

12、量 3/严格控制首釜转化率 40-50% 4/人工清釜或涂防挂胶剂产生原因：1/与催化剂用量有关，特别是铝/硼比铝/硼f,挂胶严重。2/与温度有关，Tf,挂胶严重。3/与催化剂分布有关。4/与聚合釜构造有关。二、顺丁橡胶的构造、性能及用途1.构造；顺丁橡胶顺式1, 4 含量为9698%,属于高顺式丁二烯橡胶,其分子构造比拟 规整,主链上无取代基,分子间作用力小,分子长而细,分子中有大量的可发生内 旋转的 CC 单键,使分子十分“柔软。特性。2.优点：1高弹性2滞后损失和生热小 对于使用时反复变形,且传热性差的轮胎使用寿命具有一定好处。3低温性能好玻璃化温度低，-105C。左右，胎面在寒带地区仍

13、可保持较好使用性能。4耐磨性能优异对于需耐磨的橡胶制品,如轮胎、鞋底、鞋后跟等,特别适用。5耐屈挠性优异耐动态裂生成性能良好。6填充性好 可填充更多的操作油和补强填料，有较强的炭黑润湿能力，可使炭黑较好的 分散，因而可保持较好的胶料性能，有利于降低胶料本钱。7混炼时抗破碎能力强 门尼粘度下降的幅度比天然橡胶小得多，比丁苯橡胶也小，因此在需要延长 混炼时间时，对胶料的口型膨胀及压出速度几乎无影响。8与其他弹性体的相容性好9模内流动性好10吸水性低2.缺点1拉伸强度与撕裂强度较低 表现多不耐刺，较易刮伤。2抗湿滑性不良车速高、路面平滑或湿路面上使用时，易造成轮胎打滑。 用于胎面时，使用至中后期易出

14、现花纹块崩掉的现象。3加工性能欠佳温度高时易产生脱辊现象。4粘性较差需参加增粘剂，否那么胎体胶料压延时帘布易出现“露白现象。5较易冷流3. 顺丁橡胶的用途 用于：制造轮胎中的胎面胶和胎侧胶，约占80%以上； 自行车外胎、鞋底、输送带覆盖胶、电线绝缘胶料、胶管、体育用品高 尔夫球、胶布、腻子、涂漆、漆布等。第四节 异戊橡胶异戊橡胶IR：是以异戊二烯为单体经过配位聚合而得到的聚顺 1，4-异戊二烯弹性体的简 称，又称为“合成天然橡胶。是世界上次于丁苯橡胶、顺丁橡胶而居于第三位的合成橡胶。一、主要原料1单体异戊二烯的构造式为：CH2二C-CH二CH2CH3异戊二烯具有活泼的共轭双键，可以进展取代、加成、成环和聚合反响。在存 放过程中，有少量氧存在下，受光或热的作用，可以生成二聚体用过氧化物，因此 贮存时要参加 0.005%以上的叔丁基邻苯二酚或对苯二酚等阻聚剂，但在聚合前要用 蒸馏或洗涤的方法除去。2引发剂体系主要有： Ti 系TiCl4和 AlRj2Li 系LiC4H93有机酸稀土盐三元引发体系如Ln(naph)3-Al(C2H5)3-Al(C2H5)2Cl和 Nd(RCOO)3-Al(C2H5)3-Al2(C2H5)3Cl3。