CH2
CH
CH CH2 m
CH2
CH n
简介
丁苯橡胶
充炭黑丁苯橡胶
简介
一种综合性能较好的通用型合成橡胶 合成橡胶中产量最大的一个品种，约占整个合 成橡胶产量的60%
丁 苯 橡 胶 成 品
橡胶 橡胶 通用 橡胶 橡胶
合成通用橡胶产量
2.发展史及分类 发展史及分类
发展史
20世纪50年代生产 了5摄氏度下聚合 的低温丁苯橡 胶，性能得以改善
丁苯橡胶
目录史及分类 结构特征 性能与应用 合成工艺 前景展望
1.简介 简介
丁苯橡胶（StyreneButadiene Rubber，简 称SBR） 最早工业化的合成橡胶 之一 由丁二烯和苯乙烯两种 单体共聚而得到的弹性 体 为浅黄褐色弹性固体
丁苯橡胶 结构式
结构特性对性能的影响
因掺杂有苯乙烯链节，所以丁苯橡胶的主体结构不规整，不易结 晶 丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大 苯乙烯含量 对橡胶性能的影响
硬度
模量
弹性
压出收缩率 耐低温性能 在空气中热老化性能 SSBR磨耗指数 磨耗指数 加工性能及抗湿滑性
4.性能与应用 性能与应用
白色、浅褐色 白色、 有苯乙烯气味 密度：0.919-0.944g/ cm3 密度：
引发反应中的添加剂
螯合剂EDTA的使用 的使用 螯合剂
为了防止产生的Fe(OH)2沉淀析 出，工业上采用乙二胺四乙酸二 钠盐(EDTA-二钠盐)作为螯合剂， 与Fe2+生成水溶液性螯合物
雕白粉的使用
由链引发反应可知，Fe2+经氧化后变Fe3+， Fe3+呈棕色，如果其浓度较高将影响丁苯橡胶 的色泽。为了减少Fe3+的浓度，工业上使用白 粉(甲醛-亚硫酸氢钠二CH2O.NaHSO3.2H2O) 作为二级还原剂，使Fe3+还原为Fe2+。
溶液丁苯橡胶(SSBR)的性能 的性能 溶液丁苯橡胶
SSBR具有优良的耐磨性、耐屈挠、耐低温性 具有优良的耐磨性、耐屈挠、 具有优良的耐磨性 及优良的动态性能。 抗湿滑性好， 及优良的动态性能。ESBR抗湿滑性好，但滚 抗湿滑性好 动阻力大， 动阻力大，而SSBR由于兼具抗湿滑性好和滚 由于兼具抗湿滑性好和滚 动阻力低两种性能． 动阻力低两种性能．因此近几年随着新型节能 轮胎的发展，该胶种在发达国家中发展较快。 轮胎的发展，该胶种在发达国家中发展较快。
橡 胶 的 分 类
溶液丁苯 丁苯橡胶
低温充油、充炭黑丁苯 高苯乙烯丁苯（苯乙烯含量高） 液体丁苯（液体状橡胶） 羧基丁苯（加入第三单体苯烯酸类共聚而成） 烷基锂溶液丁苯 锡偶联溶液丁苯（采用偶联剂四氯化锡） 高反式1,4-丁苯（反式1,4-丁二烯含量较高）
分类
吉化1500
各 公 司
1712 1502
SBR的应用 的应用
丁苯橡胶主要用于制作轮胎， 丁苯橡胶主要用于制作轮胎，世界丁苯橡胶 的消费结构中，大多数用于轮胎及其制品， 的消费结构中，大多数用于轮胎及其制品，少 量的用于橡胶机械制品。 量的用于橡胶机械制品。
世界丁苯橡胶消费结构
其他方面 （34.6%） 轮胎及其制 品（53.5%）
橡胶机械制 品（11.9%）
工艺过程
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
① 原料的制备与混合 用计量泵将相对分子量调节剂叔十烷 基硫醇与苯乙烯在管路巾混合溶解， 再与处理好的丁二烯在管路巾中混合， 然后与乳化剂混合液(乳化剂、去 离子水、脱氧剂等)等在管路中 混合后进入冷却器，冷却至 10℃。再与活化剂溶液(还原剂、螯合剂等) 混合，从第一个釜的底部进入聚合系统， 氧化剂直接从第—个釜的底部直接进入。
工艺过程
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
⑤ 后处理工段 包括处理工段的准备， 5~50mm胶粒的 生成和干燥、称量、压块、包装
6.国内外的发展现状和发展建议 国内外的发展现状和发展建议
我国SBR与国外差距 与国外差距 我国
国外
高温ESBR：40种 ： 种 高温 低温ESBR：80种 ： 种 低温 炭黑母炼胶： 多种 炭黑母炼胶：60多种 充油胶： 多种 充油胶：50多种 充油充炭黑胶： 多种 充油充炭黑胶：140多种 高苯乙烯橡胶： 多种 高苯乙烯橡胶：70多种
乳液丁苯橡胶(ESBR)的性能 的性能 乳液丁苯橡胶
与天然橡胶的对比
丁苯生胶的介电性能、 丁苯生胶的介电性能、对氧及热的稳定性均比天然橡胶 好 它的粘结性不好，可塑性低 它的粘结性不好， 它的弹性、耐磨性、 它的弹性、耐磨性、耐老化性能均可超过天然橡胶 耐酸性、耐碱性、 耐酸性、耐碱性、介电性及气密性与天然橡胶相似 但是大分子结构中含有苯环，滞后损失大， 但是大分子结构中含有苯环，滞后损失大，动恋变形时 发热量大， 发热量大，由制造的轮胎使用寿命较短
生 产 的 SBR
1502
3.结构特性 结构特性
大分子宏观结构包括： 大分子宏观结构包括：
单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性，凝胶 含量等
微观结构主要包括： 微观结构主要包括：
丁二烯链段中顺式—1，4、反式—1，4和1，2—结构(乙烯基)的比例， 苯乙烯、丁二烯单元的分布等
典型丁苯橡胶的结构特征
单体的纯度 共聚单体的配比
工艺过程
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
② 聚合 聚合系统由8—12台聚合釜组成，采用串 联操作方式。当聚合达到规定转 化率后，在终止釜前加入终止剂终止反应。 聚合反应的终点主要根据门尼黏度和单 体转化率来控制。转化率是根据取样测定固 体含量来计算，门尼黏度是根据产品指标要 求实际取样测定来确定。虽然生产中转化 率控制在60%左右，但当所测定的门尼黏度 达到规定指标要求，而转化率未达到要求时， 也就加终止剂终止反应，以确保产 物门尼黏 度合格。
国内
（1）包括充油胶只有8种 ） （2）SBR1600，SBR1800充 ） ， 充 油炭黑母炼胶尚属空白 （3）SBR1500、1502、1712 ） 、 、
20世纪60年代初 以烷基锂为引发 剂的溶液聚合法 丁苯橡胶开 始工业化生产
高温丁苯橡胶
1933年德国首先 用乙炔为原料制 得丁苯橡胶
1942年美国以 石油为原料生产 丁苯橡胶
发展史
近几 年世 界丁 苯橡 胶产 耗量
分类
高温丁苯（50℃聚合） 低温丁苯（5℃聚合）
丁 苯
乳液丁苯
低温充油丁苯（加含有芳烃或环烃的石油馏分） 低温充炭黑丁苯（加有炭黑）
SBR的应用 的应用
制鞋行业
汽车橡胶制品
SBR
轮胎行业
胶管胶带
5.合成工艺 合成工艺
1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2） 丁二烯（ 丁二烯 ） 单体 苯乙烯（ 苯乙烯（C6H5C2H3 ） 聚合反应方程： 聚合反应方程：
典型的配方组成
典 型 低 苯 橡 胶 配 方 生 产 丁 合 聚 液 乳 温
丁苯橡胶的聚合方法
丁苯橡胶 聚合方法
乳液聚合：世界上丁苯橡 胶生产能力中约 87%使用乳液聚合
溶液聚合：实际生 产中应用较少
高温乳液聚合：所得 丁苯橡胶性能较差
低温乳液聚合：聚合得到的丁苯橡胶有 较高的耐磨性和很高的抗张强度并且 具有良好的加工性能
下面主要介绍的是低温乳液聚合
流程图
乳液 聚合 生产 丁苯 橡胶 工艺 流程
脱氧剂——保险 保险 脱氧剂 粉的使用
保险粉（连二亚硫酸钠二水合物 Na2S2O4.2H2O）称为脱氧剂，其能与水 中的溶解氧反应
终止反应中的添加剂
终止剂的相关作用
甲基二硫代氨基甲酸钠为有效的终止剂， 但在单体回收过程中仍有聚合现象发生， 为此，添加了多硫化物、亚硝酸钠以及多 乙烯多胺。多硫化物有还原作用，可与残 存的过氧化物反应，以消除回收过程中残 存的过氧化物的引发作用，亚硝酸钠有防 止菜化状的爆聚物生成的作用。
反应条件的控制 聚合终点的控制
工艺过程
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
③ 单体丁二烯的回收 从终止釜流出的终止后的胶液进入缓冲罐。 然后经过两个不同真空度的闪蒸器回收未反 应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是22 —28℃，压力0.04MPa，在第一个闪蒸器中 蒸出大部分丁二烯；在第二个闪蒸器中(温 度27℃，压0.03MPa)蒸出残存的丁二烯。 回收的丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性 气体后循环使用。
工艺过程
低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程
④ 单体苯乙烯的回收 脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔(高 约10 m，内有十余块塔盘)上部，塔底用 0.1MPa的蒸气直接加热，塔顶压力为 1 2.9kPa，塔顶温度50℃。苯乙烯与 水蒸气由塔顶出来。经冷凝后，水和苯 乙烯分开，苯乙烯循环使用。塔 底得到含胶20%左右的胶乳， 苯乙烯含量<0.1%。