丁苯橡膠
2023-12-22 10:12:45丁苯橡膠是最早的工業(yè)化的合成橡膠。1933年德國(guó)I.G..Farben公司采用乙炔合成路線首先研制出乳液聚合丁苯橡膠(簡(jiǎn)稱乳聚丁苯橡膠),并于1937年開始工業(yè)化生產(chǎn),商品名為Buna S。美國(guó)則以石油為原料,于1942年生產(chǎn)了丁苯橡膠,稱為GR-S。俄羅斯于1949年也開始了丁苯橡膠的生產(chǎn)。以上均是高溫(50℃)下的共聚物,稱為高溫丁苯橡膠。
目前,丁苯橡膠(包括膠乳)的產(chǎn)量約占整個(gè)合成橡膠生產(chǎn)量的55%,約占天然橡膠和合成橡膠總產(chǎn)量的34%。在合成橡膠中,丁苯橡膠仍是產(chǎn)量和消耗量最大的膠種。
低溫乳聚丁苯橡膠有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
1、因分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整,在拉伸和冷凍條件下不能結(jié)晶,為非結(jié)晶性橡膠。
2、與天然橡膠一樣,也為不飽和碳鏈橡膠。但與天然橡膠相比,雙鍵數(shù)目較少,且不存在甲基側(cè)基及基推電子作用,雙鍵的活性也較低。
3、分子主鍵上引人了龐大苯基側(cè)基,并存在丁二烯-1,2結(jié)構(gòu)形成的乙烯側(cè)基,因此空間位阻大,分子鏈的柔性較緊。
4、平均相對(duì)分子質(zhì)量較低,相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。
低溫丁苯橡膠的物理機(jī)械性能:
1、由于是不飽和橡膠,因此可用硫黃硫化,與天然順丁等通用橡膠的并用性能好。但因不飽和程度比天然橡膠低,因此硫化速度較慢,而加工安全性提高,表現(xiàn)為不易焦燒、不易過硫、硫化平坦性好。
2、由于分子結(jié)構(gòu)較緊,特別是龐大苯基側(cè)基的引入,使分子間力加大,所以其硫化膠比天然橡膠有更好的耐磨性、耐透氣性,但也導(dǎo)致彈性、耐寒性、耐撕裂性(尤其使耐熱撕裂性)差,多次變形下生熱大,滯后損失大,耐屈橈龜裂性差(指屈橈龜裂發(fā)生后的裂口增長(zhǎng)速度快)。
3、由于使碳鏈膠,取代基屬非極性基范疇,因此是菲極性橡膠,耐油性和耐非極性溶劑性差。但由于結(jié)構(gòu)較緊密,所以耐油性和耐非極性溶劑性、耐化學(xué)腐蝕性/耐水性均比天然橡膠好。又因含雜質(zhì)少,所以電絕緣性也比天然橡膠稍好。
4、由于是非結(jié)晶橡膠,因此無自補(bǔ)強(qiáng)性,純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度很低,只有2~5MPa。必須經(jīng)高活性補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)后才有使用價(jià)值,其炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉伸強(qiáng)度可 達(dá)25~28MPa。
5、由于聚合時(shí)控制了相對(duì)分子質(zhì)量在較低范圍,大部分低溫乳聚丁苯橡膠的初始門尼黏度值較低,在50~60左右,因此可不經(jīng)塑煉,直接混煉。但由于分子鏈柔性較差,相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄,缺少低分子級(jí)分的增塑作用,因此加工性能較差。表現(xiàn)在混煉時(shí),對(duì)配合劑的濕潤(rùn)能力差,溫升高,設(shè)備負(fù)荷大;壓出操作較困難,半成品收縮率或膨脹率大;成型貼合時(shí)自黏性差等。
溶聚丁苯橡膠(S-SBR)是以丁二烯、苯乙烯為單體,烷基鋰為催化劑,在有機(jī)溶劑中進(jìn)行陰離子共聚的產(chǎn)物。由于聚合條件的不同,可使苯乙烯和丁二烯的結(jié)合方式不同,分為無規(guī)型、嵌段并存型三大類。無規(guī)型為通用型溶聚丁苯橡膠,可用 于輪胎、鞋類和工業(yè)橡膠制品;嵌段型 和無規(guī)型屬熱塑性彈性體;無規(guī)型與嵌段并存型是新型溶聚丁苯橡膠,乙烯基含量高,其特點(diǎn)是滾動(dòng)阻力小,且抗?jié)窕孕?。此外,還有發(fā)、以充油、充炭黑溶聚丁苯橡膠,以及反式-1,4-丁苯橡膠和錫偶聯(lián)溶聚丁苯橡膠等特殊品種。
無規(guī)型溶聚丁苯橡膠與低溫乳聚丁苯橡膠相比,其橡膠烴含量較高,支鏈少,相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄,而且在微觀結(jié)構(gòu)上丁二烯的順式-1,4結(jié)構(gòu)、1,2結(jié)構(gòu)含量比例增多,反式-1,4結(jié)構(gòu)比例減少。因此這種無規(guī)型的溶聚丁苯橡膠,適于填充大量的炭黑,硫化膠的耐磨性好,彈性、耐寒性、永久變形等都介于低溫乳聚丁苯橡膠之間,故適用于輪胎生產(chǎn)。
丁苯橡膠是合成橡膠的老產(chǎn)品,品種齊全,應(yīng)用廣泛,加工技術(shù)比較成熟。大部分丁苯橡膠用于輪胎工業(yè)。其他產(chǎn)品有汽車零件、工業(yè)制品、電線和電纜包皮、膠管、膠帶和鞋類等。