3. NR具有较好的加工性能——含有低 分子组分和其它有机小分子。
4.天然橡胶耐热性不高，长期使用温 度不能超过80oC，在100oC下只能短期 使用；耐老化，耐O3性能不高——主 链上存在大量的不饱和双键。
5.NR的耐油性差——非极性橡胶与烃 类油相容性高。
NR的结构特点
不饱和 非极性 侧基量较少 分子链柔顺－Tg～-72oC
NR的分子量分 布呈双峰分布 规律。
低分子量部分 有利于NR的加 工。
高分子量的部 分使NR具有较 高的强度。
小知识：橡胶的加工性
• 橡胶的高弹性对于橡胶的加工成型是不利的。 • 具有一定的塑性对于加工是有利的——塑性是一种在某种给定
载荷下,材料产生永久变形的材料特性。 • 对于橡胶或弹性体材料，分子量越大（熵）弹性越高；而分子
第四章 橡胶和弹性体材料
第二节 通用橡胶
2.1 天然橡胶（NR） 2.2 丁苯橡胶（SBR） 2.3 聚丁二烯橡胶（BR） 2.4 丁基橡胶 （IIR） 2.5 氯丁橡胶（CR） 2.6 乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM） 2.7 丁腈橡胶（NBR）
2.1 天然橡胶
2.1.1 天然橡胶的来源 1.天然橡胶来源于植物，这些植物包括：巴西三叶橡胶树、银胶菊、 杜仲树等。其中98％的天然橡胶来自于巴西橡胶树。 2. 天然橡胶的主要原材料是橡胶树新鲜胶乳。将新鲜胶乳经过一系 列加工可得浓缩胶乳（固含量超过60％）和干胶。 3. 天然橡胶的英文为nature rubber,缩写NR。
2.2.3 SBR的结构与性能关系（重点）
1. SBR分子结构的内涵 • 宏观结构参数：单体比例，平均分子量、分子量分布、分子结构的线
性程度、凝胶含量。 • 微观结构参数：丁二烯链段中顺1，4；反1，4和1，2结构的比例；苯
乙烯、丁二烯单元的分布（嵌段共聚/无规共聚）。
1，4丁二烯结构 (顺式、反式）
在-20oC下结晶最快，在室温下 结晶速度很慢。
顺1，4聚异戊 二烯结晶速度 与温度的关系
（3）天然橡胶具有拉伸诱导结晶的特点。
这种拉伸结晶特性对 橡胶的强度有很大的 贡献。NR纯胶就具有 较高的强度。 未增强纯NR硫化胶的 拉伸强度可以达到17 ～25MPa。
硫化NR结晶度与伸长率的关系
2.1.2 NR的分子量与分子量分布（重点） • NR的聚合度很高，～10000，分子量在3～3000万的范围内。
4. 分子链枝化度：高枝化度有利于加工性能， 但不利于力学强度；同时造成链端多内耗大。
5. 凝胶（部分交联的橡胶）含量：凝胶含量高 会造成力学性能下降——凝胶处于交联状态，配 合剂无法混入。
6. 聚丁二烯的结构
1，4丁二烯结 构
乙烯基
(顺式、反式）
乙烯基含量增大，也会导致Tg增大，弹性下降、加 工性能、橡胶与地面的摩擦系数提高，橡胶抗湿滑 性提高；但耐磨性能会略有下降。
2.1.2 NR的分子链结构和结晶性 （重点） • （1）NR（异戊二烯的均聚物）的异构体结构
对称性差，难于 结晶
对称性较高，较易 结晶
（2）NR的结晶性
异构体形式 晶体熔点/oC
顺 1，4 28
反 1，4α 56
反 1，4β 65
材料特征
弹性体
具有塑料性质 具有塑料性质
巴西橡胶树生物合成的天然胶中97％为顺1，4异构体。
量小则塑性提高。
2.1.3 NR的组成
组分 橡胶烃 丙酮抽出物 蛋白质
含量％wt ～93.3
2.89
2.82
灰分 0.39
水分 0.61
脂肪
蜡类
丙酮抽出物
醇类 酯类
磷脂
这些小分子有机物对于 橡胶的加工、硫化和防 老化有利。
蛋白质
极性有机物——吸水，不利于NR的绝缘和耐水性 分解出的有机胺是NR的硫化促进剂和防老剂。
拉伸结晶
分子量大
双峰分布
回弹 性高
内耗低、动态生热 小
拉伸和撕裂 强度高
耐磨性、耐弯曲曲挠 疲劳性好
耐热 氧、 耐臭 氧老 化性 能差
耐 加工性能
烃
好
类
油
性
能
差
2.1.5 NR的应用 • 综合性能好，可用来做各种橡胶制品。（除了某些特殊性能要求的制
品外，耐油、耐热等） • 广泛用于:轮胎、胶管、胶带和各种工业橡胶制品。 • 是用途最广泛的一种橡胶，天然橡胶的耗胶量占总耗胶量的35％。
低温丁苯橡胶炭黑母炼胶(1600系列)
乳液自由聚基合聚丁合机苯橡胶低 低温 温充 充油 油丁 丁苯 苯橡 橡胶 胶(炭17黑00母系炼列胶) (1800系列)
丁苯橡胶
理
高苯乙烯丁苯橡胶
苯乙烯含量50％～7
烷基锂溶聚丁苯橡胶
溶液阴聚离合子理聚丁合苯机橡胶高醇锡反烯偶式溶联聚聚溶丁聚-1，苯丁4 -橡苯丁胶橡苯胶橡胶
2.2 丁苯橡胶
2.2.1 定义
• 丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物。 • 是用量最大的一种合成橡胶；占合成胶的～55％，占总橡胶用量
的～34％。 • 英文为styrene-butadiene rubber，缩写SBR。
2.2.2 SBR的合成方法和分类
高温丁苯橡胶(1000系列)
低温丁苯橡胶(1500系列)
灰分——无机盐和少量金属化合物，金属离子会促进老化。
2.1.4 NR的性能特点（重点） 1.高弹性——仅次于BR
CH3 H
CH2 C C CH2 n
•与双键相邻C—C键的容易内旋转 。
•分子链上的侧甲基数量少。 •NR非极性分子间作用力低。
Tg～-72oC
2. NR具有较优良的力学性能 • NR是一种结晶性橡胶，可拉伸结晶，NR具有较高的分子量。 • NR纯胶硫化后强度可达25MPa；用炭黑增强后可达35MPa。 • NR的撕裂强度也很高，最高可达98kN/m。 • NR具有良好的耐疲劳性，滞后损失小，生热低。 • NR具有较高的耐磨性。
乙烯基
苯乙烯
2.单体比例
随着苯乙烯含量的提高， 玻璃化转变温度提高，模 量（定伸强度）提高、弹 性下降、加工性能变好。
苯环还具有分散应力提高 耐磨性的作用。
耐热氧老化性能提高，耐 寒性下降。
综合各种性能，普通SBR的 苯 乙 烯 含 量 一 般 为 ～ 23.5 ％。
3. 分子量和分子量分布 • SBR的数均分子量为10～13万。 • 分子量分布宽：强度低、链端多内耗大、加工 性能好。 • 分子量分布窄：强度高，链端少内耗小、加工 性能不好。