丁基橡胶的合成
丁基橡胶
丁基橡胶丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。
制成品不易漏气，一般用来制造汽车、飞机轮子的内胎。
丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物，它在1943年投入工业生产。
丁基橡胶英文：butyl rubber丁基橡胶的最大优点：气密性好。
它还能耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品，并有吸震、电绝缘性能。
缺点：硫化慢，加工性能较差。
主要用途：制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带，农业上用作防水材料。
2005年，我国丁基橡胶消费量近15万吨，国产丁基橡胶不足3万吨，80%依靠进口，从1999年至2004年，进口量年均增长率达26.9%。
由于，国际石油市场价格不断上升，丁基橡胶价格也不断攀升。
近几年来丁基橡胶的价格由15000元/T左右，上升呈现在的32000元/T以上。
而丁基橡胶制品的价格虽然有所上升，但整体算价格上升幅度不超过30％，远远赶不上丁基橡胶价格成倍的上升。
所以很多使用丁基橡胶的企业把目光转向了丁基橡胶的最佳替代产品――丁基再生橡胶。
丁基再生橡胶除了类似原聚合物的性能之外，还具有某些特殊的配合优点，如改善尺寸稳定性，升热性较低，减少焦烧。
气密性同原丁基橡胶一样，比其它合成橡胶更好地保留原生胶的各种性能，所以丁基再生胶的经营良好，是制造轮胎内胎最佳选择材料。
丁基橡胶中含有少量的异戊二烯，故其不饱和度较低，其硫化胶耐老化性能非常优良，这说明其很耐氧化，经试验也证明，废硫化丁基橡胶再生时，氧起的作用很小，所以再生脱硫比天然橡胶困难。
目前国内丁基再生胶的生产工艺有六七种之多，主要有蒸煮法、炒制法、挤出法、微波法、辐射法、高温连续催化法、化学机械法等，但无论采用何种方法，目的是采用最经济、最科学的方法把废丁基橡胶由网状结构变成线型结构。
随着我国轮胎工业快速发展，丁基橡胶消费量快速上升，特别是子午线轮胎的快速发展，加上国家《医用瓶塞丁基化》标准出台，国家提出轮胎内胎丁基化，国内外市场对丁基橡胶的强劲需求，促进了丁基再生胶的发展。
丁基橡胶
3.丁基橡胶的生产工艺
1—进料混合；2，4—乙烯冷却器；3—液氨冷却器；5—反应器；6—闪蒸罐；7—过滤器；8—脱水 挤出机；9—干燥挤出机；10—打包机
将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进行脱水和精制后，与异戊二烯在混合 槽中按一定比例混合。混合液在冷却器里冷却到-100℃，然后送入反应器。同时配 置好引发剂溶液并冷却。聚合反应在-98℃左右进行，几乎瞬时完成。聚合物在氯 甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。聚合后的於浆液从反应器中溢流出来进入盛有热水的 闪蒸罐，蒸发出溶剂氯甲烷和未反应单体。橡胶的水於浆液用泵送到挤出干燥系统， 干燥后包装成成品。闪蒸罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进料和催化 剂配置系统循环使用。
（3）分离后处理
丁基橡胶的分离是从溶液於浆到水於浆经过一次凝聚后进行脱水 干燥的过程，如下图所示。
闪蒸塔内装有立式和斜向搅拌器，搅拌速度适中，以控 制胶粒大小。聚合物的於浆液被喷到闪蒸塔的热水中，变 成颗粒而分散，溶剂与未反应单体被蒸发出来。闪蒸时的 工艺条件为：温度65~75℃，操作压力140~150kPa，胶 液与热水体积比为1：（8~10），pH约为7~9。为了防止 橡胶粒子互相粘结和老化，可加入橡胶量1%的金属硬脂 酸盐和0.2%左右的防老剂。 进一步脱除残留的氯甲烷和单体异丁烯在真空气提塔中 进行。汽提塔内装有搅拌器，操作真空度为30kPa，汽提 温度50~60℃。 闪蒸后的橡胶颗粒经振动筛除去大部分夹带的水后，可 采取挤压膨胀干燥机或输送式热风箱进行干燥。
4. 生产控制因素
（1）杂质
聚合过程中，由原料、惰性气体、聚合反应器和管道等都可能带来 杂质，按作用原理可分为给电子体和烯烃两大类。 给电子体易于引发剂氯化铝反应生成物活性不高，会导致转化率降 低，杂质还充当链转移作用，超过一定量时使聚合物分子量明显降低。 生成物的理解度或含量越高，分子量越小。 烯烃杂质主要是由单体异丁烯带人的正丁烯，正丁烯的存在加剧链 转移作用，使分子量降低。
丁基橡胶的用途
丁基橡胶的用途一、丁基橡胶的概述丁基橡胶，是以丁二烯为主要单体聚合而成的一种合成橡胶。
由于其良好的物理性能和化学稳定性，丁基橡胶在众多领域都有广泛的应用。
二、丁基橡胶在汽车工业中的应用1.轮胎制造：丁基橡胶具有优异的耐磨性和耐高温性能，被广泛地用于汽车轮胎的制造。
丁基橡胶可以提供轮胎的耐久性和抓地力，使汽车在各种路面上行驶更加稳定和安全。
2.密封件和挡风玻璃胶条：丁基橡胶的耐候性好，不受紫外线和氧气的影响，因此被广泛应用于汽车的密封件和挡风玻璃胶条的制造。
它可以有效防止水、空气和噪音的渗透，提供车内的密封性和舒适性。
三、丁基橡胶在建筑工业中的应用1.防水材料：丁基橡胶因其优异的耐候性和耐腐蚀性，常被用作建筑物的防水材料。
丁基橡胶具有良好的柔韧性和粘附性，可以有效地防止水的渗透，保护建筑物的结构和设备。
2.保温材料：丁基橡胶具有较低的导热系数，可用于建筑物的保温材料制造。
丁基橡胶制成的保温材料可以减少能量的传导和散失，提高建筑物的保温效果，节约能源。
四、丁基橡胶在电气工业中的应用1.电缆绝缘材料：丁基橡胶的优良绝缘性能和耐高温性能，使其成为电缆绝缘材料的重要选择。
丁基橡胶可以有效地阻止电流的泄漏和损失，保护电缆的安全运行。
2.导电胶带：丁基橡胶可以添加导电剂，制成导电胶带。
导电胶带广泛应用于电子元件和线路的连接，具有良好的导电性能和接地效果。
五、丁基橡胶在医疗领域中的应用1.医疗手套和医用器械：丁基橡胶因其良好的耐化学性和生物相容性，被广泛用于医用手套和医用器械的制造。
丁基橡胶制成的医疗用品可以有效地预防疾病传播和感染，保障医务人员和病患的安全。
2.人工心脏活瓣：丁基橡胶具有良好的弹性和耐久性，常被用作人工心脏活瓣的材料。
丁基橡胶活瓣具有易操作、无需长期抗凝等优点，可有效延长患者的生命。
六、丁基橡胶在其他领域的应用1.塑料改性剂：丁基橡胶可以作为塑料的改性剂，用于提高塑料的柔韧性、耐久性和耐候性。
丁基橡胶的合成
高分子化学丁基橡胶的合成工艺专业：材料化学学号：姓名：丁基橡胶的合成工艺1941年由美国标准石油公司首先实现工业合成以后，丁基橡胶的生产在世界各国发展很快。
阳离子聚合工业化的品种相对较少，只有丁基橡胶、聚异丁烯、聚乙烯基醚、石油树脂等，其中丁基橡胶是阳离子聚合中规模最大的工业化产品，且该体系的性质决定了聚合反应需要在一100 ℃条件下进行。
因此，丁基橡胶的生产工艺在阳离子聚合工业中具有重要的典型意义。
理论基础：由异丁烯与少量异戊二烯（为异丁烯的1.5~4.5%）共聚在聚合物分子中引入双键来提高其硫化性能，所得产物即丁基橡胶。
以氯甲烷为溶剂、三氯化铝为引发剂、在-100℃低温下进行阳离子共聚合，聚合反应可以简单地表示为：由于异丁烯分子中有两个供电子的甲基使其端基＝CH₂的亲核性增加，反应速率极快，可在不到1s的时间内发生爆炸性的聚合。
在一般情况下，可在1min 左右即完成放热反应，因此聚合反应必须在一100℃左右，快速搅拌下进行。
异丁烯[MI]与异戊二烯［M 2]的共聚遵循一般共聚组成的方程式：在一100℃下，以三氯化铝为引发剂时，异丁烯和异戊二烯的r₁与r₂分别为2．5土o．5和o．4土o．1。
因此在间歇聚合釜中，必须控制转化率＜60％，在连续聚合釜中必须及时添加异丁烯才能保持设定聚合物的组成。
阳离子聚合的机理特征可以概括为快引发、快增长、易转移、难终止，其中转移是终止的主要方式，是影响聚合度的主要因素。
除羰基化合物、杂环外，阳离子聚合的烯类单体主要是带有供电子集团的异丁烯、烷基乙烯基醚，以及有共轭结构的苯乙烯类、二烯烃等少数几种。
异丁烯几乎是单烯烃中能阳离子聚合的主要单体。
阳离子聚合的引发剂通常是缺电子的亲电试剂，它可以是一个单一的正离子（正碳离子或质子），也可以在引发聚合前由几种物质反应产生引发活性种，此时称其为引发体系。
引发剂的种类很多，主要有质子酸和Lewis酸两大类。
质子酸引发阳离子为离解生成的H+, 而离解生成的酸根离子则作为碳阳离子活性中心的抗衡阴离子（反离子）。
丁基橡胶的合成工艺
（三）丁基橡胶的结构与性能
3.1、丁基橡胶的结构
丁基橡胶是以异丁烯(其链节以头尾相连)和少量异戊二烯(主要为反式1．4— 构型)共聚而得的线型大分子，基本上没有支链。两种单体的竞聚率值见表，其 中r1*r2=1,说明两种单体的共聚反应是理想共聚．两种单体的链节以无规的方式 排列。已测知共聚物组成分布不太均一。在低分子量级分中异戊二烯的含量销大， 高分子丝级分中则偏低。 异丁烯(M1)异戊二烯(M，)的竞聚率
2.2、丁基橡胶生产的聚合方法
可以有两种方法，即溶液聚合和淤浆聚合。采用前一方法时，单体与 聚合物皆溶解于溶剂(如己烷、四氯化碳)中。随反应的进行，聚台物溶解量 增加使溶液粘度上升，造成传热困难，聚合物会粘于釜壁，易子挂胶等， 又有溶剂回收等后处理工作，故此法在工业中没有采用。 工业中主要采用淤浆法。以强极性氯代甲烷(CH3C1)作溶剂，它能溶解 单体，但不溶解聚合物。生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成 淤浆状，这样可减少传热阻力，快速聚合，从而可提高生产能力。但生成 的聚合物以沉淀形态析出，易于沉积于聚合釜底部及管道中，造成堵塞。 为此须采用强力的机械搅拌；或者特殊的列管式内循环聚合釜，能使物料 强制循环和导出聚合物。
（二）丁基橡胶的合成
聚合反应所需要的低温(-100°C)，常用液态乙烯作冷却剂来取得。这样， 原料系统的冷却和聚合反应体系的冷却部需要大量的冷凝滞和压缩机等设 备．在经济上和操作上都带来较大的闲难与麻烦。
2.3、丁基橡胶生产聚合的工艺条件为：
异丁烯/异戊二烯 聚合温度 异丁烯浓度 聚合转化率： 溶剂 引发剂AlCl3 产品丁基橡胶的不饱和度 约97/3（质量） 约-100 °C 25%-40%（质量） 异丁烯75%-95% 异戊二烯45%-85% 氯代甲烷 浓度0.2%-0.3% >1.55（摩尔)
丁基橡胶生产工艺
丁基橡胶生产工艺丁基橡胶是一种重要的合成橡胶，广泛应用于汽车轮胎、密封件、胶带等领域。
下面介绍丁基橡胶的生产工艺。
一、丁基橡胶的聚合丁基橡胶的聚合是将丁二烯和苯乙烯等单体进行共聚反应。
首先，在催化剂和溶剂的作用下，将丁二烯和苯乙烯等单体置于反应器中加热，使其发生聚合反应。
聚合过程中，需要控制温度、压力和反应时间等条件，以获得理想的丁基橡胶产物。
二、粗丁基橡胶的分离聚合反应结束后，得到的混合物中含有丁基橡胶、溶剂、催化剂和残余单体等组分。
为了分离出纯净的丁基橡胶，需要进行分离操作。
首先，通过过滤等方法将催化剂和溶剂分离出来；然后，利用蒸馏等方法将残余单体从丁基橡胶中蒸发出来，得到粗丁基橡胶。
三、粗丁基橡胶的提纯粗丁基橡胶中还含有杂质和未反应的单体，需要进行提纯处理。
首先，将粗丁基橡胶与溶剂混合，形成溶液；然后，利用蒸馏和洗涤等方法将杂质和未反应的单体从溶液中去除。
提纯后的丁基橡胶具有较高的纯度和一定的物理性能。
四、丁基橡胶的加工提纯后的丁基橡胶可以进行加工，以满足不同产品的要求。
加工过程中，通常采用加硫和各种填料的方法，以改善丁基橡胶的力学性能和热性能。
加硫是将丁基橡胶与硫进行反应，使其形成交联结构，提高机械强度和耐热性。
填料包括碳黑、硅灰、硅胶等，可以改变丁基橡胶的硬度、耐磨性和抗老化性能。
五、最终产品的制备经过加工的丁基橡胶可以制备成各种最终产品。
例如，将丁基橡胶加工成片状，可以用于制造密封件、胶带等产品；将丁基橡胶加工成胶粒，可以用于制造胶水、涂料等产品；将丁基橡胶与其他材料混合加工，可以制造汽车轮胎、橡胶管等产品。
以上就是丁基橡胶的生产工艺，通过聚合、分离、提纯、加工和制备等步骤，可以获得高质量的丁基橡胶产品。
丁基橡胶种类
丁基橡胶种类丁基橡胶种类引言丁基橡胶是一种重要的合成橡胶，具有优异的耐热性、耐寒性和化学稳定性。
它广泛应用于汽车轮胎、密封件、输送带等领域。
本文将介绍丁基橡胶的种类及其特点。
一、丁基橡胶的分类1. 普通丁基橡胶（BR）普通丁基橡胶是最早被开发出来的丁基橡胶，它由1,3-丁二烯单体聚合而成，具有良好的弹性和机械强度，但耐热性较差。
普通丁基橡胶主要用于制造轮胎花纹层、鞋底等。
2. 高反弹丁基橡胶（HRBR）高反弹丁基橡胶是在普通丁基橡胶中加入特殊添加剂后得到的一种改性产品，具有更好的回弹性和抗裂性能。
高反弹丁基橡胶主要用于制造高档运动鞋、球类运动器材等。
3. 粘着剂用丁基橡胶（BR）粘着剂用丁基橡胶是一种具有高黏度和良好粘附性的丁基橡胶，主要用于制造各种胶水、胶带等粘合材料。
4. 低温丁基橡胶（NBR）低温丁基橡胶是在普通丁基橡胶中加入低温增塑剂后得到的一种改性产品，具有更好的耐寒性能。
低温丁基橡胶主要用于制造耐寒密封件、防冻液管等。
5. 高耐热丁基橡胶（HNBR）高耐热丁基橡胶是在普通丁基橡胶中加入特殊添加剂后得到的一种改性产品，具有更好的耐热性和化学稳定性。
高耐热丁基橡胶主要用于制造汽车雨刷、油封等高温密封件。
6. 氢化丁基橡胶（HXNBR）氢化丁基橡胶是在普通丁基橡胶中加入氢化剂后得到的一种改性产品，具有更好的耐热性、耐油性和耐化学腐蚀性。
氢化丁基橡胶主要用于制造汽车密封件、油封等高端产品。
二、丁基橡胶的特点1. 良好的耐热性丁基橡胶具有良好的耐热性，可以在高温环境下长期使用而不发生硬化和龟裂。
2. 良好的耐寒性低温丁基橡胶具有良好的耐寒性，可以在低温环境下保持弹性和机械强度。
3. 良好的化学稳定性高耐热丁基橡胶和氢化丁基橡胶具有良好的化学稳定性，可以在酸碱等腐蚀介质中长期使用而不受损害。
4. 良好的机械强度普通丁基橡胶具有良好的机械强度和弹性，可以用于制造各种弹性元件。
5. 易加工成型丁基橡胶易于加工成型，可以通过挤出、压延、注塑等多种方法进行加工。
丁基橡胶成分
丁基橡胶成分丁基橡胶是一种重要的合成橡胶，其成分主要是由丁二烯单体聚合而成。
丁基橡胶具有优异的耐热性、耐寒性和耐化学品性能，广泛应用于汽车轮胎、工业胶管、密封制品等领域。
一、丁基橡胶的组成及制备方法丁基橡胶的主要成分是由丁二烯单体通过聚合反应制备而成。
丁二烯是一种无色液体烃类，可以通过石油和天然气的裂解产生。
丁二烯单体在适当的催化剂存在下，经过聚合反应，形成聚合物链，最终形成丁基橡胶。
二、丁基橡胶的性能特点1. 耐热性：丁基橡胶具有较高的耐热性，可以在高温环境下保持良好的弹性和物理性能。
2. 耐寒性：丁基橡胶在低温环境下依然具有较好的柔韧性和弹性，不易变硬或开裂。
3. 耐化学品性能：丁基橡胶对于许多化学品具有较好的耐腐蚀性，可以在各种化学介质中长期使用而不受损。
4. 撕裂强度：丁基橡胶具有较高的撕裂强度，不易发生撕裂或断裂。
5. 抗老化性：丁基橡胶具有较好的抗氧化性和抗紫外线性能，能够延长橡胶制品的使用寿命。
三、丁基橡胶的应用领域1. 汽车轮胎：丁基橡胶是制造汽车轮胎的重要原料，具有良好的耐磨、抗老化和耐高温性能，可以提高轮胎的耐用性和安全性能。
2. 工业胶管：丁基橡胶可以制造各种工业胶管，如油管、气管、水管等。
丁基橡胶的耐油性和耐酸碱性能，使得工业胶管可以在复杂的工作环境中长期使用。
3. 密封制品：丁基橡胶具有较好的弹性和柔韧性，可以用于制造各种密封制品，如密封圈、密封垫片等。
丁基橡胶的耐高温性和耐化学品性能，使得密封制品可以在各种恶劣条件下正常工作。
4. 电缆护套：丁基橡胶具有良好的电绝缘性能和耐电弧性能，可以用于制造电缆的护套材料，保护电缆不受外界环境的影响。
5. 医疗器械：丁基橡胶可以用于制造医疗器械，如手套、输液管等。
丁基橡胶的耐化学品性能和抗菌性能，使得医疗器械可以在医疗环境中安全可靠地使用。
总结：丁基橡胶作为一种重要的合成橡胶，具有优异的耐热性、耐寒性和耐化学品性能，广泛应用于汽车轮胎、工业胶管、密封制品等领域。
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• 1—进料混合，2—C2H4冷却器，3—NH3冷却器，5—反 应器，6—闪蒸罐，7—过滤器 8—脱水挤出机，9—干燥 挤出机，10—打包机
将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进行 脱水和精制以后，与异戊二烯在混合槽中按一定 的比例混合。混合液在冷却器里冷至-100°C，然 后送入反应器。同时配制好催化剂溶液并冷却。 聚合反应在-98°C左右进行，几乎瞬时完成。聚合 物在氯甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。聚合后的淤 浆从反应器中溢流出来进入盛有热水的闪蒸罐， 在此蒸发氯甲烷和未反应单体。橡胶的水淤浆液 用泵送到挤出干燥 系统，干燥后包装成品。闪蒸 罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进 料和催化剂配制系统循环使用。
丁基橡胶生产聚合的工艺条件
• 异丁烯/异戊二烯 ： 约97/3（质量） • 聚合温度： 约-100 °C • 聚合转化率：异丁烯75%-95%，异戊二烯 45%-85% • 溶剂 ：氯代甲烷 • 引发剂：AlCl3 （浓度0.2%-0.3%） • 产品：丁基橡胶（不饱和度>1.55mol）
丁基橡胶的生成工艺流过程
影响聚合反应的
主要因素
杂质
• 在丁基橡胶的聚合体系中，有原料、惰性 气体、聚合反应器、管道都可能带来杂质。 按照其作用原理，这些杂质可以分为给电 子体和烯烃两大类。给电子体如水、甲醇、 氯化氢、二甲醚、二氧化硫和氨等，分子 中均含有未共用的电子对，而催化剂AlCl3 则有未排满的电子层，因而这些杂质均可 与AlCl3反应生成络合物。
单体浓度和配料比
• 在丁基橡胶的聚合体系中：单体浓度过高， 反应温度升高的很快，反应过于激烈难以 控制，容易导致结块，甚至催化剂还未加 足量价被迫停止反应。 而单体浓度过低时，结冰现象严重，也不 能获得较高的转化率。
聚合温度
• 随着聚合温度的提高，聚合物的分子量直 线下降。 • 这是因为单体链转移活化能总是比链生长 的活化能大17.56~19.23kJ/mol，因此低温 能够抑制单体的链转移从而有利于分子量 的增大。
丁基橡胶的合成
丁基橡胶的介绍
• 异丁烯与少量异戊二烯共聚而成的一种合 成橡胶，简称IIR。 • 具有良好的化学稳定性和热稳定性,最突出 的是气密性和水密性。 • 主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、 水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。
丁基橡胶的合成反应
• 丁基橡胶由异丁烯和少量异戊二烯共聚而 成。异戊二烯的用量为1.5%-4.5%左右。 • 由于是阳离子聚合反应，对单体及溶剂等 的纯度要求较高，一般异丁烯的纯度必须 >99.5%，异戊二烯必须>98%,而溶剂氯甲 烷>95%。 • 聚合时，链转移反应极易发生，而异丁烯 本身就是一种有效的链转移剂。由于链转 移反应活化能远大于链增长反应的活比能， 故可降低反应温度以抑制链转移反应。
• 当这些杂质含量极少时，与AlCl3生成的络 合物可以离解成为活性催化剂；但是，杂 质与AlCl3反应生成活性不高，会导致转化 率降低。因为这些杂质具有链转移作用， 当他们超过一定量时，则会致使聚合物分 子量明显降低。 • 分子量降低的程度与杂质和AlCl3反应生成 的化合物的离解度的大小有关；离解度越 大，能够进行转移的负离子浓度越高，聚 合物的分子量越小；也与杂质AlCl3络合物 的浓度有关；浓度越高，分子量越小。
催化剂
• 催化剂的用量很小时，单体转化率低，用 量大时，转化率高。由于催化剂的用量少 时杂质消耗了部分的催化剂，导致转化率 较低。催化剂用量已经超过杂质消耗的低 限时，随着催化剂用量增加，转化率迅速 上升。当催化剂用量达到一定程度时，聚 合反应已经达到一定的程度。单体浓度大 大降低的溶解度。 • 用于淤浆聚合的溶剂要求沸点低于-100°C， 不溶解聚合物，通常使用易于溶解催化剂 AlCl3的CH3Cl。 • 工业上仍普遍采用氯甲烷为溶剂。