顺丁橡胶结构规整的合成橡胶

顺丁橡胶是顺式1,4-聚丁二烯橡胶的简称,其分子式为（C4H6）n,属混合物,国际通用代号为BR,根据顺丁橡胶顺式结构的含量分为高顺丁橡胶（顺式结构占97%～99%）、中顺丁橡胶（顺式结构占90%～95%）和低顺丁橡胶（顺式结构占32%～40%）三种。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。

中文名

顺丁橡胶

外文名

cis-polybutadiene

别名

BR

用途

汽车轮胎、胶管、胶布、制鞋等

全名

顺式-1,4-聚丁二烯橡胶

合成

由丁二烯聚合而成

2-CH＝CH-CH2-】　全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶，简称BR。由丁二烯聚合制得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。根据顺式1，4含量的不同，顺丁橡胶又可分为低顺式（顺式1，4含量为35％～40％）、中顺式(90％左右)和高顺式（96％～99％）三类。

高顺式顺丁橡胶分子间力小，分子量高，因而分子链柔性大,玻璃化温度低（Tg=-110℃），在常温无负荷时呈无定形态，承受外力时有很高的形变能力，是弹性和耐寒性最好的合成橡胶。且由于分子链比较规整，拉伸时可以获得结晶补强，加入炭黑又可获得显著的炭黑补强效果，是一种综合性能较好的通用橡胶。

低顺式顺丁橡胶早由美国费尔斯通轮胎和橡胶公司于1955年开发，1961年投产。催化剂为丁基锂；中顺式顺丁橡胶首先由美国菲利浦石油公司开发(1956)，并于1960年由美国合成橡胶公司建厂投产，催化剂是四碘化钛-三烷基铝;高顺式顺丁橡胶可用钴系（一氯二烷基铝-钴盐）和镍系（环烷酸镍-三烷基铝－三氟化硼乙醚络合物）催化剂进行生产。钴系催化剂由意大利蒙特卡蒂尼公司开发并投产（1963），而镍系催化剂则是由日本合成橡胶公司采用桥石轮胎公司的技术于1965年工业化的。目前，有中国、美国、日本、英国、法国、意大利、加拿大、苏联、联邦德国等15个国家生产顺丁橡胶，近20个品种。1980年世界年产量已超过 1.8Mt，总产量仅次于丁苯橡胶，在合成橡胶中居第二位。

主要用途

顺丁橡胶特别适于制汽车轮胎和耐寒制品，还可以制造缓冲材料以及各种胶鞋、胶布、胶带和海绵胶等。[2]顺丁橡胶存在加工性能较差，生胶有一定冷流倾向等缺点。近年来，出现的充油顺丁橡胶可使上述缺点得到一定程度的改善。但其抗撕裂强度偏低，抗湿滑性不好，以及粘着性不如天然橡胶和丁苯橡胶，尚有待研究改进。

π－烯丙基氯化镍催化剂〔如(π-C3H5NiCl)2-四氯苯醌〕和卤化π－烯丙基铀催化剂【如(π-C3H5)3UCl-AlRCl2,式中R为乙基】均可制得高顺式(96％～99％)的顺丁橡胶，而且活性和所得硫化胶的物理性能也好，但由于开发较晚，至80年代中期尚未达到工业化生产的程度。

顺丁橡胶可用传统的硫磺硫化工艺硫化，其加工性能除混炼时混合速度慢、轻度脱辊外，其他如胶片平整性和光泽度、焦烧时间等均与一般通用橡胶类似。

基本性能

高顺式结构和低顺式结构顺丁橡胶

(1)玻璃化温度很低(-100℃左右)，所以耐低温性能优异；

(2)橡胶弹性高居各生胶之首，生热性较低；

(3)耐磨耗性能优异；

(4)撕裂强度低，易折裂、破碎；

(5)包辊性差，生胶强度和粘合性低，总体加工性能较差；

(6)塑炼效果差。高顺式结构顺丁橡胶与低顺式结构顺丁橡胶相比，前者回弹性大、生热低，耐低温性能优异，耐磨耗性优异；后者与其它橡胶的相容性较好。

顺式结构顺丁橡胶

(1)生胶强度大；

(2)流动性好，挤出半成品外观质量好；

(3)压片时混炼胶收缩率小，压延外观质量好；

(4)可制得高硬度制品，制品柔韧性好；(5)耐天候、耐臭氧性好；

(6)透明度高，易制得浅色制品；

(7)具有塑料性质，因此温度对物理性能的影响较大；

(8)压缩永久变形大；

(9)流动性过于好，因此半成品成型时有易产生气泡的情况。

配方技术

顺丁橡胶单独使用的情况几乎为零，大多与其它橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶)并用。为了充分了解配合剂对顺丁橡胶单独使用时的影响及对配方设计的作用，以下对主要的配合剂进行讨论。

炭黑

高顺式结构顺丁橡胶配合体系

(1)随着炭黑结构增高，胶料的门尼粘度和硫化胶的硬度、定伸应力、生热性都增大，而扯断伸长率和挤出收缩率则减小。

(2)中超耐磨炉黑与高耐磨炉黑相比，含前者的硫化胶的拉伸强度、伸长率、耐磨耗性、门尼粘度、硬度、生热性及永久变形都较后者的大，而回弹性和撕裂强度则小。

(3)随着炭黑用量增加，胶料的门尼粘度、硬度、定伸应力增大，挤出收缩率、扯断伸长率、回弹性减小。

(4)根据炭黑结构和操作油用量不同，拉伸强度、撕裂强度和阿克隆磨耗呈最大值时有一相应的炭黑用量，大于或小于此量则上述三项指标都会下降。

低顺式结构顺丁橡胶配合体系

(1)随着炭黑用量增加，门尼粘度、硬度、拉伸强度、300%定伸应力、永久变形增大，而耐低温性能变差。

(2)随着炭黑用量增加，门尼焦烧、阿克隆磨耗及回弹性减小。

(3)在特定的炭黑用量下，扯断伸长率和撕裂强度具有极大值。

(4)在5种炭黑中，粒径小的与粒径大的相比，大部分的胶料物理性能都较优异，但门尼粘度高，永久变形、回弹性及耐低温性能较差。

操作油

高顺式结构顺丁橡胶配合体系

(1)作为操作油，高芳烃油、环烷烃油和链烷烃油的效果较好。

(2)对于浅色橡胶制品配合，最好使用污染性和变色性小的环烷烃和链烷烃油。

(3)操作油特别是高芳烃油，可延缓胶料焦烧时间。

(4)高芳烃油可减小硫化胶300%定伸应力，而锭子油则可增大硫化胶的300%定伸应力和硬度。

(5)含链烷烃油(石蜡油)硫化胶的耐热老化性差。

低顺式结构顺丁橡胶配合体系

(1)含芳烃油胶料的门尼粘度，高于含环烷烃油和链烷烃油的胶料门尼粘度。对于同一类操作油，粘度高的其门尼粘度值较高。

(2)含芳烃油的橡胶的拉伸特性比含其它油的稍优异，但其回弹性差。

(3)含链烷烃油的硫化胶耐磨耗性最好，其次是环烷烃油，而芳烃油最差。

(4)耐低温性能与操作油的流动性和粘度有密切关系。流动性和粘度较低的操作油，其胶料的低温性能优异。

(5)关于浅色橡胶配方中常用的链烷烃油和环烷烃油，链烷烃油的耐日光变色稳定性好，而高芳烃油耐日光龟裂性优异。

参考资料

1.国内外顺丁橡胶生产及市场分析·维普网

2.顺丁橡胶的生产过程·化学慧

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