(2)丁苯橡胶的分类
丁苯橡胶
乳液丁苯 溶液丁苯
高温丁苯(50℃聚合) 低温丁苯(5℃聚合) 低温充油丁苯(加有含芳烃或环烃的石 油馏份) 低温充炭黑丁苯(加有炭黑) 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(加入第三单体丙烯酸类共聚)
烷基锂溶液丁苯
锡偶联溶液丁苯(采用SnCl4)
异戊橡胶 乙丙橡胶 丁钠橡胶 丁腈橡胶 氯丁橡胶 氯基橡胶 氟橡胶
氯醚橡胶 硅橡胶 聚氨酯橡胶 聚硫橡胶 丙烯酸酯橡胶
2. 天然橡胶
天然橡胶：由橡胶树生物体内合成的聚异戊二烯。
顺式-1,4加成聚异戊二烯>97%， 分子量在3~3000万之间， 分子量分布较宽(3-10)。
天然橡胶的性能：熔点为28℃，玻璃化温 度为-73℃，在室温下柔软而具有弹性。
占地仅约l0亩，仅需几十人
合成橡胶
通用合成橡胶 特种合成橡胶
4. 合成橡胶生产工艺特点
合成方法的选择：乳液聚合或溶液聚合。
(1) 原料
单体来源：由石油、煤及天然气得到。主要是丁二烯、 异戊二烯等共轭二烯烃化合物，以及乙烯、苯乙烯等 乙烯类化合物。
原料纯度：对单体、催化剂、溶剂等的要求较高。
(2) 聚合转化率
生橡胶(生胶) 硫化
硫化橡胶(熟胶)
硫化：使具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构。
硫化剂：实际上能起“硫化”作用的化合物(例如硫化中采用的硫 黄)。
天然橡胶与硫黄间的反应
(2) 橡胶添加剂
a. 硫化剂，硫化促进剂，硫化活化剂。
b. 橡胶的增强：为了增加制品的硬度、强度、耐磨性和抗撕裂性， 而在加工过程中加入惰性填料（如氧化锌、粘土、白垩、重晶石 等）和增强填料（如炭黑）等。
支化和交联
聚合转化率上升 凝胶效应增加
聚合速度变慢
因此合成橡胶的生产中聚合转化率一般控制在60-70%。
(3) 合成橡胶的分离
聚合物乳液中分离橡胶 聚合物溶液中分离橡胶
电解质凝聚法 冷冻凝聚法 改变pH值的破乳 高速离心破乳 直接干燥法
水析凝聚法
5. 橡胶的硫化与加工
(1) 橡胶的硫化：未经硫化的橡胶是线型或支链型结构，制品强度低、 弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，基本无使用价值。 所以橡胶制品必须经过硫化形成网状体型结构才有实用价值。
c. 橡胶的增塑：为了增加橡胶的可塑性和流动性，提高耐低温性 能等，加入石蜡、凡士林等低分子量物质。
d. 其它添加剂：还有抗老剂、着色剂、抗磨蚀剂、阻燃剂等。
(3) 橡胶的加工
a. 生胶的塑炼：生胶在机械力、化学作用及热的作用下使大分子 长链断裂，分子量下降，从而增加其可塑性的工艺过程。 工业中常采用机械塑炼法，用塑炼机(或称炼胶机)进行，如使用开 炼机、密炼机、螺杆塑炼机等设备。
(2) 聚合工艺条件
a. 单体的纯度：丁二烯＞99％，苯乙烯＞99.6％。
b. 分散介质：一般以水为分散介质，要求必须采用去离子水，以
保证乳液的稳定和聚合产物的质量。低温乳液聚合时一般控制单 体与水的比值为1∶1.05～1∶1.8（mol比）
c. 共聚单体配比：丁二烯的活性比苯乙烯大。当丁二烯/苯乙烯质 量比为72/28-70/30 时产品中苯乙烯含量约23％。
d. 聚×102—5×102 kPa 聚合转化率：约60％， 反应器：8-12个聚合釜串联。
d. 聚合终点的控制
共聚物组成 产品门尼粘度
一般转化率控制在60％左右
e. 乳胶粒粒径的控制：乳胶粒子的粒径与它在聚合釜中的停留时 间有关。采用多个聚合釜串联起可使粒径分布狭窄。
b. 生胶的混炼：生胶和各种橡胶添加剂混合均匀的过程，称为混 炼；所得到的均匀混合物称为混炼胶。 使用的设备为开炼机、密炼机、连续混炼机。
c. 混炼胶的加工成型
d. 混炼胶的硫化
5. 合成橡胶的性能与应用
(1)橡胶的基本性能：良好的弹性、气密性、耐油性及 电绝缘性等。
(2)某些合成橡胶具有的特殊性能：耐高温、耐热油、 耐强氧化剂、高耐磨性、阻燃性及高度气密性等方面。
f. 聚合温度：采用氧化-还原引发体系，可以在5℃或更低温度下 （-10℃）进行，同时，链转移少，产物中低聚物和支链少，反式 结构可达70%左右，比高温下聚合的产物性能更好。
3. 其他类型乳液丁苯橡胶
(1)充油丁苯橡胶：在低温丁苯橡胶中加入一定量的油类物质，可 改进加工性能及制品的物理机械性能。 常用的油类物质为液态芳烃或环烷烃，加入量为橡胶质量的20-50 ％。制成的轮胎寿命可延长，降低成本。 (2)充炭黑丁苯橡胶
古塔胶：主要为反式1,4加成聚异戊二烯，不能用作弹性体。
3. 合成橡胶
合成橡胶：以天然气、煤及石油等原料为基础，通过化学方法得 到单体，然后再聚合成一定温度范围内具有高度的弹性高分子化 合物，可用来替代天然橡胶。
1 kt天然橡胶
300万株橡胶树，占地约 3万亩，需5000-6000人
1 kt合成橡胶
高反式1,4-丁苯(反式1,4-丁二烯含量较高)
2. 低温乳液丁苯橡胶的合成
丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理进行聚合反应。 其反应式与产物结构式为：
m CH2＝CH－CH＝CH2 ＋ nCH2＝CH
－CH2－CH＝CH－CH2 m
CH2－CH—n—
(1) 低温乳液丁苯橡胶的合成工艺
低温丁苯乳液聚合工艺
(3)充油充炭黑丁苯橡胶。
第13章 合成橡胶的生产
13.1 概述
橡胶是一种在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能 迅速恢复其原来形状的高分子弹性体。
天然橡胶 弹性体
合成橡胶
特点：受外力可延伸至原 长度的几倍，去除外力后 即可迅速回复至原长度。
1. 橡胶的分类
橡胶
天然橡胶 通用橡胶
合成橡胶
特种橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶
(3) 合成橡胶的应用
13.2 丁苯橡胶
1. 概述
(1)丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber，简称SBR)是由丁二烯与苯 乙烯两种单体共聚得到的弹性体，是一种综合性能较好的产量和 消耗量最大的通用橡胶，占合成橡胶总产量的60%。
丁苯橡胶工业生产方法有乳液聚合法和溶液聚合法，但主要是采 用乳液法生产，其中低温乳液聚合丁苯橡胶占乳液法产量的60%。