【{‘担保 汇旺’}】丁苯橡胶

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[拼音]:dingben xiangjiao

[英文]:styrene-butadiene rubber

由丁二烯和苯乙烯经共聚合制得的橡胶。英文缩写是 SBR。它是合成橡胶第一大品种,综合性能良好,价格低,在多数场合可代替天然橡胶使用,主要用于轮胎工业。20世纪80年代初,世界丁苯橡胶年产量为500多万吨,约为天然橡胶的两倍。丁苯橡胶于1933年由E.春克尔等发明,1937~1942年先后在德国和美国实现工业化生产。

聚合

丁苯橡胶主要用自由基型乳液聚合方法进行生产(见自由基聚合)。工业生产有热法和冷法两种。热法是先将丁二烯与苯乙烯约按 70:30(重量)配比配成油相,再与乳化剂水溶液搅拌混合成乳液,升温至50℃,加入过硫酸盐水溶液后开始聚合。用硫醇调节分子量。转化率达60%~70%时,加入对苯二酚终止聚合。所得胶乳先脱除未反应的丁二烯和苯乙烯,加入防老剂(例如苯基-β-萘胺),再加盐(NaCl或CaCl2)或酸凝聚,形成的胶粒经水洗、脱水、干燥、压块即得成品。

50年代初,美国开始用冷法生产丁苯橡胶,在低温(5℃)下聚合,所得橡胶分子量大,支化程度低,其效能远比热法好。为了在低温下引发聚合和保证聚合速率,常用氧化还原引发体系(见氧化还原聚合),即利用还原剂(活化剂)与过氧化物(引发剂)的化学反应,在低温下产生自由基,引发聚合。生产中常用过氧化氢对烷或异丙苯过氧化氢(引发剂)、FeSO4·7H2O(主还原剂)、NaHSO2·CH2O (助还原剂)和EDTA (乙二胺四乙酸)络合剂所组成的回圈氧化还原体系,其过程是:在水相中EDTA先与Fe2+络合,然后再与油相中的过氧化氢物(ROOH)发生氧化还原反应。Fe2+氧化为Fe3+,同时产生RO·,引发聚合。Fe3+又进入水相与EDTA络合,再被NaHSO2·CH2O还原为EDTA-Fe2+,如此在水相-油相间进行回圈的氧化还原,不断产生引发聚合的自由基。EDTA的作用是借助于与Fe2+(或Fe3+)形成络合物, 以调节Fe2+进入反应区(胶束)或乳胶粒的速率,由此控制引发及聚合反应的速率。

类别、性质和应用

按照生产橡胶时所用聚合温度和填充的组分,丁苯橡胶可分为热法和冷法丁苯、充油丁苯、充炭黑丁苯和充树脂丁苯等。各种丁苯都有特定的用途。充油丁苯是为了降低成本,改善加工性;充炭黑丁苯是为了降低生胶混炼时的动力消耗;充树脂丁苯是为了改善丁苯胶效能而制成的特种橡胶。

丁苯生胶是浅黄褐色弹性固体,密度随苯乙烯含量的增加而变大,耐油性差,但介电效能较好;生胶抗拉强度只有20~35千克力/厘米2,加入炭黑补强后,抗拉强度可达250~280千克力/厘米2;其粘合性、弹性和形变发热量均不如天然橡胶,但耐磨性、耐自然老化性、耐水性、气密性等却优于天然橡胶,因此是一种综合性能较好的橡胶。丁苯橡胶主要用作轮胎,此外还可用于制造运输皮带、胶管、装置防腐衬里、胶鞋和雨衣等。

溶液法丁二烯-苯乙烯共聚物,是60年代生产的新品种,有无规和嵌段两类,无规丁苯共聚物是以烷基锂为引发剂,在烃类(例如己烷、庚烷)溶剂中加入无规剂或用高温通过负离子聚合制得,因此常称为溶液丁苯橡胶。其弹性、透明性、耐磨性、绝缘效能、柔韧性、抗龟裂性等,均优于乳液丁苯橡胶。

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