第13章-合成橡胶.ppt

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1、第13章合成橡胶的生产13.1概述合成橡胶天然橡胶弹性体特点：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。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。1.橡胶的分类橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶乙丙橡胶丁钠橡胶特种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)

2、。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。古塔胶：主要为反式1,4加成聚异戊二烯，不能用作弹性体。2.天然橡胶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。1kt天然橡胶300万株橡胶树，占地约3万亩，需5000-6000人1kt合成橡胶占地仅约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(1)原料单体来源：由石油、煤及天然气得到。主要是丁

3、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。合成方法的选择：乳液聚合或溶液聚合。(2)聚合转化率聚合转化率上升支化和交联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冷冻凝聚法电解质凝聚法改变pH值的破乳高速离心破乳聚合物溶液中分离橡胶直接干燥法水析凝聚法5.橡胶的硫化与加工硫化：使具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构。生橡胶(生胶)硫化硫化橡胶(熟胶)硫化剂：实际上

4、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(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。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。(2)橡胶添加剂a.硫化剂，硫化促进剂，硫化活化剂。d.其它添加剂：还有抗老剂、着色剂、抗磨蚀剂、阻燃剂等。c.橡胶的增

5、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。(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。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

6、：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。(3)合成橡胶的应用13.2丁苯橡胶(1)丁苯橡胶(Styrene-ButadieneRubber，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%。1.概述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%。(2)丁苯橡胶的分

7、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)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：mCH2＝CH－CH＝CH2＋　nCH2＝CH－CH2－CH＝CH－

8、CH2CH2－CH——mn(1)低温乳液丁苯橡胶的合成工艺低温丁苯乳液聚合工艺(2)聚合工艺条件d.聚合工艺条件聚合温度：5oC聚合压力：4×102—5×102kPa聚合转化率：约60％，反应器：8-12个聚合釜串联。a.单体的纯度：丁二烯＞99％，苯乙烯＞99.6％。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％。b.分散介质：一般以水为分散介