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4-4 丁腈橡胶与丁苯橡胶在线视频

下一节:4-5 氟橡胶与硅橡胶

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4-4 丁腈橡胶与丁苯橡胶课程教案、知识点、字幕

各位同学

现在开始上课

上一节课我们从丁二烯橡胶

继续到氯丁橡胶

可以看出

丁二烯的分子中引入氯原子

可以使橡胶的力学性能

耐老化性能 阻燃性能

发生显著的变化

聚合物的结构与性能

具有密切的相关性

在单体中修饰其他基团

是一种对高分子的改性的方法

共聚也是一种

高分子改性的重要方法

今天就来介绍两类通过丁二烯

与其它单体共聚

获得的性能优异的橡胶品种

丁苯橡胶与丁腈橡胶

首先来看丁苯橡胶

丁苯橡胶是由1,3-丁二烯

与苯乙烯共聚得到的高聚物弹性体

是一种综合性能较好

且产量和消耗量最大的

合成橡胶品种

占合成橡胶总产量的60%

丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶

看一下丁苯橡胶的分类

丁苯橡胶品种繁多

按聚合方法 聚合温度

辅助单体含量及填充剂等的不同

丁苯橡胶可分为

如图所示的不同类型

乳聚丁苯橡胶开发历史悠久

生产和加工工艺成熟

应用广泛

其生产能力 产量和消耗量

在丁苯橡胶中均占首位

溶聚丁苯橡胶

是兼具多种综合性能的橡胶品种

其生产工艺

与乳聚丁苯橡胶相比

具有装置适应能力强

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

是今后的发展方向

按填料的品种分类

可分为充炭黑丁苯橡胶

充油丁苯橡胶

和充炭黑充油丁苯橡胶等

按苯乙烯含量分类

可分为丁苯橡胶-10

丁苯橡胶-30等

其中数字为苯乙烯聚合时的质量含量

最常用的是丁苯橡胶-30

看一下丁苯橡胶的结构与性能

丁苯橡胶的分子结构式

如图所示

丁苯橡胶的化学结构中

含有四个结构单元

苯乙烯结构单元

顺式1,4丁二烯结构单元

反式1,4丁二烯结构单元

以及1,2丁二烯结构单元

其中1,4丁二烯结构单元

为丁苯橡胶的软段

而空间位组较大的

1,2丁二烯结构单元

和苯乙烯结构单元

为丁苯橡胶的硬段

丁苯橡胶的微观结构取决于

四种结构单元的质量分数

其宏观结构包括支化

凝胶质量分数 分子量

相对分子量分布

丁苯橡胶结构不规整

不易结晶 是无定形聚合物

通用丁苯橡胶的玻璃化温度

为-55℃

丁苯橡胶的玻璃化温度

取决于苯乙烯的含量

苯乙烯的含量低时

玻璃化温度低

玻璃化温度对硫化橡胶的性质

起重要作用

大部分乳液聚合丁苯橡胶

含苯乙烯含量为23.5%

这种含量的丁苯橡胶

具有较好的综合物理机械性能

典型丁苯橡胶的结构特征

如表所示

丁苯橡胶是一种

综合性能较好的橡胶

首先来看一下

丁苯橡胶的化学性质

与天然橡胶一样

丁苯橡胶也属于链烯烃

具有由双键而引发的各种反应

但丁苯橡胶双键的活性

要稍低于天然橡胶

具体表现在

硫化的速度要比天然橡胶慢

耐老化性能要比天然橡胶好

但丁苯橡胶对臭氧的作用

比天然橡胶敏感

耐高温性能好

耐低温性能稍差

脆性温度约为-45℃

丁苯橡胶的耐水性 气密性等

优于天然橡胶

接着来看丁苯橡胶的物理机械性能

丁苯橡胶不能结晶

所以强度要低于天然橡胶

丁苯橡胶抗拉强度

只有2.0-3.5兆帕

加入炭黑补强后

抗拉强度可达到25-28个兆帕

丁苯橡胶的耐磨性和耐龟裂性

要优于天然橡胶

抗湿滑性好

对路面抓着力大

常用的

结合苯乙烯23.5%的丁苯橡胶

其不同结构特点

和组成方式的品种的

物理机械性能列于表中

最后再来看一下

丁苯橡胶的加工性能

丁苯橡胶在加工方面的优点是

综合加工性能仅次于天然橡胶

好于大多数合成橡胶

但加工温度达120℃以上

丁苯橡胶容易与天然橡胶

或顺丁橡胶并用

经配合调整

可以克服丁苯橡胶的缺点

丁苯橡胶加工方面的缺点是

加配合剂难度较大

配合剂在丁苯橡胶中分散性较差

不容易塑练

对炭黑的润湿性差

混炼生热高

压延收缩率大

丁苯橡胶的工业生产方法有

乳液聚合和溶液聚合

世界丁苯橡胶生产能力中

约87%使用乳液聚合法

通常所说的丁苯橡胶主要是指

乳液聚合丁苯橡胶

乳聚丁苯橡胶又包括

高温乳液聚合与低温乳液聚合

前者于1942年工业化

目前仍有少量生产

主要用于粘合剂 口香糖

以及某些魔术制品及机械制品

低温乳液聚合法生产的丁苯橡胶

在1947年实现工业化

它有较高的耐磨性

和很高的抗张强度

良好的加工性能

以及其他综合性能

是目前产量最大

用途最广的合成橡胶品种

溶聚丁苯橡胶

是丁二烯与苯乙烯

在烃类有机溶剂中

用有机锂化合物做引发剂

进行阴离子共聚反应

所得到的弹性体

溶聚丁苯橡胶是20世纪60年代

由美国Firestone和Phillips

率先实现工业化生产的

80年代后期生产的

第二代溶聚丁苯橡胶

辊动阻力优于

乳聚丁苯橡胶和天然橡胶

抗湿滑性优于顺丁橡胶

耐磨性也好

可以满足轮胎

高速安全 节能舒适的要求

当前溶聚丁苯生产技术

主要有间歇聚合技术

与连续聚合技术两大类

其各有优缺点

相对来说连续聚合技术

具有物耗 能耗较低的优点

而间歇聚合技术可灵活的

根据市场情况来生产不同的产品

可最大程度的降低

市场变化带来的风险

最后来看一下

丁苯橡胶的应用情况

丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品

它是合成橡胶的第一大品种

综合性能良好 价格低

在多数场合可代替天然橡胶使用

也可与天然橡胶 顺丁橡胶并用

主要用于轮胎工业 汽车部件

其次用于胶管 胶带 电线电缆

以及模型制品

世界上生产的丁苯橡胶

有75%用于轮胎

上面介绍了

丁二烯与苯乙烯共聚制得的

具有优异性能的丁苯橡胶的例子

除此之外丁二烯也常与丙烯腈

通过乳液共聚而制得丁腈橡胶

下面就来学习本节课程中

要介绍的第二种橡胶

丁二烯与丙烯腈共聚制得的丁腈橡胶

丁腈橡胶多采用乳液聚合连续生产

其工艺过程与丁苯橡胶类似

温度可采用30℃或约5℃

转化率一般维持在70%-85%

首先来看一下丁腈橡胶的分类

根据丙烯腈含量

丁腈橡胶有如图所示的不同品种

包括普通品种和特殊品种

普通品种根据丙烯腈的含量来分类

除此之外

还有氢化丁腈橡胶

羧基丁腈橡胶

液体丁腈橡胶

以及粉末丁腈橡胶等

特殊丁腈橡胶品种

丁腈橡胶的结构与性能

丁腈橡胶的化学结构如图所示

丁腈橡胶聚合物中

丁二烯的结合方式不同

性能也会不同

当丁二烯顺式1,4加成时

有利于提高弹性

降低玻璃化转变温度

当丁二烯反式1,4加成时

拉伸强度提高

热塑性好 弹性降低

当丁二烯1,2加成时

支化度和交联度提高

凝胶含量高

加工性不好

低温性能变差

降低了力学性能和弹性

丁腈橡胶中丙烯腈的含量

是影响丁腈橡胶的重要指标

其含量一般在15%-50%的范围内

丙烯腈含量越多

大分子极性增加

内聚能密度提高

加工性能变好

硫化速度加快

耐热 耐磨性能

气密性均提高

但相反 丙烯腈含量提升

会带来弹性降低

耐寒性能下降的缺陷

丁腈橡胶聚合物的平均分子量

在70万左右

分子量大时

分子间作用力增大

大分子链不易移动

拉伸强度和弹性提高

可塑性降低 加工性变差

分子量分布宽时

分子间作用力相对较弱

分子易于移动

改进了可塑性

加工性较好

但分子量分布过宽时

影响了硫化交联 拉伸强度

和弹性等力学性能受到损害

丁腈橡胶属于非结晶性的

极性不饱和橡胶

由于分子结构中含有腈基

因而具有较高的耐油性

这使得丁腈橡胶在各种耐油制品

如耐油垫圈 垫片 管道中

有着非常广泛的应用

丁腈橡胶中丙烯腈含量越多

耐油性越好

但耐寒性则相应的下降

丁腈橡胶具有良好的

耐老化性和耐水性

气密性以及优良的黏结性能

丁腈橡胶的耐臭氧性

优于通用二烯烃类橡胶

逊于氯丁橡胶

耐热性好于天然橡胶

丁苯橡胶 丁基橡胶等

较其他橡胶有更宽的使用温度

长时间使用温度100℃

短期使用温度120-150℃

丁腈橡胶还具有良好的耐低温性

脆点为-55℃

丁腈橡胶中存在

易被电场极化的腈基

从而降低了介电性能

丁腈橡胶属于半导体橡胶

具有良好的抗静电性能

丁腈橡胶是非自增强橡胶

需加入炭黑 白炭黑等

增强性填料

增强后才具有适用的力学性能

和较好的耐磨性

丁腈橡胶的缺点是不耐臭氧

及芳香族 卤代烃 酮及酯类溶剂

不宜做绝缘材料

丁腈橡胶的用途

丁腈橡胶广泛用于

各种耐油橡胶制品

多种耐油垫圈 软包装 软胶管

电缆胶材料等

在汽车 航空 石油 复印等行业中

成为必不可少的弹性材料

还是可以用作抗静电好的橡胶制品

再来介绍一下特种丁腈橡胶

丁腈橡胶分子主链上存在不饱和双键

影响了它的耐热

耐天候等化学稳定性

为了使丁腈橡胶性能更符合

不同用途制品的要求

国内外相继开发出

具有特殊性能和特殊用途

能适应苛刻使用条件的

特种丁腈橡胶

来改善丁腈橡胶的综合性能

氢化丁腈橡胶是通过

氢化丁腈橡胶主链上所含的

不饱和双键而制得的

又称为高饱和度丁腈橡胶

由于氢化丁腈橡胶中

具有合理的分子结构

因此不仅继承了

丁腈橡胶的耐油 耐磨等性能

而且还具有更优异的

耐热 耐氧化 耐臭氧 耐化学品性能

在许多方面可取代氟橡胶

氯丁橡胶 丁腈橡胶等特种橡胶

羧基丁腈橡胶是在分子结构中

引入了丙烯酸结构

可提高丁腈橡胶的强力

耐磨及粘合等性能

其制备方法有丁二烯 丙烯腈

不饱和羧酸

比如丙烯酸 甲基丙烯酸等

三元乳液共聚

和丁腈橡胶接枝不饱和羧酸两种方法

前者已工业化

在如图所示的

羧基丁腈橡胶的三种结构单元中

丁二烯链段赋予分子链柔性

使聚合物具有弹性和耐寒性

丙烯腈链段主要赋予聚合物

优异的耐油性能

羧基的引入

进一步增加了聚合物的极性

提高了耐油

和与金属的粘接性能

改善了丁腈橡胶的拉伸强度

撕裂强度 耐磨性 粘合性等性能

以及与PVC和酚醛树脂等的相溶性

部分交联型丁腈橡胶

由丙烯腈 丁二烯

和二乙烯基苯三元共聚而得

由于引入第三单体产生部分交联

故加工性较好

但物理性能较差

只宜做加工助剂使用

当这种橡胶以20%到30%的比例

并用于通用型丁腈橡胶中时

可明显改善橡胶压延 压出性能

部分交联丁腈橡胶

是一种有效的非挥发性

非迁移性的高分子增塑剂

可与极性树脂并用

改进树脂的性能

用于制备板材 薄膜 人造革

和树脂砖等制品

液体丁腈橡胶有两种类型

一类是分子量600-7000的低分子量

丁二烯与丙烯腈的共聚物

另一类是含有端基的

低分子量液体丁腈橡胶

按端官能基团的不同

有端羧基

端羟基 端胺基 端巯基

和端卤基等品种

液体丁腈橡胶主要用途是做

固体丁腈橡胶的增塑剂

它和任何丁腈橡胶都能完全互溶

用量不受限制

在用于耐油制品中

这种增塑剂不会被油抽出

而影响制品的性能

另外 它还可以和树脂并用

对树脂改性

也可以配制胶粘剂等

交替丁腈橡胶

是丙烯腈-丁二烯交替共聚橡胶

由丙烯腈和丁二烯

按1:1的比例

和烷基铝 三氯化铝

三氯氧钒催化剂体系为定向催化剂

于0℃下经悬浮聚合而成

其结构式如图所示

聚合物分子链中

由丁二烯和丙烯腈交替排列而成

是一种有规立构高聚物

与乳聚丁腈橡胶相比

交替丁腈橡胶链结序列规则

微观结构均一

平均组成恒定

交替丁腈橡胶的玻璃化温度为-15℃

耐寒性较好

该胶能拉伸结晶 耐油性优异

机械强度好

包括蠕变 强伸和耐油性能

在内的综合性能

优于乳聚超高丙烯腈含量的丁腈橡胶

好的 各位同学

有关丁二烯共聚形成的

丁苯橡胶和丁腈橡胶

就给大家介绍到这里

请大家对丁二烯橡胶

丁苯橡胶和丁腈橡胶的主要性能

进行一下对比

用列表的方式来进行总结

高分子合成材料课程列表:

第一章 绪论

-1-1 高分子合成材料的产生与发展

--1-1 高分子合成材料的产生与发展

-1-2 高分子合成材料的结构与性能

--1-2 高分子合成材料的结构与性能

-1-3 高分子合成材料的分类与应用

--1-3 高分子合成材料的分类与应用

-第一章 习题

--第一章 习题

第二章 合成树脂及塑料

-2-1 合成树脂及塑料概述

--2-1 合成树脂及塑料概述

-2-2 通用树脂及塑料

--2-2 通用树脂及塑料

-2-3 通用工程树脂及塑料

--2-3 通用工程树脂及塑料

-2-4 特种工程树脂及塑料

--2-4 特种工程树脂及塑料

-2-5 热固性树脂及塑料

--2-5 热固性树脂及塑料

-第二章 习题

--第二章 习题

第三章 合成纤维

-3-1 合成纤维概述

--3-1 合成纤维概述

-3-2 聚酯纤维和聚酰胺纤维

--3-2 聚酯纤维和聚酰胺纤维

-3-3 聚丙烯腈纤维和聚氨酯纤维

--3-3 聚丙烯腈纤维和聚氨酯纤维

-3-4 聚乙烯醇纤维和聚乳酸纤维

--3-4 聚乙烯醇纤维和聚乳酸纤维

-3-5 碳纤维

--3-5 碳纤维

-第三章 习题

--第三章 习题

第四章 合成橡胶

-4-1 合成橡胶概述

--4-1 合成橡胶概述

-4-2 异戊橡胶与乙丙橡胶

--4-2 异戊橡胶与乙丙橡胶

-4-3 丁二烯橡胶 丁基橡胶与氯丁橡胶

--4-3 丁二烯橡胶 丁基橡胶与氯丁橡胶

-4-4 丁腈橡胶与丁苯橡胶

--4-4 丁腈橡胶与丁苯橡胶

-4-5 氟橡胶与硅橡胶

--4-5 氟橡胶与硅橡胶

-4-6 热塑性弹性体

--4-6 热塑性弹性体

-第四章 习题

--第四章 习题

第五章 高分子涂料

-5-1 高分子涂料概述

--5-1 高分子涂料概述

-5-2 溶剂型涂料

--5-2 溶剂型涂料

-5-3 水性涂料

--5-3 水性涂料

-5-4 高性能涂料

--5-4 高性能涂料

-第五章 习题

--第五章 习题

第六章 高分子胶黏剂

-6-1 高分子胶黏剂概述

--6-1 高分子胶黏剂概述

-6-2 粘接原理与工艺

--6-2 粘接原理与工艺

-6-3 常用胶粘剂

--6-3 常用胶粘剂

-6-4 特种胶粘剂

--6-4 特种胶粘剂

-第六章 习题

--第六章 习题

第七章 智能高分子合成材料

-7-1 智能高分子合成材料概述

--7-1 智能高分子合成材料概述

-7-2 形状记忆高分子

--7-2 形状记忆高分子

-7-3 智能高分子凝胶

--7-3 智能高分子凝胶

-7-4 智能高分子膜

--7-4 智能高分子膜

-7-5 智能高分子纺织品

--7-5 智能高分子纺织品

-第七章 习题

--第七章 习题

4-4 丁腈橡胶与丁苯橡胶笔记与讨论

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