丁苯橡胶文献综述

吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计(论文)文献综述吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述年产3万吨丁苯橡胶装置聚合及后处理工段工艺设计30,000tonsofstyrenepolymerizationandpost-processingdevicesectionprocessdesign学生姓名：学生学号：专业班级：指导教师：职称：起止日期：吉林化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计(论文)文献综述目录绪论.....................................................................1第一章丁苯橡胶的分类....................................................21.1分类.............................................................21.1.1乳液聚合丁苯橡胶............................................21.1.2溶液聚合丁苯橡胶............................................3第二章丁苯橡胶的成分....................................................4第三章丁苯橡胶的结构....................................................43.1微观结构.........................................................43.1.1结合苯乙烯含量..............................................43.1.2两种单体的序列结构及丁二烯的键合方式........................43.2分子量及聚集态结构...............................................5第四章丁苯橡胶的性能....................................................54.1丁苯橡胶的物理性能...............................................54.1.1具有较好的弹性..............................................54.1.2丁苯橡胶是非自补强橡胶......................................54.1.3丁苯橡胶的耐磨性能优于天然橡胶..............................54.1.4丁苯橡胶耐龟裂性能.........................................64.1.5丁苯橡胶的抗湿滑性..........................................64.1.6丁苯橡胶的电性能及介质性能.................................64.2丁苯橡胶的化学性................................................6第五章丁苯橡胶的加工工艺................................................75.1丁苯橡胶胶料的配合技术............................................75.1.1硫化体系....................................................75.1.2补强与填充体系..............................................75.1.3防护体系...................................................85.1.4增塑剂.....................................................85.2丁苯橡胶胶料的加工............................................8第六章丁苯橡胶的用途....................................................8参考文献.................................................................9吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计(论文)文献综述11绪论丁苯橡胶（SBR）是苯乙烯和丁二苯的共聚物，按聚合方法可分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。丁苯橡胶的加工性能和物理性能接近天然橡胶，可与天然橡胶共混，作为制造轮胎和其它橡胶制品的原料。丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶。20世纪20年代，德国I.G.Farben公司在致力于改进乳液法聚丁二烯物理性质时用苯乙烯作为第二单体与丁二烯共聚，从而产生了乳聚丁苯橡胶这一新胶种。1933年该公司发表了采用乙炔路线合成乳液聚合丁苯橡胶的第一个专利，并于1937年开始工业化生产，商品名为BunaS。第二次世界大战爆发以后，作为战略物资，橡胶的需求量急增，美国迅速发展了乳聚丁苯橡胶的生产，于1942年生产出GR-S丁苯橡胶。前苏联于1949年也开始了丁苯橡胶的生产。以上合成丁苯橡胶均是50℃下的共聚产物，称为高温丁苯橡胶。20世纪50年代初，出现了在5℃下聚合的性能优异的低温丁苯橡胶。目前，低温乳聚丁苯橡胶约占整个乳聚丁苯橡胶的90%，高温乳液聚合生产配方简单,过程易于控制，对某些性能要求不高的橡胶制品仍有使用，所以至今仍有少量生产。20世纪60年代中期，随着阴离子聚合技术的发展，溶液聚合丁苯橡胶开始问世。由于这种胶料具有较低的滚动阻力、较高的抗湿滑性和较好的综合性能，其发展较快，目前溶液丁苯橡胶已占丁苯橡胶总产量的15%以上。随着合成橡胶技术的不断发展，自1951年出现了充油丁苯母炼胶后，又出现了充炭黑丁苯母炼胶、充油充炭黑丁苯母炼胶、高苯乙烯丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶和液体丁苯橡胶等品种。由于丁苯橡胶主要由于轮胎生产，其用量大，品种繁多。吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述22第一章丁苯橡胶的分类1.1分类丁苯橡胶按聚合方法分类，可分为乳液聚合和溶液聚合二种。1.1.1乳液聚合丁苯橡胶乳聚丁苯橡胶是合成橡胶中消费量最大的胶种，乳聚丁苯橡胶产品分为通用品种和特殊品种两大类。通用品种有1000、1500、1600、1700、1800和1900共计6个系列，其牌号多达数百种。特殊品种包括液体丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、丁苯吡橡胶和羧基丁苯橡胶等。SBR－1500是通用污染型软乳聚丁苯橡胶的最典型品种，生胶粘着性和加工性能均优，硫化胶耐磨性能、拉伸强度、撕裂强度和耐老化性能较好。SBR-1500广泛用于以炭黑为补强剂和对颜色要求不高的产品，如轮胎胎面、翻胎胎面、输送带、胶管、模制品和压出制品等。SBR－1502是通用非污染型软乳聚丁苯橡胶的最典型品种，其性能与SBR－1500相当，有良好的拉伸强度、耐磨耗和屈挠性能。SBR-1502广泛用于颜色鲜艳和浅色的橡胶制品，如轮胎胎侧、透明胶鞋、胶布、医疗制品和其他一般彩色制品等。吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述33SBR－1712是一种填充高芳香烃油的软乳聚丁苯橡胶的污染性品种，它具有优良的粘着性、耐磨性和可加工性以及价格便宜等优点。SBR-1712广泛用于乘用车轮胎胎面胶，轮胎胎面胶、输送带、胶管和一般黑色橡胶制品等。乳聚丁苯橡胶的生产技术在19世纪20年代后期逐渐成熟，此后对工艺又进行了不断的改进，并朝着装置大型化方向发展，自动化控制水平有了明显的提高，并且己达到相当先进的水平。目前，乳聚丁苯橡胶在提高聚合反应的单体转化率、节能降耗等方面取得了很大的进展，在解决乳聚丁苯橡胶滚动阻力与抗湿滑性能矛盾问题，优化产品性能，适应市场需求等方面也得到了突破性进展。通过开发新型官能化引发剂、高效、环保的新型助剂，引入第三单体，提高结合苯乙烯含量等技术，乳聚丁苯橡胶在产品性能方面得以优化。通过采用环保型助剂、环保型填充油等，环保型乳聚丁苯橡胶开发也取得了显著进展。1.1.2溶液聚合丁苯橡胶溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，兼具有滚动阻力小，抗湿滑性和耐磨性能优异等优点，在轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎中具有广泛的应用。另外，由于溶聚丁苯橡胶具有触感好、耐候性好、回弹性好以及永久变形小等优点，可用于制作雨衣、毡布、风衣及气垫床等，还可制作发泡均匀、结构致密的海绵材料。溶聚丁苯橡胶由于其良好的辊筒操作性、压延性、耐磨性以及高填充性，还广泛地用于制鞋业，用它制作的鞋，具有色泽鲜艳、触感良好、表面光滑、花纹清晰、不易走型以及硬度适中等特点。与乳聚丁苯橡胶相比，溶聚丁苯橡胶具有生产装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等优点，是目前重点研究开发和生产的新型合成橡胶品种之一，开发利用前景十分广阔。按照聚合方式，溶聚丁苯橡胶的聚合工艺主要有间歇聚合工艺和连续聚合工艺两种。按溶剂回收方式可分为直接干燥法和湿法（汽提）干燥法两种。间歇工艺操作灵活性大，不同牌号之间切换灵活。与间歇工艺相比，连续工艺物耗能耗低、生产效率高、产品质量稳定，代表了溶聚丁苯橡胶等锂系高聚物合成工艺的发展方向。随着溶聚丁苯橡胶市场需求量的不断增加，更具经济技术优势的连续聚合技术在溶聚丁苯橡胶的生产中的地位将变得越来越重要。吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述44第二章丁苯橡胶的成分丁苯橡胶中含有一些非橡胶烃成分，特别是乳液聚合的丁苯橡胶中非橡胶烃成分约占10%。按照HG4-1380-82标准规定，丁苯-1500中的非橡胶烃物资有松香酸、松香皂、防老剂D、灰分、挥发分。溶聚丁苯橡胶非橡胶烃成分较小，只含少量残留催化剂。这些成分对于丁苯橡胶性能有一定影响。例如，松香酸的残存对硫化速度有一定影响，这也是丁苯橡胶硫化速度比天然橡胶慢的原因之一，丁苯橡胶配合中可以不加硬脂酸，不过一般配合中仍有1~2份。第三章丁苯橡胶的结构3.1微观结构3.1.1结合苯乙烯含量随着结合苯乙烯含量的增加，其共聚物可以由橡胶变成树脂，因为聚苯乙烯就是，gT为90℃。目前最广泛使用的低温乳聚丁苯橡胶的典型结合苯乙烯质量含量为23.5%，这相当于1个摩尔的苯乙烯便有6.3摩尔的丁二烯。当结合苯乙烯含量大于0.5（质量分数）时，gT上升迅速。结合苯乙烯含量与gT还有下述经验式：gT=（-78+128S）/（1-0.5S）式中S——结合苯乙烯的质量分数。随丁苯橡胶中结合苯乙烯含量的增加，其性能变化如下：硬度上升，模量上升，弹性下降；压出收缩率下降，压出制品光滑；耐低温性能下降；在空气中热老化性能变好。此外，随结合苯乙烯含量的增加，溶聚丁苯橡胶的磨耗指数下降，加工性能及抗湿滑性提高。3.1.2两种单体的序列结构及丁二烯的键合方式在一般丁苯橡胶中，两种单体是无规共聚的，在SBS热塑丁苯橡胶中两种单体是嵌段共聚的。丁二烯在分子中有顺式-1,4-聚合、反式-1,4-聚合及1,2-聚合，其比例主要由聚合条件决定。低温乳液聚合所得产物中，顺式-1,4-聚合约占10%，反式-1,4-聚合较多，约占70%，而1,2-聚合约占20%。溶聚丁苯橡胶中，顺式-1,4-聚合较乳聚多，反式-1,4-聚合及1,2-聚合较乳聚少，结构不同是它们性能不同的主要原因之一。吉林化工学院材料科学与工程学院毕业设计文献综述553.2分子量及聚集态结构丁苯橡胶的分子量分布、支化及凝胶含量主要受聚合方法和聚合条件的制约。