順丁橡膠理化性質(zhì)與質(zhì)量指標.doc

順丁橡膠理化性質(zhì)與質(zhì)量指標1.1 順丁橡膠的基本概念順式-1,4-聚丁二烯橡膠簡稱順丁橡膠、順丁膠，又稱順式聚丁二烯橡膠、聚丁二烯橡膠； 英文名：polybutadiene rubber、Poly(butadiene)； 簡 稱：BR；分子式：(C4H6)n；分子量：54.0904；CAS號：9003-17-2；結(jié)構(gòu)式：圖1.1 順丁橡膠分子結(jié)構(gòu)式順丁橡膠是順式1，4-聚丁二烯橡膠的簡稱，其分子式為(C4H6)n，屬混合物，國際通用代號為BR，根據(jù)順丁橡膠順式結(jié)構(gòu)的含量主要分為高順丁橡膠(順式結(jié)構(gòu)占9799%)、中順丁橡膠(順式結(jié)構(gòu)占9095%)和低順丁橡膠(順式結(jié)構(gòu)占3240%)三種。1956年美國首先合成高順式丁二烯橡膠，我國于1967年實現(xiàn)順丁橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。順丁橡膠是目前僅次于丁苯橡膠的世界第二大通用合成橡膠。順丁橡膠由丁二烯聚合而成的結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠，有95%以上為順式構(gòu)型。它具有彈性好、耐磨性強和耐低溫性能好、生熱低、滯后損失小、耐屈撓性、抗龜裂性及動態(tài)性能好等優(yōu)點，但也有拉伸強度較低、撕裂強度差、抗?jié)窕圆缓?、加工性能差、生膠的冷流傾向大的缺點。這些缺點可以通過和其他橡膠并用等辦法來彌補。它能與天然橡膠、氯丁橡膠、丁睛橡膠等并用，在輪胎、抗沖擊改性劑、膠帶、膠管以及膠鞋等橡膠制品的生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。1.2 順丁橡膠的性能順丁橡膠是1,3-丁二烯采用定向溶液聚合方法得到的高順式1,4結(jié)構(gòu)含量的聚丁二烯，稱為聚丁二烯橡膠，是有規(guī)立構(gòu)橡膠，簡稱BR，高分子量的順丁橡膠分子量為(80120)104；中高分子量的順丁橡膠分子量為(2540)104。分子量分布較窄。玻璃化溫度Tg-110。順丁橡膠具有彈性高、低溫性能好、耐磨性優(yōu)異、耐曲撓性良好等特點。順丁橡膠的缺點是拉伸強度、撕裂強度較低，抗?jié)窕圆睿淞餍源?，加工性能稍差。溶解度參?shù)8.38.6。溶于環(huán)己烷、正庚烷、正己烷、苯、甲苯等。順丁橡膠是結(jié)晶性橡膠，但結(jié)晶能力不強，所以自補強能力較小。另外，順丁橡膠的結(jié)晶對應(yīng)變得敏感性低，這也是使順丁橡膠的自補強性比天然橡膠的低得多的原因之一。由于順丁橡膠的分子結(jié)構(gòu)主要是順式1,4-結(jié)構(gòu)，分子排列規(guī)整，所以其彈性比天然橡膠還好。順丁橡膠的玻璃化溫度Tg-110，故它的低溫物理性能很好，耐寒溫度低于-55。彈性是通用橡膠中最好的一種。耐熱性與天然橡膠相同，都為120，但耐熱老化性能卻優(yōu)于天然橡膠。拉伸強度比天然橡膠、丁苯橡膠都低，因此必須加入炭黑等補強劑。撕裂強度也比天然橡膠低，抗?jié)窕阅懿缓?，用于輪胎胎面、鞋底時，在濕路上易打滑。順丁橡膠的耐磨性優(yōu)異，滯后損失小，生熱低，這對制品在多次變形下的生熱和永久變形的降低都十分有利。順丁橡膠在混煉前不需要塑煉?；鞜捘z的壓出性能良好，適于注壓成型，但粘著性差。順丁橡膠對加工溫度的變化較敏感，當開煉機輥溫在60以上時，膠料易脫輥，給加工帶來一定的困難。一般需要與天然橡膠或丁苯橡膠并用，以改善工藝加工性能。順丁橡膠的冷流性較大，這對生膠的包裝、貯存和半成品的存放都提出了較高的要求。與天然橡膠和丁苯橡膠相比，硫化后其耐寒性（?；瘻囟葹?110）、耐磨性和彈性特別優(yōu)異，動負荷下發(fā)熱少，耐老化性尚好，易與天然橡膠、氯丁橡膠或丁腈橡膠并用。1.3 順丁橡膠的類別順丁橡膠是利用1,3-丁二烯單體在鎳、鈷、鈦、鋰、稀土等不同催化劑下，進行溶液聚合而成的橡膠總稱，根據(jù)所利用催化體系的不同，可分為鎳膠、鈷膠、鈦膠、鋰膠、稀土膠。按其微觀結(jié)構(gòu)及其含量分類有：高順式、中順式、低順式、中乙烯基、高乙烯基等各種聚丁二烯橡膠。高、中順式順丁橡膠主要用來生產(chǎn)輪胎。用鋰系制得的聚丁二烯其順式1,4含量只有3540%，故稱低順式順丁橡膠，由鈦系制得的順式1,4含量在90%左右，稱中順式順丁橡膠；而由鈷和鎳催化體系所制得的順丁橡膠，順式1,4含量達9698%，故稱高順式順丁橡膠。鎳膠、鈷膠產(chǎn)品性能較好，產(chǎn)量也較大；鈦膠已逐漸被淘汰而改生產(chǎn)性能較好之稀土膠。鋰系催化劑生產(chǎn)的低順式丁二烯橡膠的優(yōu)點是：催化劑是單一組成丁基鋁，聚合反應(yīng)容易控制，催化劑活性高、用量少，聚合后不必從產(chǎn)品中除去催化劑的殘渣，工藝簡單，適用于單釜聚合，從而能提高生產(chǎn)效率，降低成本。低順式順丁橡膠的缺點是分子量分布窄，物理機械性能較差，加工較困難，冷流傾向大，故一般只和聚苯乙烯樹脂等混煉作改性樹脂使用。用鈦、鈷和鎳催化體系制得的順丁橡膠，它們的物理機械性能很類似，所不同的是鈦系順丁膠的分子量分布較窄，冷流傾向大，加工性能也不如鈷系和鎳系催化劑所制得的好。用鈷系和鎳系催化劑的優(yōu)點是：催化劑活性高，產(chǎn)品中順式1,4結(jié)構(gòu)含量高，質(zhì)量均勻，因此橡膠的綜合物理機械性能較好，分子量大，較易調(diào)節(jié)，分子量分布較寬，加工性能較好，冷流傾向也較小。至于鎳系和鈷系比較，鎳系的優(yōu)點主要表現(xiàn)在可以提高聚合系統(tǒng)中單體的濃度，而對產(chǎn)物性能無不良影響，所以可以節(jié)約溶劑和減少溶劑回收費用，同時提高了聚合釜的利用率。而以鈷系作催化劑時，如果提高聚合時的單體濃度，則得到的聚合物的順式1,4含量會下降，凝膠含量也增加。此外，用鎳系催化劑時，聚合反應(yīng)能在較高的溫度下進行，生成的聚合物的順式1,4含量幾乎不受反應(yīng)溫度的影響，這樣，聚合比較容易操作，適應(yīng)性也強些。但在以鈷為催化劑的情況下，如提高聚合溫度會導(dǎo)致聚合物中順式1,4含量的下降，故操作要求比較嚴格。稀土膠主要是釹系，相對鎳系順丁橡膠，稀土順丁的抗?jié)窕悦黠@改善，滾動阻力小，綜合性能顯著優(yōu)于鎳系順丁橡膠。該膠種市場前景看好，屬于鎳系順丁橡膠升級換代的一種產(chǎn)品。1.4 低順丁橡膠應(yīng)用領(lǐng)域低順式順丁橡膠又稱丁鋰橡膠，其耐老化性和耐油性均優(yōu)于天然膠，也被稱為“節(jié)能橡膠”。低順式順丁橡膠具有優(yōu)異的耐寒性、回彈性、耐磨性、耐老化性和耐油性，尤其以低溫耐曲撓性最佳，此外還有色淺、透明、不含凝膠與純度高的特點。其作為沖擊力改性劑廣泛應(yīng)用于高抗沖聚苯乙稀和ABS的生產(chǎn)中。 此外，也可應(yīng)用在輪胎與橡膠