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1、2.4 丁基橡胶丁基橡胶2.4.1 2.4.1 定义与分类定义与分类n n丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯的共聚物。英文名称（isobutylene isoprene rubber, 缩写IIRIIR）。n n丁基橡胶是在低温下（-100-90oC）下，通过阳离子聚合阳离子聚合机理得到的。n nIIR在19431943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（丁基橡胶（丁基橡胶（丁基橡胶（IIRIIRIIRIIR）通用丁基通用丁基橡胶（不饱和度0.13.3mol）卤化丁基卤化丁基氯化丁基氯化丁基（CIIR）溴化丁基溴化丁基（BIIR）2
2、.4.2 IIR的结构性能特点（重点）的结构性能特点（重点）1. 1. IIRIIR橡橡胶胶在在主主链链上上含含有有少少量量的的异异戊戊二二烯烯通通常常100100个个碳碳原原子子才才有有一一个个双双键键。饱和度很高饱和度很高饱和度很高饱和度很高。优点优点优点优点耐耐耐耐热热热热性性性性高高高高可可长长期期在在120120o oC C使用。使用。耐气候性优良耐气候性优良耐气候性优良耐气候性优良耐耐耐耐OO3 3性性性性优优优优良良良良是是通通用用橡橡胶的胶的1010倍以上。倍以上。缺点缺点缺点缺点交联速度慢。交联速度慢。交联速度慢。交联速度慢。2. 2. 聚异丁烯段规整、对称性高聚异丁烯段规整
3、、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（1421MPa）。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IIRIIR耐透气性和耐耐透气性和耐透水性优异透水性优异。4.4.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适合用于阻尼减震材料。5. IIR5. IIR的自黏性和互黏性差的自黏性和互黏性差，与其它通用橡胶相容性低通过卤化卤化的方法提高黏结性（卤素含量卤素含量1 12 2）。2.4.3丁基橡胶的应用n n（1 1）轮胎的内胎或者气密层）轮胎的内胎或者气密层利用利用IIRIIR的高气密性的高气密性内胎内胎垫带垫带
4、垫带垫带n n无内胎轮胎的气密层：无内胎轮胎的气密层： 要提高该层与轮胎其它部要提高该层与轮胎其它部件的粘合，使用的是卤化件的粘合，使用的是卤化丁基橡胶。丁基橡胶。n n医用橡胶塞医用橡胶塞n n防水防水卷材卷材n n利用利用IIRIIR的高耐热性的高耐热性耐热运输带；耐热运输带；n n利用利用IIRIIR的高阻尼性的高阻尼性减震、吸振制品。减震、吸振制品。2.5 氯丁橡胶氯丁橡胶2.5.12.5.1定义与分类定义与分类由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合乳液自由基聚合而来的橡胶。英文为：chloroprenerubber，缩写CR）。按特性和用按特性和用途分类途分类通用型通用型通用型通用
5、型氯氯丁橡胶丁橡胶专用型专用型专用型专用型氯氯丁橡胶丁橡胶氯丁胶乳氯丁胶乳硫硫调节型（调节型（G G）型型非硫调节型（非硫调节型（WW）型型2.5.2 CR2.5.2 CR的结构特点的结构特点( (重点）重点）1.硫调节型与非硫调节型硫调节型与非硫调节型硫硫调型（调型（G型）型）X X2 26 6；n=80100n=80100非硫调非硫调型（型（W型）型）G G型型分分子子间间的的S SS S键键容容易易在在一一定定的的条条件件下下发发生生断断裂裂，储储储储存存存存稳稳稳稳定定定定性性性性不不不不好好好好。在在混混炼炼加加工工过过程程中中也也容容易易断断裂裂，分子量大幅度改变，分子量大幅度改变
6、，加工条件不好控制加工条件不好控制加工条件不好控制加工条件不好控制。但但G G型型SSSS断裂后产生断裂后产生SHSH是是CRCR交联的交联的促进剂促进剂促进剂促进剂。2. CCl与与C=C的的p共扼共扼 共扼结构改变了C=C双键的电子云分布状电子云分布状态态，使反应活性降低。CRCR不能用硫磺进不能用硫磺进行硫化行硫化。CRCR的的耐耐热热和和耐耐老老化化性性比比一一般般不不饱饱和和橡橡胶胶好好得得多多，但但低低于于IIRIIR和和EPMEPM、EPDMEPDM。3. 3. 聚氯丁二烯的分子异构化结构聚氯丁二烯的分子异构化结构n n分子结构中有反式1,4、顺式1,4和1,2和3，4结构。88
7、889292的反的反1,41,4结构结构7 71212的顺的顺1,41,4结构结构1,21,2加成结构加成结构3,43,4加成结构加成结构1 15 5n n高反1,4结构结结晶晶性性不不饱饱和和极极性性橡橡胶胶，结晶的能力高于NR、BR、IIR（Cl增大了分子间作用力）。n n1，2结构中的叔烯丙基氯是可进行交联反应的活性点金金属属氧氧化化物物交交联联（ZnOZnO和和MgOMgO）。2.5.3 CR的性能特点（重点）的性能特点（重点）n n结晶性橡胶纯胶强度高，交联纯胶的强度略高于交联纯NR。n n弹性低、动态内耗大、耐寒性差。n n含有大量Cl取代基团阻燃性阻燃性、耐耐烷烃油烷烃油好、黏和
8、强度高、但电绝缘性差。n nCCl和CC的共扼耐热性、耐候性和耐O3性优异，但低于IIR和EPDM。2.5.4 CR的的主要应用主要应用n nCR主要应用于阻燃阻燃、耐油耐油、耐天候耐天候制品和黏合剂黏合剂。n n耐热、阻燃运输带。n n耐油、耐化学腐蚀的胶管。n n电线、电缆的外层胶外层胶。n n门窗密封条。n n公路路面添缝材料、桥梁支座的橡胶垫。2.6 乙丙橡胶乙丙橡胶n n2.6.12.6.1定义与品种定义与品种n n2.6.22.6.2结构结构( (重点重点) )n n2.6.32.6.3性能性能( (重点重点) )n n2.6.42.6.4应用应用2.6.1 定义和品种定义和品种n
9、 n乙丙橡胶是乙烯与丙烯在齐齐格格勒勒纳纳塔塔型催化剂催化下的无规共聚物无规共聚物。n n根据是否加入第三种双烯类共聚单体分为：二二元元乙乙丙丙橡胶（英文ethylene-propylene-monomer, 缩写EPM）和三三元元乙乙丙丙橡胶（英文ethylene-propylene-diene-monomer,缩写EPDM）。 乙丙橡胶的结构特点（重点）乙丙橡胶的结构特点（重点）1. 高饱和性高饱和性二元乙丙全饱和结构二元乙丙全饱和结构三元三元乙丙主链饱和，带有乙丙主链饱和，带有少量（少量（12%mol)的不饱和的不饱和侧基。侧基。2. 乙烯丙烯比例乙烯丙烯比例n n由于乙烯与丙烯无规共聚
10、无规共聚，破坏了各自的规整性，乙丙橡胶是非结晶性橡胶(或有少量结晶）。分子链间作用力小，且无大侧基乙丙橡胶具有较高的柔性柔性和弹性和弹性。n n为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶，乙烯的含量50mol。n n当乙烯含量70mol时，乙烯链段开始结晶，耐寒性和加工性能变差。n n乙丙橡胶中的乙烯含量一般在60mol左右。3. 3. 分子量和分子量分布分子量和分子量分布n n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。n n乙丙橡胶的分子量分布指数在35的范围。n n分子量分布窄有利于提高乙丙橡胶的力学性能；n n分子量分布宽，小分子量的部分对改善加工性能有利。对对物物理理
11、性性能能的的首首要要影影响响对物理和加工性能的次对物理和加工性能的次要影响要影响门尼粘度门尼粘度 升高升高生胶强度生胶强度 升高升高交联密度交联密度 升高升高加工和分散性加工和分散性 下降下降填充量填充量 升高升高模量模量 升高升高伸长率伸长率 下降下降压缩变形压缩变形 下降下降分子量增高对性能的影响分子量增高对性能的影响分子量增高对性能的影响分子量增高对性能的影响4. 4. 双烯单体的用量和比例双烯单体的用量和比例n n只用乙烯和丙稀工聚得到的EPM，不能用硫磺交联；n n通过加入双烯类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。n n随双烯类单体用量提高，交联速度和交联密度提高，
12、硫化胶料的弹性提高、伸长率下降。n n双烯类单体的种类双烯类单体的种类对硫化速度和最终的性能都有影响。第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响 乙丙橡胶的性能特点（重点）乙丙橡胶的性能特点（重点） 乙丙橡胶是饱和饱和的非极性非极性的分子主链优点优点：1.1. 具具有有高高耐耐热热性性：超过IIR是通用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。几种橡胶在氮气中的热失重几种橡胶在氮气中的热失重几种橡胶在氮气中的热失重几种橡胶在氮气中的热失重 二元乙丙橡胶和三元乙丙橡
13、胶二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶在在在在150150150150的热老化性能对比的热老化性能对比的热老化性能对比的热老化性能对比 2. 突出的耐候性和耐突出的耐候性和耐O3性性：优于IIR和CR。乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶耐臭氧性能的对比耐臭氧性能的对比耐臭氧性能的对比耐臭氧性能的对比 3. 3. 耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性好好：长期与极性溶剂和酸碱接触，性能变化小。4.4.弹性和耐低温性好弹性和耐低温性好：仅次于NR和BR。5.5.电绝缘性好电绝缘性好：主要是E
14、PR吸水率低。6.6.耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良。n n乙丙橡胶的性能缺点乙丙橡胶的性能缺点乙丙橡胶的性能缺点乙丙橡胶的性能缺点：1.1.1.1. 双键含量低双键含量低硫化速度慢硫化速度慢硫化速度慢硫化速度慢，与不饱和橡胶并，与不饱和橡胶并用时，共硫化困难。用时，共硫化困难。2.2.2.2. 加工性能不好，自粘和互粘性差。加工性能不好，自粘和互粘性差。3.3.3.3. 耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。但耐极但耐极性油，如磷酸酯类液压油。性油，如磷酸酯类液压油。 乙丙橡胶应用乙丙橡胶应用n n优异耐候性汽车车窗密封条；n n耐热水
15、性汽车发动机散热器软管；n n耐O3性与其它二烯类橡胶并用做轮胎胎侧和内胎。n n耐候、耐水性高级防水卷材。n n电绝缘性电缆护套及绝缘材料n n耐热性耐热物料输送带。n n热塑性树脂（如PP）的增韧改性剂。2.7 丁腈橡胶丁腈橡胶n n定义与品种n n结构与性能的关系(重点)n n性能特点(重点)n n应用n n氢化丁腈橡胶(重点) 定义与品种定义与品种定义与品种定义与品种 通过通过丁二烯丁二烯丁二烯丁二烯和和丙烯腈丙烯腈丙烯腈丙烯腈单体单体乳液自由基聚合乳液自由基聚合乳液自由基聚合乳液自由基聚合而而制得的高分子弹性体。英文：制得的高分子弹性体。英文：nitrilenitrile-butad
16、iene -butadiene rubber, rubber, 缩写缩写NBRNBRNBRNBR。是在耐油橡胶中用量最大的一种是在耐油橡胶中用量最大的一种是在耐油橡胶中用量最大的一种是在耐油橡胶中用量最大的一种。 NBR的结构和性能关系（重点）的结构和性能关系（重点）非结晶性的极性不饱和橡胶非结晶性的极性不饱和橡胶1. 1. 丙烯腈的含量丙烯腈的含量对NBR性能有极大的影响n n丙烯腈含量增多：n n生胶可塑度提高，加工性能会改善；n n硬度、定伸应力、拉伸强度、耐磨性提高；n n耐油性、耐热性、耐化学药品性提高；n n气密性提高，当丙烯腈含量超过40，气密性与IIR相当；n n弹性、耐寒性下
17、降。共聚物组成共聚物组成(丙烯腈含量丙烯腈含量)对丁腈橡胶性能的影响对丁腈橡胶性能的影响ACN含含量量耐耐热热性性耐耐臭臭氧氧老老化化溶溶解解度度参参数数玻玻璃璃化化温温度度耐耐油油性性气气密密性性抗抗静静电电性性强强度度耐耐磨磨性性密密度度常常温温硬硬度度加加工工生生热热量量耐耐压压缩缩变变形形弹弹性性低低温温性性能能绝绝缘缘性性包包辊辊性性高高低低ACN含量对含量对NBRNBR的压缩永久变形、脆性温度、弹性和硬度的影响的压缩永久变形、脆性温度、弹性和硬度的影响 2. 2. 丁二烯链段的微观结构丁二烯链段的微观结构n nNBR中反1,4结构的含量超过8080；而顺1,4和1，2结构的量都不超
18、过10。n n但由于无规共聚，NBR是非结晶性橡胶是非结晶性橡胶。n n顺1,4结构增大，提高弹性和耐寒性；n n1,2结构导致支化和交联，容易生成凝胶，应尽量减少。1 1，2 2结构结构结构结构顺顺顺顺1 1，4 4结构结构结构结构反反反反1 1，4 4结构结构结构结构3. 分子量与分子量分布分子量与分子量分布n n分子量大强度高，弹性大，但加工性差；n n分子量小强度小，弹性小，但加工性好；n n适当的分子量分布可兼顾高性能和加工性n nNBR分子结构与性能的关系 NBR的性能（重点）的性能（重点）优点：优点：A.A.优异的耐油性能。优异的耐油性能。耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和丙烯耐油性
19、仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和丙烯酸酯橡胶酸酯橡胶 。B.B.良好的耐热、耐臭氧、耐老化性能。良好的耐热、耐臭氧、耐老化性能。( (与与NRNR、SBRSBR、BR)BR)缺点：缺点：A.A.低温性能较差。低温性能较差。B.B.电绝缘性差。电绝缘性差。( (比比CRCR差，体积电阻率差，体积电阻率101010121012.cm ).cm )C.C.生胶强度低。生胶强度低。( (必须用必须用CBCB、白炭黑增强、白炭黑增强) )ACN含量与丁腈橡胶在含量与丁腈橡胶在ASTM No.2油中的油中的溶胀及溶胀及Tg的关系的关系 橡胶材料的耐热性橡胶材料的耐热性和耐油性和耐油性 应用应用n nNBR广泛应用
20、于耐油制品接触油的胶管、印刷胶辊、密封垫圈、飞机油箱衬里等。n n抗静电制品n nNBR/PVC共混改性 一种特殊一种特殊NBRHNBR1. 定义定义通过加氢反应，是主链通过加氢反应，是主链通过加氢反应，是主链通过加氢反应，是主链饱和度提高。饱和度提高。饱和度提高。饱和度提高。饱和度为饱和度为8099氢化丁腈的英文名称为HydrogenatedNitrileButadieneRubber, HNBR。2. HNBR2. HNBR的结构性能特点的结构性能特点n n丁二烯链段转变成PE段HNBR是（拉伸）（拉伸）结晶性橡胶结晶性橡胶，强度明显高于NBR。n n主链饱和度提高主链饱和度提高耐热性、耐臭氧、耐H2S、耐老化性能明显提高。3. HNBR的应用的应用n nHNBR价格昂贵，目前市场价为350元/kg。n n主要用于：石油深井开采石油深井开采和汽车耐高温、汽车耐高温、耐油配件耐油配件。作业作业n n从分子结构分析比较二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶的性能特点？（强度、回弹性、动态内耗、耐寒性、气密性、耐油性、耐热性及耐O3性）n n试述丁腈橡胶结合丙烯腈含量的增加对其性能带来的优缺点？
