高分子材料之合成橡胶.ppt
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1、2 合成橡胶(Synthetic Rubber)SR 2-1 合成橡胶的品种分类 按性能和用途分: 通用型:性能与NR相近,而物性和加工性能较好,能广泛用于轮胎及其它一般制品。 特种型:具有特殊性能,专门用于制作耐热、耐寒、耐油耐溶剂及耐辐射等特种橡胶制品的。,1976年ISO和美国ASTM公布的橡胶分类法:(系按橡胶主链组成、结构特征分) M类:系主链以(CH2)x为基础的饱和碳链R,例:EPM、EPDM、FPM、ANM、CSM。 Q类:系主链含硅的R,例:二甲基硅橡胶(DMQ)、甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)等。,O类:系主链含有氧的R,例:聚醚R(均聚型CO、共聚型ECO)。 R类:系不饱和
2、碳主链R,例:IR、BR、CR、SBR、NBR、IIR、CIIR、BIIR。 T类:系主链含S的R,例聚硫橡胶(T)。 U类:系主链含碳氧和氮的R,例:聚氨酯橡胶(PU),2-2 通用型合成橡胶 按R结构不同及聚合方式的不同,我们把通用型SR分成以下三组: 不饱和碳主链二烯类均聚型RIR、BR、CR 不饱和碳主链二烯类共聚型RSBR、NBR 饱和碳主链烯烃类共聚型RIIR、EPDM,一. 不饱和碳主链二烯类均聚型R IR、BR、CR IR: CH2C=CHCH2 CH3 BR:CH2CH=CHCH2 CR: CH2C=CHCH2 Cl,1. 异戊橡胶(Isoprene Rubber)IR 结构
3、 CH3 代表式 (CH2C=CHCH2 )n 主要为顺式1,4结构 由于IR的结构式与NR同,因此我们将IR与 NR对比作介绍。,IR与NR在结构与组成上有以下不同点: 胶质均匀纯度高 结晶性NR 分子量分布仅为单峰 凝胶没有NR高 门尼粘度较低,一般不用塑炼, 基本特性 a. 强度性能没有NR高。 b. 硫化速度慢,焦烧性较好。 c. 辊筒收缩率比NR低(优点)。(与IR的 d. 耐水性、电绝缘性均好于NR。 e. 易于塑炼,或可除去塑炼过程。 f. 耐老化性比NR稍差。,2. 顺丁橡胶(Butadiene Rubber)BR BR的分类与组成结构 a. 分类 高顺式BR:顺式1,4占97
4、%,最重要 (弹性高,生热性小,Tg=-105) 溶聚 中顺式BR:顺式1,4占9095% 低顺式BR:顺式1,4占35%左右 乳聚:反式1,4结构含量较高。,b. 结构分析 化学结构式( CH2CH=CHCH2 )n n约为60007000 M=3040万 BR聚集态:比NR难结晶(等同周期8.6A)。,c. 结构特点 CC主链组成,有C=C双键,为非极性、 不饱和R。 CC上无任何取代基,邻接双键的单键内旋转受阻小,线型主链柔性非常好。 高顺式1,4结构,立体规整有结晶性,但较NR弱。, 基本特性 =0.93kg/dm3 显高弹性胶料的结构条件: 线型长链高分子结构; 链柔性大,链间作用力
5、较小,呈粘弹态而不结晶和非玻璃态; 适当交联消除链间滑移,能避免塑性形变。, 物理性能 a. 弹性:在通用胶中最高。 b. 耐寒性、耐磨性、动态生热性都比NR好。 c. 强度:BR亦为结晶性R,但其纯胶强度低需用C. B补强。扯断强度:58MPa。 d. 耐热氧老化性较优于NR,但老化后期(轮胎)产生崩花掉块(硬化)。 e. 抗湿滑性、抗撕性不好 f. 耐介质性:为非极性R,不耐油、有机溶剂。, 化学性质:属不饱和R,可与S及O2进行反应,但其化学活性比NR差,硫速较慢,耐老化性好。 加工性能 a. 冷流性大(生胶的冷流现象是缓慢的粘性流动)。 b. 包辊性及粘着力较差:混炼时易脱辊、破裂(6
6、070时),故操作中采用40以下,密炼时常采用逆炼法。,3. 氯丁橡胶(Chloroprene Rubber)CR 分类 CR按聚合条件、结构特性及用途可分类如下: 硫磺调节型(G型) 通用型 非硫磺调节型(W型) CR 粘接型 专用型 特殊型,a. 硫磺调节型(G型):采用S和秋兰姆(TETD)作调节剂,由乳液聚合制得,结构比较规整,可单独用金属氧化物(MgO、ZnO)硫化,加工时易粘辊和焦烧。商品牌号有GN和GN-A型。 b. 非硫磺调节型(W型):采用硫醇作调节剂,由乳液聚合而得。由于分子不含S,需用金属氧化物、S或硫脲类化合物如Na-22为促进剂硫化,又因不含S,故贮存稳定性好。商品牌
7、号有W、WD等,国产54-1型。, CR的结构特点 Cl 代表式:W型 (CH2C=CHCH2 )n 反式1,4结构为主 G型 (CH2C=CHCH2 )n Sx Cl n=80110,x=26, 经红外吸收光谱等研究表明,CR的微观结构主要是由反式1,4-氯丁二烯连接而成,也含有少量1,2和3,4加成结构:反式1,4 85%;顺式1,4 10%;1,2、3,4结构不到5%。 CR虽为不饱和碳主链二烯类均聚型R,但其1,4结构中包含氯乙烯型结构,因有p共轭效应,使氯原子不活泼和C=C反应活性降低,而少量1,2结构所形成的烯丙基氯反应性大,提供活性氯可被取代进行MeO硫化交联反应。, CR中碳主
8、链上带强负电性氯原子吸电子基,所以为极性R刚性链因而柔性较小。 因系反式1,4结构为主,等同周期为4.8A,结构规整,结晶性大,常温下易结晶。, 基本特性 CR密度为1.51.25/dm3,Tg=- 40 物理性能 a.优良的耐油、耐溶剂性能(因极性R):耐油性仅次于NBR而优于其他通用R。 b.电性能:体积电阻1091012cm。因含有极性氯原子,故电绝缘性不好,比NR、SBR、IIR低,但一般电气工业使用没问题。,c. 阻燃性:离火自熄。 CR的阻燃性是通用胶中最好的。 d. 强度、弹性:与NR相似。 CR在通用SR中自补强性最好。 e. 储存稳定性较差 f. 耐水性、透气性:耐水性比其它
9、SR好,气密性仅次于IIR,且比NR大56倍。 g. 耐寒性:不好。 h. 粘着性好,广泛用作胶粘剂 i. 相对密度较大, 化学性质 具有良好的化学稳定性,耐氧化、耐臭氧老化和化学腐蚀。 化学活性低,耐热老化、耐天候、耐臭氧NR、SBR、BR 加工性能 配合:不能用S+促进剂进行硫化。 G型:ZnO/MgO 5/4; W型:ZnO/MgO 5/4+Na-22。 加工过程:易粘辊(故混炼温度不易过高);易焦烧。,二. 不饱和碳主链二烯类共聚型橡胶SBR、NBR 以丁二烯为主要单体分别与苯乙烯或丙烯腈共聚制得两 个重要的SR,即SBR和NBR。它们的结构特点和基本性能不 同于均聚型R,受第二单体的
10、组成结构本性影响,显示其各自 的特性。,1丁苯橡胶(Styrene-butadiene Rubber)SBR 主要品种分类:(见P.26) 国产乳聚SBR有四个品种:1500(污)、1502(非污)、1712(污)、1778(非污) 组成结构 SBR是以丁二烯与苯乙烯(70:30)为单体,在乳液或溶液中经催化共聚得到的高聚物弹性体,乳聚法所得为普通SBR。 (CH2CH=CHCH2 )m (CH2CH )x , 基本性能:为浅褐色,微具苯乙烯气味, 密度为0.93 /dm3 物理性质 a. SBR的强度 b. SBR弹性比NR低 c. 电性能及耐溶剂性能:类似于NR。 d. 高温耐磨性比NR好
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