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CHAPTER05 合成橡膠 5 1 概述 5 2 通用合成橡膠 5 3 特種合成橡膠 5 4 合成乳膠 大 綱習 題習題解答 橡胶技术网 P 2 5 15 1 概述概述 5 1 15 1 1合成橡膠的分類合成橡膠的分類 按合成橡膠的性能與用途來分類按合成橡膠的性能與用途來分類 通用合成橡膠 簡稱通用橡膠 通用合成橡膠 簡稱通用橡膠 特種合成橡膠 簡稱特種橡膠 特種合成橡膠 簡稱特種橡膠 橡胶技术网 P 3 橡胶技术网 P 4 橡胶技术网 P 5 5 1 25 1 2合成橡膠結構與性能的關係合成橡膠結構與性能的關係 合成橡膠的結構特徵合成橡膠的結構特徵 作爲橡膠材料使用的聚合物 在結構上應符合以下要求 作爲橡膠材料使用的聚合物 在結構上應符合以下要求 才能充分表現橡膠材料的高彈性能才能充分表現橡膠材料的高彈性能 大分子鏈具有足夠的柔性 玻璃化溫度應比室溫低得多 大分子鏈具有足夠的柔性 玻璃化溫度應比室溫低得多 這就要求大分子鏈內旋轉位壘較小 分子間作用力較弱 這就要求大分子鏈內旋轉位壘較小 分子間作用力較弱 內聚能密度較小 內聚能密度較小 在使用條件下不結晶或結晶度很小 在使用條件下不結晶或結晶度很小 在使用條件下無分子間相對滑動 即無冷流 因此大分在使用條件下無分子間相對滑動 即無冷流 因此大分 子鏈上應存在可供交聯的位置 以進行交聯 形成網路子鏈上應存在可供交聯的位置 以進行交聯 形成網路 結構 結構 橡胶技术网 P 6 結構與性能的關係 合成橡膠的性能 如彈性 強度 結構與性能的關係 合成橡膠的性能 如彈性 強度 耐熱性 耐寒性等與分子結構和超分子結構密切相關 耐熱性 耐寒性等與分子結構和超分子結構密切相關 彈性和強度 彈性和強度是橡膠材料的主要性能指標 彈性和強度 彈性和強度是橡膠材料的主要性能指標 耐熱性和耐老化性能耐熱性和耐老化性能 耐寒性耐寒性 化學反應性化學反應性 結構與性能結構與性能 橡胶技术网 P 7 5 1 35 1 3合成橡膠的配合劑合成橡膠的配合劑 單純的天然橡膠或合成橡膠 稱爲生橡膠或生膠 做單純的天然橡膠或合成橡膠 稱爲生橡膠或生膠 做 成的製品性能很差 用途也有限 成的製品性能很差 用途也有限 必須在橡膠中加入各種助劑 再經過加工成型和硫化過必須在橡膠中加入各種助劑 再經過加工成型和硫化過 程 才能得到具有一定物理機械性能 如密度 彈性 程 才能得到具有一定物理機械性能 如密度 彈性 抗張力 以及耐油 耐磨等特性 一定形狀和規格的抗張力 以及耐油 耐磨等特性 一定形狀和規格的 橡膠製品 橡膠製品 橡胶技术网 P 8 5 1 45 1 4合成橡膠的加工工藝合成橡膠的加工工藝 加工過程基本上可分爲四個工序加工過程基本上可分爲四個工序 生膠塑煉生膠塑煉 plasticate plasticate 膠料的混煉膠料的混煉 mixing mixing 混煉膠的加工成型 混煉膠的加工成型 硫化硫化 vulcanization vulcanization 橡胶技术网 P 9 生膠的塑煉生膠的塑煉 高彈性高彈性 是橡膠所具有的寶貴特性 但是在生産橡膠是橡膠所具有的寶貴特性 但是在生産橡膠 製品時 由於彈性難以使橡膠産生不可逆的塑性流動而製品時 由於彈性難以使橡膠産生不可逆的塑性流動而 壓成最終製品所需要的形狀 壓成最終製品所需要的形狀 爲此 橡膠加工過程的第一步是使生膠具有可塑性 爲此 橡膠加工過程的第一步是使生膠具有可塑性 塑煉有機械塑煉法和化學塑煉法 塑煉有機械塑煉法和化學塑煉法 橡胶技术网 P 10 膠料的混煉膠料的混煉 生膠和各種配合劑混合均勻的過程 稱爲混煉 所得到生膠和各種配合劑混合均勻的過程 稱爲混煉 所得到 的均勻混合物 稱爲混煉膠或膠料 的均勻混合物 稱爲混煉膠或膠料 由於塑煉後的生膠是可塑性的固體 又各種配合劑因種由於塑煉後的生膠是可塑性的固體 又各種配合劑因種 類不同而形態不一 可以是固體 粉末或液體 所以類不同而形態不一 可以是固體 粉末或液體 所以 在生膠和配合劑相互混和時能否混合均勻 對膠料進一在生膠和配合劑相互混和時能否混合均勻 對膠料進一 步加工及最終成品的質量都具有決定性的影響 步加工及最終成品的質量都具有決定性的影響 混煉方法依所用煉膠機的類型而異 採用開放式煉膠機混煉方法依所用煉膠機的類型而異 採用開放式煉膠機 混煉和用密閉式煉膠機混煉都屬於間歇混煉方法 而近混煉和用密閉式煉膠機混煉都屬於間歇混煉方法 而近 年來發展的用螺杆傳遞式連續混煉機混煉則屬於連續混年來發展的用螺杆傳遞式連續混煉機混煉則屬於連續混 煉法 煉法 橡胶技术网 P 11 混煉膠的加工成型混煉膠的加工成型 成型工藝是把構成製品的各部件 通過粘貼 壓合 壓成型工藝是把構成製品的各部件 通過粘貼 壓合 壓 延 壓出等方法組合成具有一定形狀的整體的過程 延 壓出等方法組合成具有一定形狀的整體的過程 不同類型的橡膠製品 其成型工藝也不同 全膠類製品 不同類型的橡膠製品 其成型工藝也不同 全膠類製品 如各種模型製品 成型工藝較簡單 即將壓延或壓出的如各種模型製品 成型工藝較簡單 即將壓延或壓出的 膠片或膠條切割成一定形狀 放入模型中經硫化便可得膠片或膠條切割成一定形狀 放入模型中經硫化便可得 製品 製品 而含有紡織物或金屬等骨架材料的製品 如膠管 膠帶 而含有紡織物或金屬等骨架材料的製品 如膠管 膠帶 輪胎 膠鞋等 則必須借助一定的模具 通過粘貼或壓輪胎 膠鞋等 則必須借助一定的模具 通過粘貼或壓 合方法將各零件組合而成型 粘貼通常是利用膠料的熱合方法將各零件組合而成型 粘貼通常是利用膠料的熱 粘性能 或使用溶劑 膠漿 膠乳等粘合劑 粘性能 或使用溶劑 膠漿 膠乳等粘合劑 橡胶技术网 P 12 硫化硫化 硫化 又稱熱硫化 是橡膠製品生産中最後一個過程 硫化 又稱熱硫化 是橡膠製品生産中最後一個過程 硫化過程 是發生化學交聯反應的過程 硫化過程 是發生化學交聯反應的過程 混煉膠經壓制所得具有一定形狀的半成品 在特定的溫混煉膠經壓制所得具有一定形狀的半成品 在特定的溫 度和壓力 稱爲硫化溫度與硫化壓力 下反應一段時間度和壓力 稱爲硫化溫度與硫化壓力 下反應一段時間 稱爲硫化時間 膠料中的生膠和配合劑等會發生一 稱爲硫化時間 膠料中的生膠和配合劑等會發生一 系列的化學變化 使原處於塑性狀態的橡膠轉變成一定系列的化學變化 使原處於塑性狀態的橡膠轉變成一定 形狀的彈性橡膠製品 形狀的彈性橡膠製品 爲了獲得性能良好的製品 必須正確配合好硫化劑及其爲了獲得性能良好的製品 必須正確配合好硫化劑及其 他配合劑的種類和用量 控制與確定最適宜的硫化溫度 他配合劑的種類和用量 控制與確定最適宜的硫化溫度 壓力和時間 壓力和時間 橡胶技术网 P 13 5 1 55 1 5合成橡膠的硫化過程及性能變化合成橡膠的硫化過程及性能變化 硫化方法硫化方法 橡膠製品的硫化方法很多 按其使用的硫化條件不同可橡膠製品的硫化方法很多 按其使用的硫化條件不同可 分爲冷硫化 室溫硫化和熱硫化三種分爲冷硫化 室溫硫化和熱硫化三種 按採用不同的硫化介質可分爲直接硫化 直接蒸汽硫化按採用不同的硫化介質可分爲直接硫化 直接蒸汽硫化 和直接熱水硫化 間接硫化也稱間接蒸汽硫化和混氣和直接熱水硫化 間接硫化也稱間接蒸汽硫化和混氣 硫化 採用蒸汽和空氣兩種介質 硫化 採用蒸汽和空氣兩種介質 按使用的硫化設備可分爲硫化罐硫化 平板硫化機硫化 按使用的硫化設備可分爲硫化罐硫化 平板硫化機硫化 個體硫化機硫化和注壓硫化 個體硫化機硫化和注壓硫化 橡胶技术网 P 14 硫化過程硫化過程 在硫化過程中 橡腋的各種性能隨硫化時間而發生變化 在硫化過程中 橡腋的各種性能隨硫化時間而發生變化 第一階段 焦燒階段 scorching step 第二階段 熱硫化階段 thermal vulcanization step 第三階段 平坦硫化階段 best vulcanization step 第四階段 過硫化階段 super vulcanization step 橡胶技术网 P 15 硫化對合成橡膠性能的影響硫化對合成橡膠性能的影響 在一定硫化時間內 橡膠的抗張強度 定伸強度 彈性在一定硫化時間內 橡膠的抗張強度 定伸強度 彈性 等性能逐漸增高 伸長率 永久形變減小 此外 橡膠等性能逐漸增高 伸長率 永久形變減小 此外 橡膠 的耐熱性 耐磨性 抗溶劑性等都有所改善 但是 在的耐熱性 耐磨性 抗溶劑性等都有所改善 但是 在 正硫化階段 見圖正硫化階段 見圖5 5 2 2 膠料的綜合性能達到最佳值 膠料的綜合性能達到最佳值 硫化時間過長 過硫化階段 性能均下降 硫化時間過長 過硫化階段 性能均下降 橡胶技术网 P 16 橡胶技术网 P 17 5 1 65 1 6合成橡膠的主要性能指標合成橡膠的主要性能指標 橡膠的主要物理機械性能指標簡介橡膠的主要物理機械性能指標簡介 可塑性可塑性 門尼焦燒門尼焦燒 Mooney scorching Mooney scorching 壓延效應壓延效應 收縮率收縮率 定伸強度定伸強度 扯斷伸長率扯斷伸長率 彈回率彈回率 阿克隆磨耗阿克隆磨耗 AkronAkron abrasion test abrasion test 橡胶技术网 P 18 5 25 2 通用合成橡膠通用合成橡膠 5 2 15 2 1丁苯橡膠丁苯橡膠 丁苯橡膠 丁苯橡膠 StyreneStyrene Butadiene RubberButadiene Rubber 簡稱 簡稱SBRSBR 是 是 由丁二烯與苯乙烯兩種單體共聚而得到的彈性體 其結由丁二烯與苯乙烯兩種單體共聚而得到的彈性體 其結 構式爲 構式爲 是一種綜合性能較好的通用型合成橡膠 也是合成橡膠是一種綜合性能較好的通用型合成橡膠 也是合成橡膠 中産量最大的一個品種 約占整個合成橡膠産量的中産量最大的一個品種 約占整個合成橡膠産量的60 60 橡胶技术网 P 19 橡胶技术网 P 20 低溫乳液丁苯橡膠的合成低溫乳液丁苯橡膠的合成 乳液丁苯橡膠是一種通用型合成橡膠 由於其生産原料乳液丁苯橡膠是一種通用型合成橡膠 由於其生産原料 豐富 成本低廉 用途廣泛 生産技術也較成熟 自豐富 成本低廉 用途廣泛 生産技術也較成熟 自 19331933年開始生産後 發展極快 現已成爲合成橡膠中産年開始生産後 發展極快 現已成爲合成橡膠中産 量最大的一個品種 量最大的一個品種 丁苯橡膠硫化後的硫化膠中 若加有炭黑補強劑 其強丁苯橡膠硫化後的硫化膠中 若加有炭黑補強劑 其強 度可大大增加 它的彈性 耐磨性 耐老化性能均可超度可大大增加 它的彈性 耐磨性 耐老化性能均可超 過天然橡膠 耐酸性 耐鹼性 介電性及氣密性與天然過天然橡膠 耐酸性 耐鹼性 介電性及氣密性與天然 橡膠相似 橡膠相似 橡胶技术网 P 21 丁苯橡膠的用途很廣 大多數場合下可代替天然橡膠使丁苯橡膠的用途很廣 大多數場合下可代替天然橡膠使 用 主要用於汽車輪胎及各種工業橡膠製品 含苯乙烯用 主要用於汽車輪胎及各種工業橡膠製品 含苯乙烯 較少的丁苯橡膠 可用作耐寒橡膠製品 苯乙烯含量高較少的丁苯橡膠 可用作耐寒橡膠製品 苯乙烯含量高 者 則製作硬質橡膠製品 者 則製作硬質橡膠製品 溶液聚合丁苯橡膠溶液聚合丁苯橡膠 丁二烯與苯乙烯在有機溶劑中用有機鋰化合物作引發劑丁二烯與苯乙烯在有機溶劑中用有機鋰化合物作引發劑 進行陰離子共聚反應所得的彈性體 稱爲溶液聚合丁苯進行陰離子共聚反應所得的彈性體 稱爲溶液聚合丁苯 橡膠橡膠 SBR SBR 或溶液丁苯 或溶液丁苯 溶液丁苯橡膠在耐磨 耐寒 彈性 永久變形及動態性溶液丁苯橡膠在耐磨 耐寒 彈性 永久變形及動態性 能方面都比乳化法的好 但其成本較貴 能方面都比乳化法的好 但其成本較貴 橡胶技术网 P 22 5 2 25 2 2順丁橡膠順丁橡膠 聚丁二烯的結構及其主要品種聚丁二烯的結構及其主要品種 聚丁二烯分子鏈的結構聚丁二烯分子鏈的結構 丁二烯含有共軛雙鍵 可以進行1 4 加成聚合與1 2 加成 聚合 可生成順式1 4 及反式1 4 兩種幾何異構體 以及 1 2 加成聚合物 橡胶技术网 P 23 聚丁二烯橡膠的主要品種聚丁二烯橡膠的主要品種 丁二烯可由自由基 陰離子或配位陰離子聚合反應製得 聚丁二烯橡膠 順丁橡膠的性能及用途順丁橡膠的性能及用途 彈性高是目前合成橡膠中彈性最高的一種 比丁苯膠 彈性高是目前合成橡膠中彈性最高的一種 比丁苯膠 乙丙膠 異戊膠和天然膠等都高 乙丙膠 異戊膠和天然膠等都高 生熱性小 在動負荷下 汽車行駛時 發熱小 比一般生熱性小 在動負荷下 汽車行駛時 發熱小 比一般 橡膠製作的輪胎壽命高 橡膠製作的輪胎壽命高 耐寒性好耐寒性好 更適於冬季寒冷地帶使用 更適於冬季寒冷地帶使用 具有良好的耐磨性能 具有良好的耐磨性能 橡胶技术网 P 24 順丁橡膠的抗撕裂性較低順丁橡膠的抗撕裂性較低 順丁橡膠是一種通用型合成橡膠 主要用於製造輪胎 順丁橡膠是一種通用型合成橡膠 主要用於製造輪胎 佔總產量佔總產量80 80 以上 其他廣泛用於膠管 膠帶 膠鞋及以上 其他廣泛用於膠管 膠帶 膠鞋及 各種耐寒製品 順丁橡膠常與丁苯橡膠或天然橡膠並用 各種耐寒製品 順丁橡膠常與丁苯橡膠或天然橡膠並用 以改善加工性能 可製造各種輪胎胎面 以改善加工性能 可製造各種輪胎胎面 在所有合成橡膠中 順丁橡膠的價格最低 比丁苯橡膠在所有合成橡膠中 順丁橡膠的價格最低 比丁苯橡膠 還低一些 略高於充油丁苯橡膠 所以它的發展非常還低一些 略高於充油丁苯橡膠 所以它的發展非常 迅速 迅速 橡胶技术网 P 25 5 2 35 2 3異戊橡膠異戊橡膠 異戊二烯的結構與合成原理異戊二烯的結構與合成原理 聚異戊二烯的結構聚異戊二烯的結構 異戊二烯比丁二烯在2 位上多了一個甲基 故聚異戊二 烯的異構體也比聚丁二烯要多得多 從加成方式看 有 順式 1 4 反式 1 4 1 2 及3 4 四種 順式順式 1 41 4 聚異戊二烯合成原理聚異戊二烯合成原理 橡胶技术网 P 26 順式順式 1 41 4 聚異戊二烯橡膠的性能與用途聚異戊二烯橡膠的性能與用途 順式順式 1 41 4 聚異戊二烯橡膠在物理機械性能等各方面均聚異戊二烯橡膠在物理機械性能等各方面均 接近於天然橡膠 接近於天然橡膠 這類橡膠具有較好的綜合性能 廣泛用於製造輪胎及其這類橡膠具有較好的綜合性能 廣泛用於製造輪胎及其 他橡膠製品 可單獨使用 也可與天然橡膠或其他合成他橡膠製品 可單獨使用 也可與天然橡膠或其他合成 橡膠並用 製造載重輪胎和越野輪胎 其性能與天然橡橡膠並用 製造載重輪胎和越野輪胎 其性能與天然橡 膠相仿 但耐磨性稍差 而抗裂性略好 它又可用作輸膠相仿 但耐磨性稍差 而抗裂性略好 它又可用作輸 送帶 機械製品 海綿膠 膠粘劑及電線電纜等 送帶 機械製品 海綿膠 膠粘劑及電線電纜等 橡胶技术网 P 27 異戊橡膠的改性異戊橡膠的改性 合成的異戊橡膠 常稱合成天然橡膠 在結構上與天然合成的異戊橡膠 常稱合成天然橡膠 在結構上與天然 橡膠十分相似 但其物理機械性仍不及天然橡膠 橡膠十分相似 但其物理機械性仍不及天然橡膠 缺點爲 合成膠的生膠 碳黑混煉膠及硫化膠的強度都缺點爲 合成膠的生膠 碳黑混煉膠及硫化膠的強度都 偏低 其混煉膠的粘結性差 加工性能不良 高溫下的偏低 其混煉膠的粘結性差 加工性能不良 高溫下的 耐疲勞性和強度也不及天然橡膠 易冷流 耐疲勞性和強度也不及天然橡膠 易冷流 橡胶技术网 P 28 異戊橡膠與天然橡膠在分子結構上有某些差異 異戊橡膠與天然橡膠在分子結構上有某些差異 天然橡膠中含有極性基團 天然橡膠中含有極性基團 天然橡膠中不溶物質 變性蛋白 的作用 天然橡膠中不溶物質 變性蛋白 的作用 爲了改進異戊橡膠的性能 減少它與天然橡膠之間的差爲了改進異戊橡膠的性能 減少它與天然橡膠之間的差 異 曾進行了大量的研究 現採用兩種改性方法異 曾進行了大量的研究 現採用兩種改性方法 引入極性基團引入極性基團 添加改性劑添加改性劑 橡胶技术网 P 29 5 2 45 2 4乙丙橡膠乙丙橡膠 乙丙橡膠 乙丙橡膠 EthyleneEthylene Propylene RubberPropylene Rubber 簡稱 簡稱EPREPR 是乙烯 丙烯或乙烯 丙烯及少量非共軛雙烯的共聚物 是乙烯 丙烯或乙烯 丙烯及少量非共軛雙烯的共聚物 橡胶技术网 P 30 乙丙橡膠的結構與組成乙丙橡膠的結構與組成 乙丙橡膠的化學結構乙丙橡膠的化學結構 橡胶技术网 P 31 橡胶技术网 P 32 性能特點和應用性能特點和應用 論是二元或三元乙丙橡膠 其最大的特點是它的完全飽論是二元或三元乙丙橡膠 其最大的特點是它的完全飽 和的主鏈 所以這類橡膠具有卓越的耐熱 耐氧及臭氧 和的主鏈 所以這類橡膠具有卓越的耐熱 耐氧及臭氧 耐候 耐水及水汽 耐輻射 耐化學介質等特性 以及耐候 耐水及水汽 耐輻射 耐化學介質等特性 以及 極好的電絕緣性 極好的電絕緣性 乙丙橡膠與其他橡膠並用時起著高分子抗氧化劑和防老乙丙橡膠與其他橡膠並用時起著高分子抗氧化劑和防老 劑的作用 以改善並用橡膠耐氣候 耐臭氧和抗老化的劑的作用 以改善並用橡膠耐氣候 耐臭氧和抗老化的 缺點 它也可與塑膠共混 以改善此塑膠的低溫脆性 缺點 它也可與塑膠共混 以改善此塑膠的低溫脆性 並提高其抗衝擊性能 並提高其抗衝擊性能 橡胶技术网 P 33 乙丙橡膠的改性乙丙橡膠的改性 高速硫化型三元乙丙橡膠即合成時增加第三單體含量 高速硫化型三元乙丙橡膠即合成時增加第三單體含量 所得的三元乙丙橡膠 具有高速硫化的性能 它就可和所得的三元乙丙橡膠 具有高速硫化的性能 它就可和 高度不飽和的二烯烴類橡膠以任何比例並用 高度不飽和的二烯烴類橡膠以任何比例並用 鹵化乙丙橡膠在橡膠中引入極性基團 如通過氯化 或鹵化乙丙橡膠在橡膠中引入極性基團 如通過氯化 或 溴化 的方法 生成氯化乙丙橡膠 以提高硫化速度 溴化 的方法 生成氯化乙丙橡膠 以提高硫化速度 改進粘結性和阻燃性 改進粘結性和阻燃性 橡胶技术网 P 34 丙烯丙烯腈腈改性乙丙橡膠 在過氧化物引發下將丙烯 接枝改性乙丙橡膠 在過氧化物引發下將丙烯 接枝 於乙丙橡膠主鏈的叔碳原子上 接枝於乙丙橡膠主鏈的叔碳原子上 接枝25 25 丙烯 的改性丙烯 的改性 三元乙丙橡膠 其加工性能和綜合性能均較優良 可用三元乙丙橡膠 其加工性能和綜合性能均較優良 可用 以製造耐水 油和化學介質和耐高低溫共同作用的工業以製造耐水 油和化學介質和耐高低溫共同作用的工業 橡膠製品 橡膠製品 橡胶技术网 P 35 5 2 55 2 5氯丁橡膠氯丁橡膠 氯丁橡膠 氯丁橡膠 Ch1oroprene RubberCh1oroprene Rubber 簡稱 簡稱CRCR 是單體 是單體2 2 氯氯 1 31 3 丁二烯聚合而得的聚合物丁二烯聚合而得的聚合物 聚氯丁二烯的通稱 聚氯丁二烯的通稱 氯丁橡膠既是通用橡膠 又具有一些特殊的性能 如耐氯丁橡膠既是通用橡膠 又具有一些特殊的性能 如耐 候 耐燃 耐油等特點 因此在合成橡膠中被稱 爲通用候 耐燃 耐油等特點 因此在合成橡膠中被稱 爲通用 型特殊橡膠 型特殊橡膠 橡胶技术网 P 36 氯丁橡膠的種類及物理性質氯丁橡膠的種類及物理性質 氯丁橡膠根據其性能和用途分爲通用型和專用型兩大類 氯丁橡膠根據其性能和用途分爲通用型和專用型兩大類 通用型氯丁橡膠又可分爲硫黃調節型和非硫黃調節型 前者是以硫黃作調節劑 秋蘭姆作穩定劑 後者系採用硫醇作調節劑 專用型氯丁橡膠是指用作粘 合劑及其它特殊用途的氯丁橡膠 由於氯丁橡膠容易結晶 在拉伸時就更容易結晶 所以由於氯丁橡膠容易結晶 在拉伸時就更容易結晶 所以 有較高的拉伸強度 而彈性較差 耐低溫性能也不好 有較高的拉伸強度 而彈性較差 耐低溫性能也不好 橡胶技术网 P 37 氯丁橡膠的製法氯丁橡膠的製法 氯丁二烯單體的合成氯丁二烯單體的合成 工業上採用乙炔法和丁二烯法製造氯丁二烯 聚合聚合 氯丁橡膠普遍採用乳液聚合法進行生産 氯丁橡膠的性能及應用氯丁橡膠的性能及應用 氯丁橡膠具有較好的綜合性能和耐燃 耐油等優異特性 氯丁橡膠具有較好的綜合性能和耐燃 耐油等優異特性 廣泛用於各種橡膠製品廣泛用於各種橡膠製品 橡胶技术网 P 38 氯丁橡膠的改性和其他品種氯丁橡膠的改性和其他品種 共聚改性共聚改性 凝膠型氯丁橡膠凝膠型氯丁橡膠 氯丁橡膠膠粘劑氯丁橡膠膠粘劑 耐油氯丁橡膠耐油氯丁橡膠 液體氯丁橡膠液體氯丁橡膠 橡胶技术网 P 39 5 2 65 2 6聚異丁烯和丁基橡膠聚異丁烯和丁基橡膠 聚異丁烯聚異丁烯 異丁烯在引發劑三氟化硼及助引發劑水的作用下 得到異丁烯在引發劑三氟化硼及助引發劑水的作用下 得到 低分子量的聚合物 無使用價值 低分子量的聚合物 無使用價值 工業上採用兩種生産工藝工業上採用兩種生産工藝 一種是在陽離子催化劑三氟化硼存在下 於蒸發的乙烯 介質中 進行異丁烯的聚合 一種是在帶攪拌的聚合釜內 在三氯化鋁存在下於氯甲 烷溶液中進行異丁烯的聚合 橡胶技术网 P 40 丁基橡膠丁基橡膠 丁基橡膠由主要單體異丁烯和少量輔助單體二烯烴 如丁基橡膠由主要單體異丁烯和少量輔助單體二烯烴 如 異戊二烯 丁二烯等 共聚而成 爲白色或暗灰色透明異戊二烯 丁二烯等 共聚而成 爲白色或暗灰色透明 彈性體 彈性體 丁基橡膠的合成反應丁基橡膠的合成反應 異丁烯和二烯烴的共聚是陽離子聚合反應 橡胶技术网 P 41 丁基橡膠的性能與應用丁基橡膠的性能與應用 丁基橡膠最大的特點是氣密性好 其氣透率約爲天然橡 膠的1 20 順丁橡膠的1 30 抗臭氧性好 與其他不飽和性高的橡膠相比 丁基橡膠 的抗臭氧性比天然橡膠 丁苯橡膠等約高出10倍 耐熱 耐候性都較優異 耐熱 耐陽光和氧的性能均比 其他通用型橡膠要好 有較好的高溫 100 彈性及 較高的耐熱性 約150 耐酸 鹼和極性溶劑 但不耐濃的氧化酸 在脂肪烴中 嚴重溶脹 橡胶技术网 P 42 丁基橡膠缺點丁基橡膠缺點 硫化速度慢 自粘性和互粘性差 與其他橡膠不易相容 回彈性差及發熱量大 與其他橡膠相容性差 難以並用 耐油性不好 改性丁基橡膠改性丁基橡膠 氯化丁基橡膠 採用幹膠混煉氯化和溶液氯化法製得 溴化丁基橡膠 採用幹膠混煉和溶液溴化兩種方法製得 交聯丁基橡膠是由異丁烯 異戊二烯及少量二乙烯基苯 三種單體共聚而成 橡胶技术网 P 43 5 35 3 特種合成橡膠特種合成橡膠 5 3 15 3 1丁腈橡膠丁腈橡膠 丁二烯與丙烯腈的共聚反應丁二烯與丙烯腈的共聚反應 由丁二烯和丙烯腈經自由基乳液聚合方法共聚而成的大由丁二烯和丙烯腈經自由基乳液聚合方法共聚而成的大 分子彈性體 其合成反應如下分子彈性體 其合成反應如下 橡胶技术网 P 44 丁腈橡膠的耐磨性高 硫化膠耐熱性較好丁腈橡膠的耐磨性高 硫化膠耐熱性較好但是在耐寒性 但是在耐寒性 耐臭氧性 電絕緣性 彈性 氣密性和耐多次曲撓性方耐臭氧性 電絕緣性 彈性 氣密性和耐多次曲撓性方 面較差 面較差 主要用作耐油製品 如膠管 密封墊圈 膠輥 飛機油主要用作耐油製品 如膠管 密封墊圈 膠輥 飛機油 箱襯裏 手套等 箱襯裏 手套等 橡胶技术网 P 45 5 3 25 3 2聚硫橡膠聚硫橡膠 聚硫橡膠有固態 液態橡膠和乳膠三種 其中以液態橡聚硫橡膠有固態 液態橡膠和乳膠三種 其中以液態橡 膠産量最大 膠産量最大 聚硫橡膠的合成聚硫橡膠的合成 聚硫橡膠由二氯化合物與多硫化鈉縮聚而得聚硫橡膠由二氯化合物與多硫化鈉縮聚而得 n Cln Cl R R Cl Cl nNa2Sx nNa2Sx R R SxSx n n 2n NaCl2n NaCl 其中其中x 2x 2 4 4 橡胶技术网 P 46 液體聚硫橡膠是一種分子量不太高而兩端帶有一液體聚硫橡膠是一種分子量不太高而兩端帶有一SHSH基的基的 液態聚合物 通常在合成時還加入適量的三官能團有機液態聚合物 通常在合成時還加入適量的三官能團有機 鹵化物 鹵化物 聚硫橡膠的特性聚硫橡膠的特性 工業生産的聚硫橡膠多數是低聚物 少數的産品分子量工業生産的聚硫橡膠多數是低聚物 少數的産品分子量 可高達可高達105105 聚硫橡膠最顯著的特性是優異的耐油性 它是橡膠中耐聚硫橡膠最顯著的特性是優異的耐油性 它是橡膠中耐 油最好的一種 油最好的一種 聚硫橡膠 不論是固體或液體的 主鏈是飽和的 故具聚硫橡膠 不論是固體或液體的 主鏈是飽和的 故具 有良好的耐氧 耐臭氧老化等性能 有良好的耐氧 耐臭氧老化等性能 橡胶技术网 P 47 聚硫橡膠的應用聚硫橡膠的應用 通常固體聚硫橡膠用以製造耐油 耐芳香烴膠管 油庫通常固體聚硫橡膠用以製造耐油 耐芳香烴膠管 油庫 裏襯 耐臭氧製品 印刷工業中制油墨膠輥 地下和水裏襯 耐臭氧製品 印刷工業中制油墨膠輥 地下和水 下電纜的包複層等 下電纜的包複層等 聚硫膠乳在石油工業及建築工業中用作耐油塗層 防腐聚硫膠乳在石油工業及建築工業中用作耐油塗層 防腐 塗層和密封填料 塗層和密封填料 橡胶技术网 P 48 5 3 35 3 3氟橡膠氟橡膠 氟橡膠是近代工業 特別是航空 航太等高新技術領域 氟橡膠是近代工業 特別是航空 航太等高新技術領域 中不可缺少的特種材料 中不可缺少的特種材料 氟橡膠是含氟單體聚合或縮聚而得的高分子彈性體 氟氟橡膠是含氟單體聚合或縮聚而得的高分子彈性體 氟 橡膠品種很多 橡膠品種很多 主要分爲主要分爲4 4大類大類 含氟烯烴類 亞硝基類 全氟醚類和氧化磷腈類橡膠 含氟烯烴類 亞硝基類 全氟醚類和氧化磷腈類橡膠 橡胶技术网 P 49 氟烯烴類共聚橡膠氟烯烴類共聚橡膠 偏氟乙烯 三氟氯乙烯共聚橡膠 商品名偏氟乙烯 三氟氯乙烯共聚橡膠 商品名KelKel F F 是由 是由 這兩種單體用乳液法 懸浮法或本體法共聚而得 聚合這兩種單體用乳液法 懸浮法或本體法共聚而得 聚合 溫度範圍 溫度範圍 2525 50 50 共聚反應可簡化如下共聚反應可簡化如下 nx CH2 F2 ny CF2 CFCl CH2 CF2 x CF2 CFCl y n 橡胶技术网 P 50 氟烯烴共聚橡膠的硫化氟烯烴共聚橡膠的硫化 這類橡膠分子主鏈上不含有這類橡膠分子主鏈上不含有C C C C鍵 所以不能用硫黃來鍵 所以不能用硫黃來 硫化 硫化 通常採用有機過氧化合物 有機二胺及其衍生物或二羥通常採用有機過氧化合物 有機二胺及其衍生物或二羥 基化合物等來硫化 基化合物等來硫化 R R 2R CH2 CF2 十 R CH CF2 RH 2 CH CF2 偶合 CH CF2 CH CF2 橡胶技术网 P 51 全氟醚氟橡膠全氟醚氟橡膠 氟烯烴類橡膠中含有氟烯烴類橡膠中含有 CH2 CH2 結構 其耐熱 耐熱氧結構 其耐熱 耐熱氧 化及化學藥品的性能較差 化及化學藥品的性能較差 進一步開發了三元共聚物 引入了可供交聯的第三單體 進一步開發了三元共聚物 引入了可供交聯的第三單體 聚合反應可表示如下式 聚合反應可表示如下式 CF2 CF2 CF2 CF CF2 CF 三元共聚氟橡膠 OO CF3Rf X 橡胶技术网 P 52 氟橡膠的應用氟橡膠的應用 氟橡膠的品種很多 性能各異 但它們的共同特點是耐氟橡膠的品種很多 性能各異 但它們的共同特點是耐 熱性優異 耐化學品性卓越 特別還具有耐油性 熱性優異 耐化學品性卓越 特別還具有耐油性 氟橡膠用作各種耐高溫 耐特種介質腐蝕的製品 氟橡膠用作各種耐高溫 耐特種介質腐蝕的製品 其主其主 要缺點是彈性和加工性能較差 要缺點是彈性和加工性能較差 氟橡膠品種較多 但價格較貴 加工性能也較差 氟橡膠品種較多 但價格較貴 加工性能也較差 由於由於 其製品具有特性 故仍能獲得很大的發展 其製品具有特性 故仍能獲得很大的發展 橡胶技术网 P 53 5 3 45 3 4矽橡膠矽橡膠 矽橡膠的基本結構矽橡膠的基本結構 大多數均聚和共聚矽橡膠的化學結構可用下列通式表示大多數均聚和共聚矽橡膠的化學結構可用下列通式表示 式中式中R R爲爲 H H Si CH3 3Si CH3 3等 等 R1R1 R2R2 R3R3爲相同或不相爲相同或不相 同的有機取代基 如同的有機取代基 如 CH3CH3 C2H5C2H5 C6H5C6H5及及 CH2CH2CF3CH2CH2CF3等 等 x x y y爲爲0 0 100100 z z爲爲0 0 1010 n n則視聚合則視聚合 物分子量大小而定 物分子量大小而定 橡胶技术网 P 54 矽橡膠通常按其硫化機理來分爲三類矽橡膠通常按其硫化機理來分爲三類 熱硫化型矽橡膠 採用有機過氧化物作硫化劑的 室溫硫化型矽橡膠 又稱縮合型矽橡膠 聚合物大分子 兩端有羥基或乙醯氧基等活性官能團 在室溫經催化而 相互縮合 生成交聯結構的彈性體 加成硫化型矽橡膠 帶有端基爲乙烯基的二甲基矽橡膠 在鉑化合物催化下與多官能團的矽烷發生加成反應而交 聯 橡胶技术网 P 55 矽橡膠的性能矽橡膠的性能 矽橡膠富有彈性 但其機械性能較差 矽橡膠富有彈性 但其機械性能較差 耐低溫性極好 耐低溫性極好 具有優異的耐臭氧 耐氧老化 耐光及耐氣候老化 它具有優異的耐臭氧 耐氧老化 耐光及耐氣候老化 它 的電絕緣性能及透氣性皆是十分優良的 的電絕緣性能及透氣性皆是十分優良的 矽橡膠本身無臭 無毒 具有優良的生物醫學性能 如矽橡膠本身無臭 無毒 具有優良的生物醫學性能 如 耐生物老化性和生理惰性 能與有機組織相容 又不致耐生物老化性和生理惰性 能與有機組織相容 又不致 癌 癌 點是機械強度差 耐酸鹼及有機溶劑能力較差 其原因點是機械強度差 耐酸鹼及有機溶劑能力較差 其原因 是它在酸 鹼催化下易於水解 硫化交聯較爲困難 是它在酸 鹼催化下易於水解 硫化交聯較爲困難 橡胶技术网 P 56 矽橡膠的應用矽橡膠的應用 矽橡膠具有獨特的耐高溫和耐低溫性能 是宇航及高科矽橡膠具有獨特的耐高溫和耐低溫性能 是宇航及高科 技等尖端領域中必不可少的材料 技等尖端領域中必不可少的材料 在醫療上的用途極廣在醫療上的用途極廣 橡胶技术网 P 57 5 3 55 3 5丙烯酸酯橡膠丙烯酸酯橡膠 丙烯酸酯橡膠的組成丙烯酸酯橡膠的組成 丙烯酸酯單體 丙烯酸酯單體 中含有極性的酯基 故其聚 中含有極性的酯基 故其聚 合物具有耐油的性能 合物具有耐油的性能 但用作彈性體時但用作彈性體時 必須有較低的必須有較低的TgTg值 酯基中值 酯基中R R的結構的結構 不同 其不同 其TgTg值也有變化 值也有變化 CH CH COOR 橡胶技术网 P 58 丙烯酸酯聚合過程的特點是 共聚單體的主鏈是飽和的 丙烯酸酯聚合過程的特點是 共聚單體的主鏈是飽和的 基本上無支化和交聯的問題 故聚合轉化率可高達基本上無支化和交聯的問題 故聚合轉化率可高達98 98 酯類單體在聚合過程中會水解 爲此必須保持聚合體系酯類單體在聚合過程中會水解 爲此必須保持聚合體系 的的pHpH值 以減少水解反應 常加入四硼酸鈉緩衝劑來穩值 以減少水解反應 常加入四硼酸鈉緩衝劑來穩 定酸度 定酸度 丙烯酸酯橡膠的特性與應用丙烯酸酯橡膠的特性與應用 主要特性耐氧 耐臭氧 耐熱老化 耐紫外線和優異的主要特性耐氧 耐臭氧 耐熱老化 耐紫外線和優異的 耐油性 另外氣密性也較好 缺點是耐低溫 耐水及耐耐油性 另外氣密性也較好 缺點是耐低溫 耐水及耐 溶劑性能較差 溶劑性能較差 丙烯酸酯橡膠廣泛使用於耐熱油 耐高溫 耐苯溶劑的丙烯酸酯橡膠廣泛使用於耐熱油 耐高溫 耐苯溶劑的 場合 場合 橡胶技术网 P 59 5 3 65 3 6聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠 聚氨酯橡膠的合成方法聚氨酯橡膠的合成方法 按化學反應操作過程可分爲一步法與兩步法 即預聚體按化學反應操作過程可分爲一步法與兩步法 即預