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52通用橡胶-IIR-CR-EPDM-NBR.pptx
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52 通用 橡胶 IIR CR EPDM NBR
2.4 丁基橡胶丁基橡胶 2.4.1 2.4.1 定义与分类定义与分类 丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯的共聚物。英文名称(isobutylene isoprene rubber,缩写IIRIIR)。丁基橡胶是在低温下(-100-90oC)下,通过阳离子聚合阳离子聚合机理得到的。IIR在19431943年开始工业化生产。我国从70年代就开始引进,但直到2003年左右才在燕山石化工业化生产成功。丁基橡胶(丁基橡胶(IIRIIR)通用丁基通用丁基橡胶(不饱和度0.13.3mol)卤化丁基卤化丁基 氯化丁基氯化丁基(CIIR)溴化丁基溴化丁基(BIIR)2.4.2 IIR的结构性能特点(重点)的结构性能特点(重点)1.IIR橡胶在主链上含有少量的异戊二烯通常100个碳原子才有一个双键。饱和度很高饱和度很高。优点优点 耐热性高耐热性高可长期在120oC使用。耐气候性优良耐气候性优良 耐耐O3性优良性优良是通用橡胶的10倍以上。缺点缺点交联速度慢。交联速度慢。2.2.聚异丁烯段规整、对称性高聚异丁烯段规整、对称性高结晶性橡胶。也具有拉伸诱导结晶的现象,纯胶强度高(1421MPa)。3.异丁烯主链上多而密集的侧甲基,填补了分子链间的孔隙IIRIIR耐透气性和耐耐透气性和耐透水性优异透水性优异。4.4.异丁烯主链上多而密集的侧甲基,导致分子链在相对运动时,内摩擦大、内耗高适合用于阻尼减震材料适合用于阻尼减震材料。5.IIR5.IIR的自黏性和互黏性差的自黏性和互黏性差,与其它通用橡胶相容性低通过卤化卤化的方法提高黏结性(卤素含量卤素含量1 12 2)。2.4.3丁基橡胶的应用(1 1)轮胎的内胎或者气密层)轮胎的内胎或者气密层利用利用IIRIIR的高气密性的高气密性 内胎内胎 垫带垫带 无内胎轮胎的气密层:无内胎轮胎的气密层:要提高该层与轮胎其它部要提高该层与轮胎其它部件的粘合,使用的是卤化件的粘合,使用的是卤化丁基橡胶。丁基橡胶。医用橡胶塞医用橡胶塞 防水防水卷材卷材 利用利用IIRIIR的高耐热性的高耐热性耐热运输带;耐热运输带;利用利用IIRIIR的高阻尼性的高阻尼性减震、吸振制品。减震、吸振制品。2.5 氯丁橡胶氯丁橡胶 2.5.12.5.1定义与分类定义与分类 由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合乳液自由基聚合而来的橡胶。英文为:chloroprene rubber,缩写CR)。按特性和用途分类 通用型通用型氯丁橡胶 专用型专用型氯丁橡胶 氯丁胶乳 硫调节型(G)型 非硫调节型(W)型 2.5.2 CR2.5.2 CR的结构特点的结构特点(重点)重点)1.硫调节型与非硫调节型硫调节型与非硫调节型 CH2CClCHCH2Sxn硫调型(硫调型(G型)型)X26;n=80100 CH2CClCH CH2n非硫调型(非硫调型(W型)型)G型分子间的SS键容易在一定的条件下发生断裂,储存稳定性不好储存稳定性不好。在混炼加工过程中也容易断裂,分子量大幅度改变,加工条件不好控制加工条件不好控制。但G型SS断裂后产生SH是CR交联的促进剂促进剂。2.CCl与与C=C的的p共扼共扼 CH2CClCH CH2n 共扼结构改变了C=C双键的电子云分布状电子云分布状态态,使反应活性降低。CRCR不能用硫磺进不能用硫磺进行硫化行硫化。CRCR的耐热和耐老化性的耐热和耐老化性比一般不饱和橡胶好比一般不饱和橡胶好得多得多,但低于但低于IIRIIR和和EPMEPM、EPDMEPDM。3.3.聚氯丁二烯的分子异构化结构聚氯丁二烯的分子异构化结构 分子结构中有反式1,4、顺式1,4和1,2和3,4结构。C CCH2Cl CH2Hn8892的反1,4结构 C CCH2Cl HCH2n712的顺1,4结构 CH2CClCHCH2n1,2加成结构 C H C H2C C H2nCl3,4加成结构 15 高反1,4结构结晶性不饱和极性橡胶结晶性不饱和极性橡胶,结晶的能力高于NR、BR、IIR(Cl增大了分子间作用力)。1,2结构中的叔烯丙基氯是可进行交联反应的活性点金属氧化物交联金属氧化物交联(ZnOZnO和和MgOMgO)。CH2CClCHCH22+Me2+O2-CCHCH2OCH2CHC+MeCl2 2.5.3 CR的性能特点(重点)的性能特点(重点)结晶性橡胶纯胶强度高,交联纯胶的强度略高于交联纯NR。弹性低、动态内耗大、耐寒性差。含有大量Cl取代基团阻燃性阻燃性、耐耐烷烃油烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差。CCl和CC的共扼耐热性、耐候性和耐O3性优异,但低于IIR和EPDM。2.5.4 CR的主要应用的主要应用 CR主要应用于阻燃阻燃、耐油耐油、耐天候耐天候制品和黏合剂黏合剂。耐热、阻燃运输带。耐油、耐化学腐蚀的胶管。电线、电缆的外层胶外层胶。门窗密封条。公路路面添缝材料、桥梁支座的橡胶垫。2.6 乙丙橡胶乙丙橡胶 2.6.12.6.1定义与品种定义与品种 2.6.22.6.2结构结构(重点重点)2.6.32.6.3性能性能(重点重点)2.6.42.6.4应用应用 2.6.1 定义和品种定义和品种 乙丙橡胶是乙烯与丙烯在齐格勒齐格勒纳塔纳塔型催化剂催化下的无规共聚物无规共聚物。根据是否加入第三种双烯类共聚单体分为:二元乙丙二元乙丙橡胶(英文ethylene-propylene-monomer,缩写EPM)和三元乙丙三元乙丙橡胶(英文ethylene-propylene-diene-monomer,缩写EPDM)。橡胶接枝共聚法热塑性乙丙橡胶嵌段共聚法热塑性乙丙橡胶机械共混法热塑性乙丙热塑性乙丙橡胶丙烯酸酯改性乙丙橡胶丙烯腈改性乙丙橡胶氯磺化乙丙橡胶溴化乙丙橡胶氯化乙丙橡胶改性乙丙橡胶型三元乙丙橡胶非充油型充油型型三元乙丙橡胶非充油型充油型型三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶充油二元乙丙橡胶非充油二元乙丙橡胶二元乙丙橡胶乙丙橡胶HDDCPDENB 乙丙橡胶的结构特点(重点)乙丙橡胶的结构特点(重点)1.高饱和性高饱和性 二元乙丙全饱和结构二元乙丙全饱和结构 三元乙丙主链饱和,带有三元乙丙主链饱和,带有少量(少量(12%mol)的不饱和的不饱和侧基。侧基。2.乙烯丙烯比例乙烯丙烯比例 由于乙烯与丙烯无规共聚无规共聚,破坏了各自的规整性,乙丙橡胶是非结晶性橡胶(或有少量结晶)。分子链间作用力小,且无大侧基乙丙橡胶具有较高的柔性和柔性和弹性弹性。为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶,乙烯的含量50mol。当乙烯含量70mol时,乙烯链段开始结晶,耐寒性和加工性能变差。乙丙橡胶中的乙烯含量一般在60mol左右。3.3.分子量和分子量分布分子量和分子量分布 分子量提高,生胶、混炼胶、硫化胶的强度、回弹性、硬度提高;加工性能下降。乙丙橡胶的分子量分布指数在35的范围。分子量分布窄有利于提高乙丙橡胶的力学性能;分子量分布宽,小分子量的部分对改善加工性能有利。对物理性能的首要影对物理性能的首要影响响 对物理和加工性能的次对物理和加工性能的次要影响要影响 门尼粘度门尼粘度 升高升高 生胶强度生胶强度 升高升高 交联密度交联密度 升高升高 加工和分散性加工和分散性 下降下降 填充量填充量 升高升高 模量模量 升高升高 伸长率伸长率 下降下降 压缩变形压缩变形 下降下降 分子量增高对性能的影响分子量增高对性能的影响 4.4.双烯单体的用量和比例双烯单体的用量和比例 只用乙烯和丙稀工聚得到的EPM,不能用硫磺交联;通过加入双烯类双烯类第三单体共聚,使侧链上具有可以和硫磺交联的双键。随双烯类单体用量提高,交联速度和交联密度提高,硫化胶料的弹性提高、伸长率下降。双烯类单体的种类双烯类单体的种类对硫化速度和最终的性能都有影响。第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响第三单体类型对三元乙丙橡胶性能的影响 乙丙橡胶的性能特点(重点)乙丙橡胶的性能特点(重点)乙丙橡胶是饱和饱和的非极性非极性的分子主链优点优点:1 1.具有高耐热性:具有高耐热性:超过IIR是通用橡胶中耐热性最高的,可长期在120oC下使用,超过150oC可短期使用。几种橡胶在氮气中的热失重几种橡胶在氮气中的热失重 二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶在在150150的热老化性能对比的热老化性能对比 2.突出的耐候性和耐突出的耐候性和耐O3性性:优于IIR和CR。乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶耐臭氧性能的对比耐臭氧性能的对比 3 3.耐化学腐蚀性好耐化学腐蚀性好:长期与极性溶剂和酸碱接触,性能变化小。4 4.弹性和耐低温性好弹性和耐低温性好:仅次于NR和BR。5 5.电绝缘性好电绝缘性好:主要是EPR吸水率低。6 6.耐水性耐水性、耐热水耐热水、耐水蒸汽性优良耐水蒸汽性优良。乙丙橡胶的性能缺点乙丙橡胶的性能缺点:1.1.双键含量低硫化速度慢硫化速度慢,与不饱和橡胶并用时,共硫化困难。2.2.加工性能不好,自粘和互粘性差。3.3.耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。但耐极但耐极性油,如磷酸酯类液压油。性油,如磷酸酯类液压油。乙丙橡胶应用乙丙橡胶应用 优异耐候性汽车车窗密封条;耐热水性汽车发动机散热器软管;耐O3性与其它二烯类橡胶并用做轮胎胎侧和内胎。耐候、耐水性高级防水卷材。电绝缘性电缆护套及绝缘材料 耐热性耐热物料输送带。热塑性树脂(如PP)的增韧改性剂。2.7 丁腈橡胶丁腈橡胶 定义与品种 结构与性能的关系(重点)性能特点(重点)应用 氢化丁腈橡胶(重点)定义与品种定义与品种 通过丁二烯丁二烯和丙烯腈丙烯腈单体乳液自由基聚合乳液自由基聚合而制得的高分子弹性体。英文:nitrile-butadiene rubber,缩写NBRNBR。是在耐油橡胶中用量最大的一种是在耐油橡胶中用量最大的一种。NBR的结构和性能关系(重点)的结构和性能关系(重点)C H2HCHCC H2C H2C HC H2C NC HC HC H2xyz非结晶性的极性不饱和橡胶非结晶性的极性不饱和橡胶 1.1.丙烯腈的含量丙烯腈的含量对NBR性能有极大的影响 丙烯腈含量增多:生胶可塑度提高,加工性能会改善;硬度、定伸应力、拉伸强度、耐磨性提高;耐油性、耐热性、耐化学药品性提高;气密性提高,当丙烯腈含量超过40,气密性与IIR相当;弹性、耐寒性下降。共聚物组成共聚物组成(丙烯腈含量丙烯腈含量)对丁腈橡胶性能的影响对丁腈橡胶性能的影响 ACN含含量量 耐耐热热性性 耐耐臭臭氧氧老老化化 溶溶解解度度参参数数 玻玻璃璃化化温温度度 耐耐油油性性 气气密密性性 抗抗静静电电性性 强强度度 耐耐磨磨性性 密密度度 常常温温硬硬度度 加加工工生生热热量量 耐耐压压缩缩变变形形 弹弹性性 低低温温性性能能 绝绝缘缘性性 包包辊辊性性 高高 低低 ACN含量对含量对NBRNBR的压缩永久变形、脆性温度、弹性和硬度的影响的压缩永久变形、脆性温度、弹性和硬度的影响 2.2.丁二烯链段的微观结构丁二烯链段的微观结构 NBR中反1,4结构的含量超过8080;而顺1,4和1,2结构的量都不超过10。但由于无规共聚,NBR是非结晶性橡胶是非结晶性橡胶。顺1,4结构增大,提高弹性和耐寒性;1,2结构导致支化和交联,容易生成凝胶,应尽量减少。CH2CHCH2HCCH2CCHCH2HCH2xyCCHHCH2z1,2结构结构 顺顺1,4结构结构 反反1,4结构结构 3.分子量与分子量分布分子量与分子量分布 分子量大强度高,弹性大,但加工性差;分子量小强度小,弹性小,但加工性好;适当的分子量分布可兼顾高性能和加工性 NBR分子结构与性能的关系 NBR的性能(重点)的性能(重点)优点:优点:A.A.优异的耐油性能。优异的耐油性能。耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和丙烯耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和丙烯酸酯橡胶酸酯橡胶 。B.B.良好的耐热、耐臭氧、耐老化性能。良好的耐热、耐臭氧、耐老化性能。(与与NRNR、SBRSBR、BR)BR)缺点:缺点:A.A.低温性能较差。低温性能较差。B.B.电绝缘性差。电绝缘性差。(比比CRCR差,体积电阻率差,体积电阻率10101012101

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