5.2 通用橡胶-IIR-CR-EPDM-NBR.ppt

1、2.4 丁基橡胶,2.4.1 定义与分类 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IIR）。 丁基橡胶是在低温下（-100-90oC）下，通过阳离子聚合机理得到的。 IIR在1943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。,1,2,2.4.2 IIR的结构性能特点（重点）,1. IIR橡胶在主链上含有少量的异戊二烯通常100个碳原子才有一个双键。饱和度很高。,耐气候性优良,耐O3性优良是通用橡胶的10倍以上。,缺点交联速度慢。,3,2. 聚异丁烯段规整、对称性高结晶性橡胶

2、。也具有拉伸诱导结晶的现象，纯胶强度高（1421MPa）。,4,3. 异丁烯主链上多而密集的侧甲基，填补了分子链间的孔隙IIR耐透气性和耐透水性优异。 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。 5. IIR的自黏性和互黏性差，与其它通用橡胶相容性低通过卤化的方法提高黏结性（卤素含量12）。,5,2.4.3丁基橡胶的应用,（1）轮胎的内胎或者气密层利用IIR的高气密性,6,无内胎轮胎的气密层： 要提高该层与轮胎其它部件的粘合，使用的是卤化丁基橡胶。,医用橡胶塞,防水卷材,7,利用IIR的高耐热性耐热运输带； 利用IIR的高阻尼性减震、吸振制

3、品。,8,2.5 氯丁橡胶,2.5.1定义与分类 由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而来的橡胶。英文为：chloroprene rubber，缩写CR）。,9,2.5.2 CR的结构特点(重点） 1.硫调节型与非硫调节型,非硫调型（W型）,G型分子间的SS键容易在一定的条件下发生断裂，储存稳定性不好。在混炼加工过程中也容易断裂，分子量大幅度改变，加工条件不好控制。 但G型SS断裂后产生SH是CR交联的促进剂。,10,2. CCl与C=C的p共扼,共扼结构改变了C=C双键的电子云分布状态，使反应活性降低。,11,3. 聚氯丁二烯的分子异构化结构 分子结构中有反式1,4、顺式1,4和1,2和

4、3，4结构。,8892的反1,4结构,712的顺1,4结构,1,2加成结构,3,4加成结构,15,12,高反1,4结构结晶性不饱和极性橡胶，结晶的能力高于NR、BR、IIR（Cl增大了分子间作用力）。 1，2结构中的叔烯丙基氯是可进行交联反应的活性点金属氧化物交联（ZnO和MgO）。,13,2.5.3 CR的性能特点（重点） 结晶性橡胶纯胶强度高，交联纯胶的强度略高于交联纯NR。 弹性低、动态内耗大、耐寒性差。 含有大量Cl取代基团阻燃性、耐烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差。 CCl和CC的共扼耐热性、耐候性和耐O3性优异，但低于IIR和EPDM。,14,2.5.4 CR的主要应用 CR主要

5、应用于阻燃、耐油、耐天候制品和黏合剂。 耐热、阻燃运输带。 耐油、耐化学腐蚀的胶管。 电线、电缆的外层胶。 门窗密封条。 公路路面添缝材料、桥梁支座的橡胶垫。,15,2.6 乙丙橡胶,2.6.1定义与品种 2.6.2结构(重点) 2.6.3性能(重点) 2.6.4应用,16,2.6.1 定义和品种 乙丙橡胶是乙烯与丙烯在齐格勒纳塔型催化剂催化下的无规共聚物。 根据是否加入第三种双烯类共聚单体分为：二元乙丙橡胶（英文ethylene-propylene-monomer, 缩写EPM）和三元乙丙橡胶（英文ethylene-propylene-diene-monomer,缩写EPDM）。,17,18

6、, 乙丙橡胶的结构特点（重点） 1. 高饱和性,二元乙丙全饱和结构,三元乙丙主链饱和，带有少量（12%mol)的不饱和侧基。,19,20,2. 乙烯丙烯比例 由于乙烯与丙烯无规共聚，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和弹性。 为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶，乙烯的含量50mol。 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。 乙丙橡胶中的乙烯含量一般在60mol左右。,21,3. 分子量和分子量分布 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。 乙丙橡胶的分子量分布指数在

7、35的范围。 分子量分布窄有利于提高乙丙橡胶的力学性能； 分子量分布宽，小分子量的部分对改善加工性能有利。,22,分子量增高对性能的影响,23,4. 双烯单体的用量和比例 只用乙烯和丙稀工聚得到的EPM，不能用硫磺交联； 通过加入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。 随双烯类单体用量提高，交联速度和交联密度提高，硫化胶料的弹性提高、伸长率下降。 双烯类单体的种类对硫化速度和最终的性能都有影响。,24,第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响,25, 乙丙橡胶的性能特点（重点） 乙丙橡胶是饱和的非极性的分子主链优点： 1. 具有高耐热性：超过IIR是通用橡胶中耐热性最高的，可长期在

8、120oC下使用，超过150oC可短期使用。,26,几种橡胶在氮气中的热失重,二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶在150的热老化性能对比,27,2. 突出的耐候性和耐O3性：优于IIR和CR。,乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶耐臭氧性能的对比,28,3. 耐化学腐蚀性好：长期与极性溶剂和酸碱接触，性能变化小。 4.弹性和耐低温性好：仅次于NR和BR。 5.电绝缘性好：主要是EPR吸水率低。 6.耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良。,29,乙丙橡胶的性能缺点： 1. 双键含量低硫化速度慢，与不饱和橡胶并用时，共硫化困难。 2. 加工性能不好，自粘和互粘性差。 3. 耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。但耐极性油，如

9、磷酸酯类液压油。,30, 乙丙橡胶应用 优异耐候性汽车车窗密封条； 耐热水性汽车发动机散热器软管； 耐O3性与其它二烯类橡胶并用做轮胎胎侧和内胎。 耐候、耐水性高级防水卷材。 电绝缘性电缆护套及绝缘材料 耐热性耐热物料输送带。 热塑性树脂（如PP）的增韧改性剂。,31,2.7 丁腈橡胶,定义与品种 结构与性能的关系(重点) 性能特点(重点) 应用 氢化丁腈橡胶(重点),32, 定义与品种 通过丁二烯和丙烯腈单体乳液自由基聚合而制得的高分子弹性体。英文：nitrile-butadiene rubber, 缩写NBR。是在耐油橡胶中用量最大的一种。,33, NBR的结构和性能关系（重点）,非结晶性

10、的极性不饱和橡胶,34,1. 丙烯腈的含量对NBR性能有极大的影响 丙烯腈含量增多： 生胶可塑度提高，加工性能会改善； 硬度、定伸应力、拉伸强度、耐磨性提高； 耐油性、耐热性、耐化学药品性提高； 气密性提高，当丙烯腈含量超过40，气密性与IIR相当； 弹性、耐寒性下降。,35,共聚物组成(丙烯腈含量)对丁腈橡胶性能的影响,36,ACN含量对NBR的压缩永久变形、脆性温度、弹性和硬度的影响,37,2. 丁二烯链段的微观结构 NBR中反1,4结构的含量超过80；而顺1,4和1，2结构的量都不超过10。 但由于无规共聚，NBR是非结晶性橡胶。 顺1,4结构增大，提高弹性和耐寒性； 1,2结构导致支化

11、和交联，容易生成凝胶，应尽量减少。,1，2结构,顺1，4结构,反1，4结构,38,3. 分子量与分子量分布 分子量大强度高，弹性大，但加工性差； 分子量小强度小，弹性小，但加工性好； 适当的分子量分布可兼顾高性能和加工性,39,NBR分子结构与性能的关系,40, NBR的性能（重点）,优点： 优异的耐油性能。耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和丙烯酸酯橡胶 。 良好的耐热、耐臭氧、耐老化性能。(与NR、SBR、BR) 缺点： 低温性能较差。 电绝缘性差。(比CR差，体积电阻率101012.cm ) 生胶强度低。(必须用CB、白炭黑增强),41,ACN含量与丁腈橡胶在ASTM No.2油中的溶胀及Tg的关系,橡胶材料的耐热性 和耐油性,42, 应用 NBR广泛应用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。 抗静电制品 NBR/PVC共混改性,43, 一种特殊NBRHNBR 1. 定义,饱和度为8099,氢化丁腈的英文名称为Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber, HNBR。,44,2. HNBR的结构性能特点 丁二烯链段转变成PE段HNBR是（拉伸）结晶性橡胶，强度明显高于NBR。 主链饱和度提高耐热性、耐臭氧、耐H2