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丁苯橡胶

2023-12-22 10:12:45

丁苯橡胶是最早的工业化的合成橡胶。1933年德国I.G..Farben公司采用乙炔合成路线首先研制出乳液聚合丁苯橡胶(简称乳聚丁苯橡胶),并于1937年开始工业化生产,商品名为Buna S。美国则以石油为原料,于1942年生产了丁苯橡胶,称为GR-S。俄罗斯于1949年也开始了丁苯橡胶的生产。以上均是高温(50℃)下的共聚物,称为高温丁苯橡胶。

目前,丁苯橡胶(包括胶乳)的产量约占整个合成橡胶生产量的55%,约占天然橡胶和合成橡胶总产量的34%。在合成橡胶中,丁苯橡胶仍是产量和消耗量最大的胶种。

 


低温乳聚丁苯橡胶有如下结构特点:

1、因分子结构不规整,在拉伸和冷冻条件下不能结晶,为非结晶性橡胶。

2、与天然橡胶一样,也为不饱和碳链橡胶。但与天然橡胶相比,双键数目较少,且不存在甲基侧基及基推电子作用,双键的活性也较低。

3、分子主键上引人了庞大苯基侧基,并存在丁二烯-1,2结构形成的乙烯侧基,因此空间位阻大,分子链的柔性较紧。

4、平均相对分子质量较低,相对分子质量分布较窄。

低温丁苯橡胶的物理机械性能:

1、由于是不饱和橡胶,因此可用硫黄硫化,与天然顺丁等通用橡胶的并用性能好。但因不饱和程度比天然橡胶低,因此硫化速度较慢,而加工安全性提高,表现为不易焦烧、不易过硫、硫化平坦性好。

2、由于分子结构较紧,特别是庞大苯基侧基的引入,使分子间力加大,所以其硫化胶比天然橡胶有更好的耐磨性、耐透气性,但也导致弹性、耐寒性、耐撕裂性(尤其使耐热撕裂性)差,多次变形下生热大,滞后损失大,耐屈桡龟裂性差(指屈桡龟裂发生后的裂口增长速度快)。

3、由于使碳链胶,取代基属非极性基范畴,因此是菲极性橡胶,耐油性和耐非极性溶剂性差。但由于结构较紧密,所以耐油性和耐非极性溶剂性、耐化学腐蚀性/耐水性均比天然橡胶好。又因含杂质少,所以电绝缘性也比天然橡胶稍好。

4、由于是非结晶橡胶,因此无自补强性,纯胶硫化胶的拉伸强度很低,只有2~5MPa。必须经高活性补强剂补强后才有使用价值,其炭黑补强硫化胶的拉伸强度可 达25~28MPa。

5、由于聚合时控制了相对分子质量在较低范围,大部分低温乳聚丁苯橡胶的初始门尼黏度值较低,在50~60左右,因此可不经塑炼,直接混炼。但由于分子链柔性较差,相对分子质量分布较窄,缺少低分子级分的增塑作用,因此加工性能较差。表现在混炼时,对配合剂的湿润能力差,温升高,设备负荷大;压出操作较困难,半成品收缩率或膨胀率大;成型贴合时自黏性差等。

溶聚丁苯橡胶(S-SBR)是以丁二烯、苯乙烯为单体,烷基锂为催化剂,在有机溶剂中进行阴离子共聚的产物。由于聚合条件的不同,可使苯乙烯和丁二烯的结合方式不同,分为无规型、嵌段并存型三大类。无规型为通用型溶聚丁苯橡胶,可用 于轮胎、鞋类和工业橡胶制品;嵌段型 和无规型属热塑性弹性体;无规型与嵌段并存型是新型溶聚丁苯橡胶,乙烯基含量高,其特点是滚动阻力小,且抗湿滑性小。此外,还有发、以充油、充炭黑溶聚丁苯橡胶,以及反式-1,4-丁苯橡胶和锡偶联溶聚丁苯橡胶等特殊品种。

无规型溶聚丁苯橡胶与低温乳聚丁苯橡胶相比,其橡胶烃含量较高,支链少,相对分子质量分布较窄,而且在微观结构上丁二烯的顺式-1,4结构、1,2结构含量比例增多,反式-1,4结构比例减少。因此这种无规型的溶聚丁苯橡胶,适于填充大量的炭黑,硫化胶的耐磨性好,弹性、耐寒性、永久变形等都介于低温乳聚丁苯橡胶之间,故适用于轮胎生产。

丁苯橡胶是合成橡胶的老产品,品种齐全,应用广泛,加工技术比较成熟。大部分丁苯橡胶用于轮胎工业。其他产品有汽车零件、工业制品、电线和电缆包皮、胶管、胶带和鞋类等。

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