第十四、十五章橡胶.ppt

第三篇合成橡胶,第14章合成橡胶概论,橡胶（弹性体）的特征：受外力拉伸后可延伸至原有长度两倍以上，去除外力后，即可迅速回复至原有长度。,合成橡胶,1.通用合成橡胶,2.特种合成橡胶,天然橡胶,14.1.1天然橡胶及其结构,几何异构体几何异构体是由聚合物分子链中双键或环形结构上取代基的构型不同引起的如异戊二烯聚合，1,4-聚合产物有,顺式构型,反式构型,聚异戊二烯,14.1.2.2合成橡胶的分类通用合成橡胶性能与天然橡胶相近,且物理机械性能与加工性能较好,能广泛用作轮胎和其他一般橡胶制品,称为“通用橡胶”.2.特种合成橡胶凡是具有特殊性能,专门用作耐热、耐寒、耐溶剂、耐辐射、耐化学腐蚀等特种橡胶制品的，称为“特种橡胶”。,14.2合成橡胶生产工艺特点,1.单体及其他原料的准备与精制,2.聚合转化率的控制,3.橡胶的分离,（1）电解质凝聚法（2）冷冻凝聚法,A从乳液聚合的胶乳中分离橡胶,B从溶液聚合的聚合物溶液中分离橡胶,（1）直接干燥法（2）水析凝聚法,14.3合成橡胶的加工,14.3.1橡胶的硫化,硫化：使具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构的高聚物的过程就称为硫化过程，简称硫化。,硫化反应：,从结构上可分为8类：硫、硒、碲等元素；硫黄给予体；有机过氧化物；醌类化合物金属氧化物胺类化合物树脂类其它类,硫化剂：,1.硫黄：可用于天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶等。2.硫黄给予体：有秋兰姆、吗啡啉衍生物、氯化硫、多硫化物及烷基苯酚硫化物等。主要用于二烯类橡胶。3.有机过氧化物：氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、酮过氧化物。主要用于饱和及低不饱和高分子聚合物。,如硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等，对丁基橡胶反而会引起分解。4.金属氧化物主要用于氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚硫橡胶和某些由聚合引入活性（通常是酸性）基团的高聚物中。常用的金属氧化物硫化剂有氧化锌、氧化镁、一氧化铅、四氧化三铅等。,5.醌类化合物可作为丁基胶、天然胶、丁苯胶的硫化剂，主要用于丁基胶中。常用品种有对苯醌二肟与对二苯甲酰苯醌二肟。6.胺类化合物是丙烯酸酯橡胶和氟橡胶的最重要的交联剂。7.树脂类硫化剂几乎专为丁基胶所用。,合成橡胶硫化的特点,合成橡胶大分子链中含有不饱和双键的，皆采用硫黄或适用于天然橡胶的其他硫化剂硫化。2.合成橡胶大分子链中不含有不饱和双键的，但在主链或侧链上带有氢原子者，可采用有机过氧化合物交联。3.合成橡胶大分子链中不含有不饱和双键的，但在主链或侧链带有易于反应的原子或基团。可采用适当的化合物与它反应交联。4.合成橡胶可用辐射方法交联。5.合成橡胶中的热塑性弹性体，室温下已自行交联。,2.橡胶配合剂,3.橡胶的加工工艺,(1)生胶的塑炼(2)胶料的混炼(3)混炼胶的加工成型(压延、压型)(4)硫化,硫化中的物性变化和正硫化,某一性能达到最高值时的硫化称为该性能的正硫化。,硫化的历程,三个阶段（1）诱导期（或称焦烧时间）（2）硫化反应期（3）过硫化期,第十五章通用橡胶,15.1丁苯橡胶（SBR）,由丁二烯与苯乙烯两种单体共聚而得到的弹性体,15.1.1丁苯橡胶分类,15.1.2低温乳液丁苯橡胶的合成,15.1.2.1低温丁苯乳液聚合体系的组分及其作用,15.1.2.4丁苯橡胶的结构、组成对性能的影响,1.丁苯橡胶的结构,2.苯乙烯含量对性能的影响,15.2顺丁橡胶（BR）,15.2.1聚丁二烯的结构及其主要品种,15.2.1.1聚丁二烯分子链的结构,顺式-1，4-聚丁二烯,反式-1，4-聚丁二烯,1，2加成的聚丁二烯（全同、间同、无规三种立构异构体）,15.2.2顺丁橡胶的生产工艺-溶液聚合法,15.2.2.1各种引发体系的特点锂系（丁基锂，阴离子引发剂）钛系钴系镍系,配位阴离子聚合引发剂,15.2.2.2顺丁橡胶（镍系引发剂）生产工艺流程,15.2.2.3顺丁橡胶生产工艺的要求与控制,1.原料精制,2.溶剂的选择:甲苯-庚烷混合溶剂,3.引发剂活性,4.聚合速率,5.分子量及其分布,6.跃升反应,先合成较低分子量的聚合物，在聚合工序未终止前再添加有机铝卤化物或“有机铝卤化物与有机卤化物”的混合物，能使聚丁二烯分子量和门尼粘度急剧升高，即“跃升”上去。这种使分子量升高的反应称为跃升反应。跃升剂:三乙基铝、一氯二乙基铝及氢化二异丁基铝等,7粘度问题,8生产控制与终止聚合,聚合转化率门尼粘度,9挂胶,15.3异戊橡胶（IR）,15.3.1聚异戊二烯的结构与合成原理,顺式-1，4-聚异戊二烯,反式-1，4-聚异戊二烯,1，2加成聚异戊二烯,3，4加成聚异戊二烯,15.3.1.2顺式-1，4-聚异戊二烯合成原理,异戊二烯合成顺式-1，4-聚异戊二烯所用引发剂类型,1Zeglar-Natta型TiCl4+R3AlTiCl4+聚亚胺基铝烷,2烷基锂型,3稀土型,15.3.2顺式-1，4-聚异戊二烯的品种、性能及应用,15.3.2.1顺式-1，4-聚异戊二烯的品种,15.3.3异戊橡胶与天然橡胶之间的差异及其改性,差异：天然橡胶中含有极性基团。天然橡胶中含有6%的不溶物质（变性蛋白）。,改性：引入极性基团添加改性剂,15.4其他通用橡胶,乙丙橡胶（EPR）：乙烯和丙烯的共聚物，通常加入少量的非共轭的二烯烃使之可硫化交联。,15.4.2丁基橡胶(IIR),丁基橡胶由主要单体异丁烯和少量辅助单体二烯烃（如异戊二烯、丁二烯等）共聚得到。,15.4.3氯丁橡胶(CR),单体2-氯丁二烯的聚合物-聚氯丁二烯,作