精细化工基础

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• 1823年世界上第一个橡胶工厂创办,开始生产防水布,这 就是橡胶工业的开始。
• 1839年橡胶的硫化发明,加上1862年Honcock发明了双机 奠定了橡胶工业的基础。
橡胶的发展历史
•19世纪后半叶随着橡胶研究的不断深入和汽车工业的迅速 发展及充气轮胎的发明极大的推动了橡胶工业的发展。 •1879年橡胶异戊二烯聚合实验发现开始进入了合成橡胶时 代,大量的合成橡胶和改性橡胶产品出现使原有产品的性能 得到了很大的改进。 •我国自1904年开始在雷州半岛等地种植天然橡胶以来,橡 胶工业已取得了巨大的成就。1915年我国在广州建立第一个 橡胶加工厂---广州兄弟创制树胶公司,新中国成立以后,橡 胶工业已建成为具有强大物质基础的完整工业体系。 •据统计1999年全国橡胶制品业的总产值为180亿元 约占化工 工业总产值的25%,2008年其总产值已达到4102.74亿元 。
杂链橡胶
聚氨酯橡胶(AU、EU)
氯醚橡胶(CO、ECO) 聚硫橡胶(T) 返回
§2.1、天然橡胶概述
天然橡胶(NR)是橡胶树上流出的胶乳,经过凝固、干 燥等工序加工而成的弹性固状物;橡胶烃含量达90%以上, 巴西橡胶树(三叶橡胶树)、银菊、橡胶草、杜仲等 还有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等,是一种以异 物质 百分含量% 戊二烯为主要成分的不饱和状态的天然高分子化合物,其 化学结构为: 蛋白质 2.0-4.0
丁苯橡胶的性能
2、丁苯橡胶是非自补强橡胶 丁苯橡胶不能结晶,其未补强 的硫化胶的拉伸强度、撕裂强度以及生胶的格林强度均远低 于天然橡胶。 3、丁苯橡胶的耐磨性能优于天然橡胶
丁苯橡胶的性能
4、丁苯橡胶的抗湿滑性能 丁苯橡胶对湿路面抓着力 较顺丁橡胶大。溶聚丁苯 橡胶的滚动阻力比乳聚丁 苯橡胶低,且对湿滑路面 的抓着力大于低温乳聚丁 苯橡胶。
天然橡胶生胶的质量检测
2、国产标准天然橡胶的规格
国产天然橡胶有CSR 5号 、CSR 10号、 CSR 20号、CSR 50 号,共四个等级。它们分别与ISO 2000中的 5、10、20、和 50对应相同,国标中暂无5L这一浅色等级。
返回
§3.1、丁苯橡胶概述
•丁苯橡胶是由1,3-丁二烯与苯乙烯共聚而得的高聚物,简 称SBR,是一种综合性能较好的产量和消耗量最大的通用合 成橡胶。据统计1991年全世界总产量就已达到7.55Mt,约占 合成橡胶的55%占全部橡胶的34%,其中大约有70%用于轮 胎业。 •其工业生产方法有乳液聚合法和溶液聚合法,其中主要是 采用乳液聚合生产的丁苯橡胶。主要产品有:低温丁苯橡胶、 乳液聚合丁苯橡胶的合成技术是由德国I.G。Farben公司 高温丁苯橡胶、低温丁苯橡胶炭黑母炼胶、低温充油丁苯橡 1933年研究成功的。溶聚丁苯橡胶是60年代投入工业化生 胶、高苯乙烯丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。 产的。 采用溶液聚合生产的丁苯橡胶有烷基锂引发、醇烯络合物引 发、锡偶联、高反式等丁苯橡胶。
三 叶 橡 胶 树
•现代橡胶工业使用的,大都是三叶橡胶树上采集的天然橡胶, 而杜仲橡胶树等生成的反式聚异戊二烯橡胶用途有限产量甚微。 除此之外,还有一些异构化,改性的天然橡胶衍生物。
§2.2、天然橡胶的品种分类
•天然橡胶按形态可以分为两大类:固体天然橡胶(胶片 与颗粒胶)和浓缩胶乳。在日常使用中,固体天然橡胶占 了绝大部分的比例。 •胶片按制造工艺和外形的不同,可分为烟片胶、风干胶 片、白皱片、褐皱片等。烟片胶是天然橡胶中最具代表性 的品种,一直是用量大、应用广的一个胶种,烟片胶一般 按外形来分级,分为特级、一级、二级、三级、四级、五 级等共六级,达不到五级的则列为等外胶。 •颗粒胶(即标准胶)是按国际上统一的理化效能、指标 来分级的,这些理化性能包括杂质含量、塑性初值、塑性 保持率、氮含量、挥发物含量、灰分含量及色泽指数等七 项。
宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶。
定型聚合物,它的玻璃化转变温度低,分子量一般都
在数十万,甚至达到上百万左右。
§1.2、橡胶的发展历史
• 考古发现人类在11世纪就开始使用橡胶。西班牙文献中清 楚地记述了南美人制造橡胶球、橡胶鞋及橡胶瓶的原始方 法。
• 1493-1496年哥伦布第二次航行发现新大陆到美洲时,发 现海地岛上土人已开始使用橡胶浆液制作一些简单的器具, 随后这种技术传到欧洲各国,1770年Priestley发现其能 擦去铅笔痕迹,并将其正式取名为Rubber(橡胶)。
天然橡胶生胶的质量检测
上表列出了ISO 2000标准中规定的标准天然橡胶的五个等 级,用7项性能指标来控制质量等级。
其中机械杂质含量为主要指标。
颜色指数是拉维邦(Lovibond)颜色指数,他是用来限制 生胶的色度的。
塑性保持率(PRI)是指生胶在140℃×30min加热前后的 比值,该值越高表明该生胶抗热氧化锻炼链的能力越强。
目录:
1、概述
2、天然橡胶 3、丁苯橡胶 4、丁苯橡胶的改性技术
§1.1、橡胶的概念
橡胶(我国习惯上把生胶、硫化胶统称为橡胶):是
一种具有可逆形变的高弹性的高分子化合物。它具有 其它材料所没有的高弹性,因而也称做弹性体。其在 室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形 变,除去外力后能恢复原状等特性。橡胶属于完全无
丁苯橡胶的性能
丁苯橡胶与一般通用橡胶相比,具有以下优缺点: 缺点 纯丁苯橡胶强度低,需要加入高活性补强剂后方可使 优点 硫化曲线平坦,胶料不易烧焦和过硫;耐磨性、耐热 用;丁苯橡胶加配合剂比天然橡胶难度大,配合剂在丁苯橡 性、耐油性和耐老化性等均比天然橡胶好,高温耐磨性好,
胶中分散性差;反式结构多,铡基上带有苯环。因而滞后损 适用于乘用胎;在加工过程中相对分子质量降低到一定程度 失大,生热高,弹性低,耐寒性也稍差,但充油后可以降低 不再降低,因而不易过炼,可塑度均匀,硫化橡胶硬度变化
§4.1、丁苯橡胶的掺混改性技术
乳聚丁苯橡胶掺混胶的主要品种
1、乳聚丁苯橡胶(ESBR)与天然橡胶(NR)掺混 ESBR/ NR掺混可以改善ESBR的自粘性和弹性,提高撕 裂强度和拉伸强度等性能。 2、乳聚丁苯橡胶(ESBR)与顺丁橡胶(BR)掺混 ESBR/ BR掺混可以改善ESBR的弹性和耐磨性
§1.3、橡胶的分类
丁 苯 橡 胶(SBR)
天然橡胶 (NR) 按来源与 用途分类
顺 丁 橡 胶(BR)
通用 合成橡胶
异 戊 橡 胶(IR)
丁 腈 橡 胶(NBR) 氯 丁 橡 胶(CR)
乙 丙 橡 胶(BPR)…………
合成橡胶
特种 合成橡胶
氟 橡 胶(FPM) 硅 橡 胶(MVQ) 聚 氨 酯 橡 胶(AU,EU)
§2.3、天然橡胶的性能
天然橡胶的性能包括物理性质、化学性质和力学性能等 (一)天然橡胶的物理力学性能
1、天然橡胶的物理常数如下:
天然橡胶的性能
2、天然橡胶的热行为 生胶的玻璃化温度为-72℃,粘流 温度130 ℃,开始分解温度200 ℃,激烈分解温度270 ℃
3、天然橡胶的弹性 天然橡胶的弹性较高,在通用胶中仅 次于顺丁橡胶。 4、天然橡胶的强度 在弹性材料中,天然橡胶的强度都比 较高。 5、天然橡胶的电性能 天 然橡胶是非极性物质,是 一种较好的绝缘材料。
§3.2、丁苯橡胶的制造及分类
1、丁苯橡胶的制造 聚合原理 丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反应机理 进行聚合反应。其反应式与产物结构式为:
(x+y)CH2=CH-CH=CH2 + zCH2=CH
-CH2-CH=CH-CH2
x
CH2-CH CH CH2
y
CH2-CH-
z
丁苯橡胶的制造及分类
聚合工艺流程图: (1)--单体贮罐与 助剂配制
天然橡胶的性能
6、天然橡胶的耐介质性能
天然橡胶是非极性物质,按溶解度参数相似相溶原则, 它溶于非极性溶剂和非极性油中。
因此天然橡胶不耐环己烷、汽油、苯等介质,未硫化橡 胶能在上述介质中溶解,硫化橡胶则溶胀。天然橡胶不 溶于极性的丙酮、乙醇中,当然更不溶于水中,耐10% 的氢氟酸,20%的盐酸,30%的硫酸,50%的氢氧化钠 等。
3、防护体系
4、增塑体系
§2.5、天然橡胶的加工及应用
(一)天然橡胶的加工 天然橡胶的加工包括塑炼、混炼、压延、压出、硫化几 个工艺过程。 (二)天然橡胶的应用 天然橡胶具有优良的物理机械性能、弹性和加工性能,因 此被广泛应用,其应用范围如下:
天然橡胶的应用
§2.6、天然橡胶生胶的质量检测
标准天然橡胶的规格 1、国际标准天然橡胶的规格 ISO2000,
水分 丙酮抽出物 水溶物 灰分 0.3-1.0 1.5-4.5 0.1-1.0 0.2-0.5
天然橡胶概述
•三叶橡胶树及银菊橡胶树等所产 生的橡胶主要是顺式聚异戊二烯 橡胶,其在室温下具有弹性及柔 软性属于弹性橡胶。 •杜仲橡胶树生产的橡胶则主要为 反式聚异戊二烯橡胶,其在室温 下呈硬固状态,是一种具有朔料 性质的橡胶
用途:日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带;医疗卫生 行业所用的外科医生手套、输血管等卫生用品;交通运输上 使用的各种轮胎;工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐 碱手套;农业上使用的排灌胶管、氨水袋;气象测量用的探 空气球;科学试验用的密封、防震设备;国防上使用的飞
机、坦克、大炮、防毒面具;甚至连火箭、人造地球卫星和
(2)--聚合釜
(3)--单体回收 (4)--凝聚与后处 理
丁苯橡胶的制造及分类
二、分类(丁苯橡胶主要按制法分类)如下:
§3.3、丁苯橡胶的性能
丁苯橡胶是不饱和非极性碳链橡胶,与天然橡胶同属一类。 因此,它具有与天然橡胶的共性,但也有它自身的特性。
(一)物理机械性能 1、具有良好的弹性 虽然丁苯橡胶的弹性低于天然橡胶, 但在橡胶中仍属较好的。其玻璃化温度较天然橡胶高 15℃,因此丁苯橡胶的柔性低于天然橡胶。此外丁苯橡 胶的内聚能密度比天然橡胶高,因此,丁苯橡胶大分子 之间的相互作用力就大,分子的旋转运动受的约束力也 大。
丙 烯 酸 酯 橡 胶(ACM)
氯 醚 橡 胶(CO,ECO) 聚 硫 橡 胶(T)………
橡胶的分类
不饱和非极性橡胶(NR、SBR、BR、IR) 不饱和极性橡胶(NBR、CR) 碳链橡胶 饱和非极性橡胶(EPM、IIR) 按化学结 构分类 饱和非极性橡胶(FPM、CPE、ACM、CSM) 硅橡胶(MVQ)
天然橡胶的性能
(二)天然橡胶的化学反应性 天然橡胶平均每四个主链碳原子便有一个双键,所以它既 可以发生自由基型反应,也可以发生离子型反应,且主要 取决于反应条件。 a氢的活性
§2.4、天然橡胶的配合
天然橡胶的生胶虽然具有良好的弹性、力学性能等,但是 它必须经过适当配合、硫化后才能满足各种用途制品的需 要。典型的配合一般包括硫化体系、补强填充体系、老化 防护体系及增塑体系。特殊配合是根据制品要求而定。例 如对海绵制品就要求配合发泡剂,难燃制品就要配合阻燃 剂等。 1、硫化体系 2、补强填充体系
生热;收缩大,生胶强度低,粘性差;硫化速度慢;耐屈挠 小;提高相对分子质量可以实现高填充,充油橡胶的加工性 龟裂性天然橡胶好,但裂纹扩展速度快,热撕裂性能差。 能好;容易与其他高不饱和通用橡胶并用,尤其是与天然橡 胶或顺丁橡胶并用,经配合调整可以克服丁苯橡胶的缺点。
§3.4、丁苯橡胶的用途
按国际合成橡胶生产协会(IISRP)的规定,可以用 数字表示六大丁苯橡胶系列,即1000系列(高温乳聚丁苯 胶)、1100系列(高温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶)、1500系 列(低温乳聚丁苯胶)、1600系列(低温乳聚丁苯胶炭黑 母炼胶)、1700系列(低温乳聚充油丁苯胶)、1800系列 (低温乳聚丁苯胶炭黑母炼胶),其中以1500系列产品为 主。 绝大多数丁苯橡胶用于轮胎工业,其次是汽车零件、 工业制品、电线和电缆包皮、胶管和胶鞋等。 返回
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5、丁苯橡胶的电性能及介质性能 丁苯橡胶的耐溶剂性 能及其电性能均与天然橡胶相近。
丁苯橡胶的性能
(二)化学性质
丁苯橡胶能进行氧化、臭氧破坏、卤化和氢卤化等反应。
在光、热、氧和臭氧结合作用下发生物理化学变化,但其 被氧化的作用比天然的作用比天然橡胶缓慢,即使在较高 温下老化反应的速度也比较慢。光对丁苯橡胶的老化作用 不明显,但丁苯橡胶对臭氧的作用比天然橡胶敏感,耐臭 氧性比天然橡胶差。丁苯橡胶的低温性能稍差,脆性温度 约为-45℃。与其他通用橡胶相似,影响丁苯橡胶电性 能的主要因素是配合剂。
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