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丁苯橡胶

[拼音]:dingben xiangjiao

[外文]:styrene-butadiene rubber

简称 SBR。由丁二烯和苯乙烯共聚制得的一种合成橡胶。按照生产橡胶的聚合方法,可分为乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶两类。

乳液聚合丁苯橡胶

产量最大的通用型合成橡胶。早期是用过硫酸钾作引发剂,在50℃下使丁二烯与苯乙烯进行自由基乳液聚合制得,俗称热胶,目前仍有少量生产。20世纪50年代开始,工业生产中普遍将聚合温度降低到5℃,基本产品是SBR1500,俗称冷胶。冷胶的生产是把丁二烯单体分散在松香皂或脂肪酸皂作乳化剂的水乳液中,用硫醇作分子量调节剂,加入由有机过氧化物、亚铁盐和活化剂组成的氧化-还原引发体系进行自由基聚合。乳液聚合是在多个串联的釜中连续进行,转化率控制在65%左右。未反应的丁二烯和苯乙烯相继用卧式闪蒸槽和蒸馏塔脱除后,经精制再重新使用。脱除了未反应单体的共聚物乳液用氯化钠、氯化钙和酸等凝聚,生成的橡胶经振动筛与乳清分离,再经脱水、干燥,即得成品。与热胶相比,冷胶的支化和交联程度低,凝胶及低分子量的含量大大减少,性能显著改善,所以基本上取代了热胶。1937年,德国法本公司首先开始生产乳液法丁苯橡胶。目前,所有生产合成橡胶的国家都生产乳液丁苯橡胶。80年代初,世界乳液丁苯橡胶年产量为2.8~3Mt,约占合成橡胶总产量的1/3。普通乳液丁苯橡胶的苯乙烯含量通常为23%。如提高苯乙烯含量可增加强度,但使伸长率降低,粘着性变差。苯乙烯含量为50%~70%的丁苯共聚物虽呈树脂状,但一般泛称高苯乙烯橡胶,主要用于和普通丁苯橡胶掺混,制浅色鞋底。苯乙烯含量为10%左右的丁苯橡胶用于耐寒制品。

乳液丁苯橡胶的成品分丁苯干胶和丁苯胶乳。

丁苯干胶

其加工性能与天然橡胶相似,只是硫化时硫磺用量和硫化速度均比天然橡胶低。硫化后的丁苯干胶的耐磨性、抗撕裂性、耐老化性和挤出光滑性均胜过天然橡胶,但强度比天然橡胶低。用于高负荷轮胎时,变形生热高。丁苯干胶主要用于制造轮胎、胶管、胶鞋和胶粘剂等。

丁苯胶乳

把丁苯乳液浓缩成高固体物含量(40%~70%)的胶乳,可直接使用。最初只是作天然胶乳的代用品,如制造海绵橡胶等,后来用途扩展至非橡胶制品,如用以浸渍纤维和织物,可改善其抗水、防皱、耐磨和手感等性能;用以处理纸张,可赋予耐磨、耐挠曲、防水等性能,并可增强对油墨的吸附力等;水泥砂浆中加入少量丁苯胶乳,可改善水泥的防水性和弹性;丁苯胶乳还可直接用作胶粘剂、涂料等。80年代初丁苯胶乳的世界年产量约占乳液丁苯橡胶的 1/7。在合成胶乳中丁苯胶乳的总耗量约占80%。

改性丁苯橡胶

向聚合度和粘度较高的丁苯胶乳中加入环烷油或芳烃油共凝聚,然后经洗涤、干燥后,可制得充油丁苯橡胶。充油丁苯橡胶的加工性能好,胶料收缩性小,表面光滑,多次形变时生热低。若添加炭黑共凝聚可制得丁苯炭黑母胶,不仅消除了橡胶混炼时的炭黑粉尘,而且加工周期短,橡胶性能稳定。用类似方法还可以制得抗撕裂、耐龟裂性能均有所改善的丁苯木质素母胶,适于作黑色高硬度制品。

用不饱和羧酸(如丙烯酸)作第三单体可制得羧基丁苯橡胶。其弹性、耐磨性、强度和耐溶剂性均有所改善,与金属的粘合力和胶乳成膜性能也显著增强。但羧基丁苯橡胶的伸长、挠曲、滞后性能不如普通的乳液丁苯橡胶。主要用作胶粘剂和耐油制品。

溶液聚合丁苯橡胶

以丁基锂为催化剂,在非极性溶剂中合成的丁苯橡胶。1964年,由美国费尔斯通轮胎和橡胶公司、壳牌化学公司开始生产。80年代,世界的年产量已达数十万吨。溶液聚合丁苯橡胶分嵌段共聚物(即热塑性橡胶)和无规共聚物两类。

溶液聚合丁苯橡胶在共聚合过程中,有自发形成聚苯乙烯嵌段的倾向,为了合成苯乙烯在主链上无规分布(即不含聚苯乙烯嵌段)的共聚物,可采取连续补加单体、90~150℃高温聚合,以及添加醚、叔胺、亚磷酸盐、硫化物或表面活性剂作无规剂等措施。溶液聚合无规丁苯橡胶的分子量分布比乳液聚合丁苯橡胶窄,支化度也低。为了减轻生胶的冷流倾向,需在共聚过程中添加二乙烯基苯或四氯化锡作交联剂,使聚合物分子间产生少量交联。还可以将分子量不同的共聚物掺混,使分子量分布加宽。溶液聚合无规丁苯橡胶的顶式-1,4异构体含量为35%~40%,耐磨、挠曲、回弹、生热等性能比乳液聚合丁苯橡胶好,挤出后收缩小,在一般场合可代替乳液丁苯橡胶,特别适宜制浅色或透明制品,也可以制成充油橡胶。目前,国际上正在探索调整大分子链上的乙烯基含量,使溶液法丁苯橡胶既有很好的耐磨性,又有满意的抗滑性,以适用于高速车胎。

参考文章

  • Fenton法处理丁苯橡胶废水废水治理
  • 丁苯橡胶(SBR)生产废水废水治理

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