丁苯橡胶

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丁苯橡胶目录1.简介2.发展史及分类3.结构特征4.性能与应用5.合成工艺6.前景展望1.简介丁苯橡胶(Styrene-ButadieneRubber,简称SBR)最早工业化的合成橡胶之一由丁二烯和苯乙烯两种单体共聚而得到的弹性体为浅黄褐色弹性固体CH2CHCHCH2CH2mCHn丁苯橡胶结构式简介丁苯橡胶充炭黑丁苯橡胶简介一种综合性能较好的通用型合成橡胶合成橡胶中产量最大的一个品种,约占整个合成橡胶产量的60%丁苯橡胶成品丁苯橡胶其他通用橡胶异戊橡胶顺丁橡胶合成通用橡胶产量分布2.发展史及分类发展史高温丁苯橡胶20世纪50年代生产了5摄氏度下聚合的低温丁苯橡胶,性能得以改善20世纪60年代初以烷基锂为引发剂的溶液聚合法丁苯橡胶开始工业化生产1933年德国首先用乙炔为原料制得丁苯橡胶1942年美国以石油为原料生产丁苯橡胶发展史近几年世界丁苯橡胶产耗量分类高温丁苯(50℃聚合)低温丁苯(5℃聚合)低温充油丁苯(加含有芳烃或环烃的石油馏分)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(加入第三单体苯烯酸类共聚而成)烷基锂溶液丁苯锡偶联溶液丁苯(采用偶联剂四氯化锡)高反式1,4-丁苯(反式1,4-丁二烯含量较高)乳液丁苯溶液丁苯丁苯橡胶丁苯橡胶的分类分类俄罗斯1712俄罗斯1502齐鲁1502吉化1500丁苯橡胶各公司生产的SBR3.结构特性大分子宏观结构包括:单体比例、平均相对分子质量及分布、分子结构的线性或非线性,凝胶含量等微观结构主要包括:丁二烯链段中顺式—1,4、反式—1,4和1,2—结构(乙烯基)的比例,苯乙烯、丁二烯单元的分布等典型丁苯橡胶的结构特征结构特性对性能的影响因掺杂有苯乙烯链节,所以丁苯橡胶的主体结构不规整,不易结晶丁二烯的微观结构的变化对丁苯橡胶性能的影响不大苯乙烯含量对橡胶性能的影响硬度模量弹性压出收缩率耐低温性能在空气中热老化性能SSBR磨耗指数加工性能及抗湿滑性4.性能与应用白色、浅褐色有苯乙烯气味密度:0.919-0.944g/cm3乳液丁苯橡胶(ESBR)的性能与天然橡胶的对比丁苯生胶的介电性能、对氧及热的稳定性均比天然橡胶好它的粘结性不好,可塑性低它的弹性、耐磨性、耐老化性能均可超过天然橡胶耐酸性、耐碱性、介电性及气密性与天然橡胶相似但是大分子结构中含有苯环,滞后损失大,动恋变形时发热量大,由制造的轮胎使用寿命较短溶液丁苯橡胶(SSBR)的性能SSBR具有优良的耐磨性、耐屈挠、耐低温性及优良的动态性能。ESBR抗湿滑性好,但滚动阻力大,而SSBR由于兼具抗湿滑性好和滚动阻力低两种性能.因此近几年随着新型节能轮胎的发展,该胶种在发达国家中发展较快。世界丁苯橡胶消费结构SBR的应用丁苯橡胶主要用于制作轮胎,世界丁苯橡胶的消费结构中,大多数用于轮胎及其制品,少量的用于橡胶机械制品。轮胎及其制品(53.5%)其他方面(34.6%)橡胶机械制品(11.9%)SBR的应用汽车橡胶制品胶管胶带轮胎行业制鞋行业SBR5.合成工艺1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)苯乙烯(C6H5C2H3)聚合反应方程:单体典型的配方组成典型低温乳液聚合生产丁苯橡胶配方引发反应中的添加剂螯合剂EDTA的使用为了防止产生的Fe(OH)2沉淀析出,工业上采用乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-二钠盐)作为螯合剂,与Fe2+生成水溶液性螯合物雕白粉的使用由链引发反应可知,Fe2+经氧化后变Fe3+,Fe3+呈棕色,如果其浓度较高将影响丁苯橡胶的色泽。为了减少Fe3+的浓度,工业上使用白粉(甲醛-亚硫酸氢钠二CH2O.NaHSO3.2H2O)作为二级还原剂,使Fe3+还原为Fe2+。脱氧剂——保险粉的使用保险粉(连二亚硫酸钠二水合物Na2S2O4.2H2O)称为脱氧剂,其能与水中的溶解氧反应终止反应中的添加剂终止剂的相关作用甲基二硫代氨基甲酸钠为有效的终止剂,但在单体回收过程中仍有聚合现象发生,为此,添加了多硫化物、亚硝酸钠以及多乙烯多胺。多硫化物有还原作用,可与残存的过氧化物反应,以消除回收过程中残存的过氧化物的引发作用,亚硝酸钠有防止菜化状的爆聚物生成的作用。丁苯橡胶的聚合方法丁苯橡胶聚合方法乳液聚合:世界上丁苯橡胶生产能力中约87%使用乳液聚合溶液聚合:实际生产中应用较少高温乳液聚合:所得丁苯橡胶性能较差低温乳液聚合:聚合得到的丁苯橡胶有较高的耐磨性和很高的抗张强度并且具有良好的加工性能下面主要介绍的是低温乳液聚合流程图乳液聚合生产丁苯橡胶工艺流程工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程①原料的制备与混合用计量泵将相对分子量调节剂叔十烷基硫醇与苯乙烯在管路巾混合溶解,再与处理好的丁二烯在管路巾中混合,然后与乳化剂混合液(乳化剂、去离子水、脱氧剂等)等在管路中混合后进入冷却器,冷却至10℃。再与活化剂溶液(还原剂、螯合剂等)混合,从第一个釜的底部进入聚合系统,氧化剂直接从第—个釜的底部直接进入。单体的纯度共聚单体的配比工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程②聚合聚合系统由8—12台聚合釜组成,采用串联操作方式。当聚合达到规定转化率后,在终止釜前加入终止剂终止反应。聚合反应的终点主要根据门尼黏度和单体转化率来控制。转化率是根据取样测定固体含量来计算,门尼黏度是根据产品指标要求实际取样测定来确定。虽然生产中转化率控制在60%左右,但当所测定的门尼黏度达到规定指标要求,而转化率未达到要求时,也就加终止剂终止反应,以确保产物门尼黏度合格。反应条件的控制聚合终点的控制工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程③单体丁二烯的回收从终止釜流出的终止后的胶液进入缓冲罐。然后经过两个不同真空度的闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是22—28℃,压力0.04MPa,在第一个闪蒸器中蒸出大部分丁二烯;在第二个闪蒸器中(温度27℃,压0.03MPa)蒸出残存的丁二烯。回收的丁二烯经压缩液化,再冷凝除去惰性气体后循环使用。工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程④单体苯乙烯的回收脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔(高约10m,内有十余块塔盘)上部,塔底用0.1MPa的蒸气直接加热,塔顶压力为12.9kPa,塔顶温度50℃。苯乙烯与水蒸气由塔顶出来。经冷凝后,水和苯乙烯分开,苯乙烯循环使用。塔底得到含胶20%左右的胶乳,苯乙烯含量0.1%。工艺过程低温乳液聚合生产丁苯橡胶工艺过程⑤后处理工段包括处理工段的准备,5~50mm胶粒的生成和干燥、称量、压块、包装6.国内外的发展现状和发展建议我国SBR与国外差距国外高温ESBR:40种低温ESBR:80种炭黑母炼胶:60多种充油胶:50多种充油充炭黑胶:140多种高苯乙烯橡胶:70多种国内(1)包括充油胶只有8种(2)SBR1600,SBR1800充油炭黑母炼胶尚属空白(3)SBR1500、1502、1712

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