天然橡胶的改性PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
逐渐变硬，弹性减小，低温存放容易结晶。受冷冻 的生胶加热到常温，仍可恢复原状。
.
6
NR的加工性能
NR具有良好的工艺加工性能，容易进行塑炼、
混炼、压延、压出等。可以单用制成各种橡胶制品， 也可以与其它橡胶并用，以改进其它橡胶的性能如 黏着性、拉伸强度等。
.
Βιβλιοθήκη Baidu
7
天然橡胶的化学性质
天然橡胶含有大量不饱和双键，化学活性高，
系化合物接枝，目前研究最多的是甲基丙烯酸甲脂 （MMA）与NR接枝共聚。
.
17
天然橡胶的热塑性改性
热塑性天然橡胶在常温下显示橡胶弹性，高温
下又能塑化成形，这类材料兼有塑料的易加工特性 和橡胶优良的黏弹性质。将NR与聚苯乙烯（PE） 或聚丙烯（PP）在炼胶机上共混，是制备热塑性天
然橡胶的常用方法之一。另一种制备热塑性天然橡 胶常用的方法是接枝，将聚苯乙烯（PS）接枝到聚 异戊二烯的骨架上，是制备热塑性NR的一个典型的 例子。
.
12
通过以上反应最终得到的产品氯的质量分数为 65.5%。此种方法设备投资大、成本高、污染严重。
CNR的生产方法还有乳液法和水相悬乳法（胶 乳）。乳液法是将NR与氯气加压分散于次氯酸钠溶
液中，配成乳液，然后氯化，再经洗涤、过滤和干 燥而成；水相悬乳法是将天然橡胶乳、乳化剂、去 离子水的盐酸等加入反应釜中，通过紫外光或催化 剂的作用下，通氯进行氯化，再经过滤、洗涤、干 燥而成。
.
18
改性的天然橡胶的应用
改性后的天然橡胶不仅具有天然橡胶很好的综 合物理机械性能，而且很好的耐热氧老化性能和耐 油类非极性溶剂溶胀性能，这使得改性天然橡胶的 应用领域更加宽广。
天然橡胶的改性
高分子化学与物理
.
1
目录
天然橡胶的改性的原因
（为什么?）
天然橡胶的改性的方法
（用什么?）
改性的天然橡胶的应用
（怎么用?）
.
2
天然橡胶改性的原因
天然橡胶的结构 天然橡胶（NR）是线性的天然高分子化合物。
NR的大分子就是由3000~5000个异戊二烯组成的 链状结构。NR的化学成分主要是顺-1,4-聚异戊二 烯。
可以进行加成、取代、环化、裂解等反应。由此可 以变成硫化橡胶和多种橡胶衍生物。天然橡胶中混 入硫磺加热，可以发生硫化反应，使其由线性结构 转化为网状结构。
.
8
NR中存在大量的双键，它容易好和空气中的氧 进行自动催化的连锁反应，是分子断链或过度交联， 橡胶发生黏化和龟裂，物理力学性能下降，即耐热氧 老化性、耐臭氧性和抗紫外线性都较差。
NR在极性溶剂中反应不大，它耐碱不耐强酸， 在非极性溶剂中则易溶胀，故其耐油、耐有机溶剂性 差。
NR的以上缺点限制了它在一些领域的应用，这 是NR改性的原因。
.
9
天然橡胶的改性的方法
NR的许多性能与分子中的C=C双键有着密切 的关系，对NR改性就是建立在改变双键的思路上， 如接枝共聚、氯化、环氧化等。
.
3
天然橡胶的物理性能
天然橡胶具有优良的弹性和机械强度，并且具
有较好的抗曲挠性、气密性、绝缘性及耐寒性。橡 胶对声音及振动和传播有缓和作用，可用来防除噪 声和振动。橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低， 柔性好；透气性较差，可作气密性材料，还是较好 的防水性材料。
.
4
NR的弹性
天然橡胶有很好的弹性。是由于NR分子链在
.
15
使用芳香族磺酸在125~150 ℃下，于2~5小 时内能使NR环化，得到一种黑色树脂状产物。另外
一种方法是先用酚类溶剂使橡胶溶胀，再用磷酸使 橡胶环化，采用该方法一般需要24h以上才能完成 环化反应。在氯锡酸作用下，将NR在芳香烃溶剂中 回流几个小时，能使NR环化。
.
16
天然橡胶的接枝化改性
.
14
天然橡胶的环化改性
由碳阳离子诱导的环化反应，能将一种线性立
体规整的聚合物转变成另一种梯形聚合物。质子酸、 路易斯酸、热、电磁微粒子辐射都会引起不饱和聚 合物环化。在不饱和聚合物中，NR是其中一种较为 敏感即较容易环化的聚合物。环化使NR的构型完全
改变，相对分子质量急剧下降，相对密度、折光率 升高，软化点为95~120 ℃，不饱和度大为降低。
我国的CNR研究生产相对来说很落后，生产规 模很小，90%的企业采用“溶液法”，污染很大。
.
13
天然橡胶的氢氯化改性
氢氯化天然橡胶（HCl-NR）是将HCl加成到 NR分子链上。反应是在10℃加压的条件下，在卤 化物溶液中进行。也可以直接将HCl加入到对酸稳 定的NR胶乳中进行氢氯化反应，然后用氯化钠或乙 醛使其凝固。 HCl-NR可用通式（C6H9Cl）x表示， 是一种高度结晶性物质，熔点为115 ℃。
.
10
天然橡胶的环氧化改性
环氧化天然橡胶（ENR）是NR经化学改性制 得的特种天然橡胶，ENR保留了NR的通用性能，又 具有良好的耐油性和气密性。
ENR的工业化生产工艺如下图：
反应制得ENR包括异戊二烯重复单元和部分重 复单元双键被环氧化取代的无规共聚物。
.
11
天然橡胶的氯化改性
氯化天然橡胶（CNR）是第一种已工业化应用 的NR衍生物。CNR主要采用“溶液法 ” 工艺进行 生产,在NR的CCl4溶液( 质量分数为2％～5％)中， 以分批或连续的方式通入氯气进行氯化反 应，最终 得到CNR。为了确定NR的氯化反应步骤，有人精 确地研究了NR在CCl4中的氯化反应 。认为 CNR的 氯化至少分3阶段，每个阶段都涉及氯的加成 和 HCl的释出：
室温下呈无定形态、分子链柔韧性好的缘故。它的 主链是不饱和的，虽双键不能旋转 ，但与它相邻的 单键旋转更容易。NR分子链上的侧甲基体积不大，
而且每四个主链碳原子上才有一个，不密集，对碳 -碳键旋转没影响。
.
5
NR的热行为
生胶的玻璃化温度为-72℃ 。随温度的升高， 生胶会慢慢软化，加热到130~140 ℃时开始流动， 黏流温度130 ℃，至160 ℃以上变为黏流体，200 ℃开始分解，激烈分解温度为270 ℃。温度降低则
在NR分子链中，每个异戊二烯链节都含有一
个双键，在双键碳原子上可以进行加成反应。主链 上的其它碳原子则都是-碳原子，可以脱氢产生自 由基，从而接上单体，因此在NR主链的任何碳原子 上都可以接上单体。接枝后的产物既可保持NR原有
的基本性能外，还能使橡胶具有接入单体的某些性 能，从而扩大NR的使用范围。NR能够用多种乙烯
.
6
NR的加工性能
NR具有良好的工艺加工性能，容易进行塑炼、
混炼、压延、压出等。可以单用制成各种橡胶制品， 也可以与其它橡胶并用，以改进其它橡胶的性能如 黏着性、拉伸强度等。
.
Βιβλιοθήκη Baidu
7
天然橡胶的化学性质
天然橡胶含有大量不饱和双键，化学活性高，
系化合物接枝，目前研究最多的是甲基丙烯酸甲脂 （MMA）与NR接枝共聚。
.
17
天然橡胶的热塑性改性
热塑性天然橡胶在常温下显示橡胶弹性，高温
下又能塑化成形，这类材料兼有塑料的易加工特性 和橡胶优良的黏弹性质。将NR与聚苯乙烯（PE） 或聚丙烯（PP）在炼胶机上共混，是制备热塑性天
然橡胶的常用方法之一。另一种制备热塑性天然橡 胶常用的方法是接枝，将聚苯乙烯（PS）接枝到聚 异戊二烯的骨架上，是制备热塑性NR的一个典型的 例子。
.
12
通过以上反应最终得到的产品氯的质量分数为 65.5%。此种方法设备投资大、成本高、污染严重。
CNR的生产方法还有乳液法和水相悬乳法（胶 乳）。乳液法是将NR与氯气加压分散于次氯酸钠溶
液中，配成乳液，然后氯化，再经洗涤、过滤和干 燥而成；水相悬乳法是将天然橡胶乳、乳化剂、去 离子水的盐酸等加入反应釜中，通过紫外光或催化 剂的作用下，通氯进行氯化，再经过滤、洗涤、干 燥而成。
.
18
改性的天然橡胶的应用
改性后的天然橡胶不仅具有天然橡胶很好的综 合物理机械性能，而且很好的耐热氧老化性能和耐 油类非极性溶剂溶胀性能，这使得改性天然橡胶的 应用领域更加宽广。
天然橡胶的改性
高分子化学与物理
.
1
目录
天然橡胶的改性的原因
（为什么?）
天然橡胶的改性的方法
（用什么?）
改性的天然橡胶的应用
（怎么用?）
.
2
天然橡胶改性的原因
天然橡胶的结构 天然橡胶（NR）是线性的天然高分子化合物。
NR的大分子就是由3000~5000个异戊二烯组成的 链状结构。NR的化学成分主要是顺-1,4-聚异戊二 烯。
可以进行加成、取代、环化、裂解等反应。由此可 以变成硫化橡胶和多种橡胶衍生物。天然橡胶中混 入硫磺加热，可以发生硫化反应，使其由线性结构 转化为网状结构。
.
8
NR中存在大量的双键，它容易好和空气中的氧 进行自动催化的连锁反应，是分子断链或过度交联， 橡胶发生黏化和龟裂，物理力学性能下降，即耐热氧 老化性、耐臭氧性和抗紫外线性都较差。
NR在极性溶剂中反应不大，它耐碱不耐强酸， 在非极性溶剂中则易溶胀，故其耐油、耐有机溶剂性 差。
NR的以上缺点限制了它在一些领域的应用，这 是NR改性的原因。
.
9
天然橡胶的改性的方法
NR的许多性能与分子中的C=C双键有着密切 的关系，对NR改性就是建立在改变双键的思路上， 如接枝共聚、氯化、环氧化等。
.
3
天然橡胶的物理性能
天然橡胶具有优良的弹性和机械强度，并且具
有较好的抗曲挠性、气密性、绝缘性及耐寒性。橡 胶对声音及振动和传播有缓和作用，可用来防除噪 声和振动。橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低， 柔性好；透气性较差，可作气密性材料，还是较好 的防水性材料。
.
4
NR的弹性
天然橡胶有很好的弹性。是由于NR分子链在
.
15
使用芳香族磺酸在125~150 ℃下，于2~5小 时内能使NR环化，得到一种黑色树脂状产物。另外
一种方法是先用酚类溶剂使橡胶溶胀，再用磷酸使 橡胶环化，采用该方法一般需要24h以上才能完成 环化反应。在氯锡酸作用下，将NR在芳香烃溶剂中 回流几个小时，能使NR环化。
.
16
天然橡胶的接枝化改性
.
14
天然橡胶的环化改性
由碳阳离子诱导的环化反应，能将一种线性立
体规整的聚合物转变成另一种梯形聚合物。质子酸、 路易斯酸、热、电磁微粒子辐射都会引起不饱和聚 合物环化。在不饱和聚合物中，NR是其中一种较为 敏感即较容易环化的聚合物。环化使NR的构型完全
改变，相对分子质量急剧下降，相对密度、折光率 升高，软化点为95~120 ℃，不饱和度大为降低。
我国的CNR研究生产相对来说很落后，生产规 模很小，90%的企业采用“溶液法”，污染很大。
.
13
天然橡胶的氢氯化改性
氢氯化天然橡胶（HCl-NR）是将HCl加成到 NR分子链上。反应是在10℃加压的条件下，在卤 化物溶液中进行。也可以直接将HCl加入到对酸稳 定的NR胶乳中进行氢氯化反应，然后用氯化钠或乙 醛使其凝固。 HCl-NR可用通式（C6H9Cl）x表示， 是一种高度结晶性物质，熔点为115 ℃。
.
10
天然橡胶的环氧化改性
环氧化天然橡胶（ENR）是NR经化学改性制 得的特种天然橡胶，ENR保留了NR的通用性能，又 具有良好的耐油性和气密性。
ENR的工业化生产工艺如下图：
反应制得ENR包括异戊二烯重复单元和部分重 复单元双键被环氧化取代的无规共聚物。
.
11
天然橡胶的氯化改性
氯化天然橡胶（CNR）是第一种已工业化应用 的NR衍生物。CNR主要采用“溶液法 ” 工艺进行 生产,在NR的CCl4溶液( 质量分数为2％～5％)中， 以分批或连续的方式通入氯气进行氯化反 应，最终 得到CNR。为了确定NR的氯化反应步骤，有人精 确地研究了NR在CCl4中的氯化反应 。认为 CNR的 氯化至少分3阶段，每个阶段都涉及氯的加成 和 HCl的释出：
室温下呈无定形态、分子链柔韧性好的缘故。它的 主链是不饱和的，虽双键不能旋转 ，但与它相邻的 单键旋转更容易。NR分子链上的侧甲基体积不大，
而且每四个主链碳原子上才有一个，不密集，对碳 -碳键旋转没影响。
.
5
NR的热行为
生胶的玻璃化温度为-72℃ 。随温度的升高， 生胶会慢慢软化，加热到130~140 ℃时开始流动， 黏流温度130 ℃，至160 ℃以上变为黏流体，200 ℃开始分解，激烈分解温度为270 ℃。温度降低则
在NR分子链中，每个异戊二烯链节都含有一
个双键，在双键碳原子上可以进行加成反应。主链 上的其它碳原子则都是-碳原子，可以脱氢产生自 由基，从而接上单体，因此在NR主链的任何碳原子 上都可以接上单体。接枝后的产物既可保持NR原有
的基本性能外，还能使橡胶具有接入单体的某些性 能，从而扩大NR的使用范围。NR能够用多种乙烯