乳聚丁苯橡胶产品聚合工艺设计

目录

1.产品概述………………………………………………………1.

2.产品分类 (2)

3.单体及生产 (3)

4.低温乳聚丁苯橡胶 (7)

5.乳聚丁苯橡胶的技术进展 (8)

6乳聚丁苯橡胶的发展趋势 (9)

7.对乳聚丁苯橡胶生产的建议 (10)

8.参考文献 (11)

产品概述：丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶。

( SBR）是1，3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，按聚合体系又可分为乳液聚合丁苯橡胶（ESBR,简称乳聚丁苯橡胶）和溶液聚合丁苯橡胶（SSBR,,简称溶液聚丁苯橡胶)两类，其中乳聚丁苯橡胶约占80%。自1937年乳聚丁苯橡胶实现工业化以来，由于产品综合性能良好，丁苯橡胶已成为合成橡胶种品种牌号最多、产量最大的胶种。目前丁苯橡胶产量约占总产量的1/3，总生产能力约为455万吨/，产品一半以上用于制造轮胎。

橡胶根据聚合温度的不同，分为高温乳聚丁苯橡胶和低温乳聚丁苯橡胶两大类。一般乳聚丁苯胶苯乙烯含量为23.5%，苯乙烯含量高于40%的称为高苯乙烯丁苯橡胶，结合苯乙烯达到70%--90%者则称为高苯乙烯树脂。此外，还有充油乳聚丁苯橡胶和充油充炭黑乳聚丁苯橡胶。

乳聚丁苯橡胶具有良好的综合性能，其加工性能、物理机械性能和制得的橡胶产品的使用性能均接近于天然橡胶，且耐老化、耐热性能和耐磨性优于天然橡胶，可与天然橡胶、聚丁二烯橡胶并用而改善加工性能和物理性能。但其弹性比天然橡胶低，滞后损失大，硫化胶生热高，收缩变形大，表面不光滑，黏性和自黏性差。

乳聚丁苯橡胶主要用于轮胎面胶、胎面胶，也广泛用于胶带、胶管、胶辊、胶布、鞋底、医疗用品及其他工业制品，并少量用于电线、电缆等非橡胶制品中。产品名称：乳聚丁苯橡胶

英文名Emulsion-polymerized styrene butadiene rubber （E-SBR）

生产方法由丁二烯和苯乙烯在低温下进行自由基乳液聚合而制得。

丁苯橡胶依其结合苯乙烯的多少，性质有所差异，丁苯橡胶的品种大致划分为：

高温共聚丁苯橡胶（1000系列）

低温共聚丁苯橡胶（1500系列）

一般品种低温充炭黑丁苯橡胶（1600系列）

低温充油丁苯橡胶（1700系列）

低温充油充炭黑丁苯橡胶（1800系列）乳液聚合木质素丁苯橡胶

液体丁苯橡胶

特殊品种高苯乙烯丁苯橡胶

羟基丁苯橡胶

高温丁苯橡胶是丁苯橡胶的最老品种，聚合温度为50ºC。由于聚合有比较高

的转化率，聚合物胶乳粒子交联生成凝胶，支链较多，低分子量聚合物含量高，所以丁苯橡胶的物理机械性能差。目前，它的产量占整个丁苯橡胶的20%以下。该种橡胶牌号在美国有1000~~1300号。

低温丁苯橡胶这种橡胶在5ºC左右的温度下聚合而成，是世界上产量最大的

合成橡胶之一。橡胶的分子量分布较窄，大分子链较少，具有规则性。因此，物理机械性能优于高温丁苯橡胶。产品牌号有1500~~1800号。

充油丁苯橡胶在丁苯橡胶的聚合过程中，往胶乳中加入矿物油（如环烷油、

芳香油），胶乳凝固后吸收大量矿物油而成为充油丁苯胶，其牌号是1700系列。与非充油丁苯橡胶相比，它具有良好的工艺性能，胶料收缩性小，表面光滑，加工过程无焦烧现象，在多次变形时生热比较小。只是丁苯橡胶充油后，成本虽然可降低，但其物理性能受到一定影响。

充炭黑丁苯橡胶在丁苯橡胶凝聚前，加入一定量的炭黑，使其均匀地分散

在胶乳中，然后经凝聚而得产品。这种橡胶的特点是：物理机械性能比较稳定，工艺性能链良好。产品牌号是1600号。

充油充炭黑丁苯橡胶在乳液聚合过程中，往胶乳中加入油和炭黑，经凝聚

制得的丁苯橡胶。这种橡胶的优点的是：可缩短混炼时间25~30%，炼胶温度低，焦烧危险性小，便于连续混炼；改善了劳动条件，简化了工艺操作；炭黑分散均匀补强性能好；压延压出性好；硫化胶的强力、耐老化性、耐磨性、耐疲劳性等均有所提高。多次形变下生热小。其牌号是1800号。

高温共聚丁苯橡胶乳和低温共聚丁苯胶乳前者的牌号为2000，后者的牌号是2000。胶乳可用于制造泡沫橡胶，加工纸张，制作水泥及涂料等。

高苯乙烯丁苯橡胶这种橡胶中的苯乙烯含量为40~85%，性状似塑料，可作为丁苯橡胶和天然橡胶的补强剂。

苯乙烯类热塑性弹性体（SBS) 它是苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。

嵌段共聚物是以线型聚丁二烯链段为母体，在其两端都连结着聚苯乙烯链段，而没有自由的丁二烯链段，这样就构成了聚苯乙烯—聚丁二烯—聚苯乙烯热塑性弹性体，其结构如图所示。高分子链端的聚苯乙烯嵌段能发生缔合作用，从而使分子链之间形成网状结构。

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SBS在常温下为两相体系，其中聚丁二烯链段相当于橡胶相（连续相），聚苯乙烯链段相当于结晶相，分散于橡胶连续相中。聚丁二烯链段决定着材料具有高弹性能、良好的低温性能、耐磨性能和耐屈挠性能。聚苯乙烯链段在材料中起物理

交联作用，具有补强效果。因而，在常温下，这种自补强的热塑性弹性体具有很高的强度。

聚苯乙烯嵌段是热塑性材料，当温度升高时，它会塑化；当温度高于它的玻璃化温度（100ºC）时，嵌段部分（结晶区）分解缔合，使网状结构破坏。此外，这种网状结构也会因溶解于某些溶剂而被破坏。而当温度降低到它的玻璃化温度以下或溶剂挥发掉时，其网状结构又能重新形成。这种网状结构的可逆性是决定热塑性弹性体具有热塑性的根本原因。

SBS的自补强程度与苯乙烯的含量有关，即聚苯乙烯嵌段的含量必须小于40%才不致于使SBS丧失高弹-性。

产品结构：

单体：1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）、苯乙烯（C6H5C2H3 ）

-（-CH2-CH=CH-CH2-)-x-(CH2-CH-)-y-(CH2-CH)z

| |

CH C6H5

||

CH2

聚合反应：CH2=CH-CH=CH2+C6H5-CH=CH2 —→ -[CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2]-n 数均分子量约为(1．5-4)×105，重均分子量见约为(2-10)×105

聚合机理：自由基引发的聚合反应

单体的生产：

苯乙烯为无色、透明、有芳香气味的液体，易燃烧爆炸，沸点145ºC，闪点34.4ºC，自然点490ºC，折射率1.5467，爆炸极限（在空气中）1.1%～1.6%。苯乙烯在催化剂作用下加氢还原成乙烯和乙基环己烷，氧化成苯甲醛、苯甲酸。苯乙烯易聚合，它与很多烯烃单体共聚反应生成共聚物。苯乙烯是高分子材料的重要原料，利用它可制成合成橡胶、合成树脂及多种精细化工产品。

生产苯乙烯的原料为苯和乙烯。在催化剂作用下苯与乙烯发生烃化反应，生成乙苯。乙苯在高温条件下裂解脱氢，制得高纯度的苯乙烯。其反应如下。