丁腈橡胶

丁腈橡胶

院系：纺织与材料学院

专业班级：高分子材料与工程

指导老师：

姓名：

目录

第一章丁腈橡胶的历史由来 (1)

第二章丁腈橡胶的化学组成和结构 (1)

第三章丁腈橡胶的合成 (2)

1.丁腈橡胶的聚合机理和工艺流程 (2)

2.丁腈橡胶工艺过程及影响因素 (3)

第四章丁腈橡胶的性能 (5)

1.耐油、耐溶剂性 (5)

2. 对化学物质的稳定性 (5)

3.耐氧化和耐日光作用 (6)

4．耐热及耐寒性 (6)

5．物现机械性能 (7)

6．电性能和透气性 (7)

第五章丁腈橡胶的加工工艺与用途 (7)

1.丁腈橡胶的加工工艺 (7)

2.丁腈橡胶的应用 (8)

第六章丁腈橡胶的新发展 (9)

1.新发展 (9)

2.新品种 (10)

第一章丁腈橡胶的历史由来

丁腈橡胶初始研究于德国，在l931年首先报导了丁二烯与丙烯腈的共聚物，并对得到的共聚物做了性能鉴定。结果发现，它在耐老化、耐日光、耐热、耐油以及气密性等方面均优于天然橡胶。因而引起人们对这个新问世的高分子材料以极大的注意。时至1937年德国出于发动侵略战争的需要，积极支持和鼓励国内合成橡胶的生产，致使丁腈橡胶的工业化生产首先在德国获得成功，并出法本(I．G．Farban)公司投入正式生产。

第二章丁腈橡胶的化学组成和结构

一般标准型丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈的共聚物，其化学组成的通式为：

丁腈橡胶为浅褐色弹性体，由于在大分子结构中含有强极性的-CN基团，所以对汽油及脂肪烃油类，有优异的稳定性。此外，丁腈橡胶性质与分子量及其分布和大分子单元结构亦有关系。

丁腈橡胶的分子量可由数千到数十万，数千分子量的丁

腈橡胶呈液体状态，固体丁肪橡胶分于量则高达数十万以上。工业生产中，通常采用与分子量密切相关的门尼粘度来表示。一般标准型丁腈橡胶门尼粘度在30—130ML1+4l00℃之间，其中在45左右者称为低门尼粘度，60左右者称为中门尼粘度，80以上者称为高门尼粘度。

第三章丁腈橡胶的合成

1.丁腈橡胶的聚合机理和工艺流程

一般标准型的丁腈橡胶，是丁二烯与丙烯腈乳液聚合的共聚物，共聚反应式如下：

用这种方法制得的丁腈橡胶，分子结构中丁二烯和丙烯腈的排列结合呈无现状态，因此丁腈橡胶不易结晶，强度不高。但由于这种方法在工业生产上较为成熟，工艺简单，至今还在广泛应用。现多采用连续生产过程，以提高生产能力。聚合前，先按聚合配方配制好单体及各种助剂溶液，再将聚合釜抽真空并通入氯气以排除空气。然后在减压下，物料经计量投入具有玻璃衬里或不锈钢的聚合釜内进行聚合，并不断搅拌。聚合釜夹套或列管中通入热水或冷却介质，以控制

聚合温度。当转化率达到70一75％肘，聚合即告终止。按聚合配方及工艺条件，聚合温度若控制在30一40℃范阔，称为高温聚合；控制在5—10℃范围，称为低温聚合。据此所得产物分别称为热聚丁腈橡胶和冷聚丁腈橡胶。

丁腈橡胶生产流程如下：

2.丁腈橡胶工艺过程及影响因素

丁二烯同丙烯腈乳液聚合中主要影响因素有单体用量比、引发剂、调节剂、单体转化率和电解质等。单体用量比主要由产品的性能要求确定的，要求丁腈橡胶的耐油性能好，丙烯腈用量增多，要求耐寒性能好的丁腈胶，丙烯腈的含量相对减少。单体用量比的变化，还影响反应速度。随丙

烯腈用量增加，反应速度加速，聚合时间缩短，反之，丙烯腈用量少，聚合反应速度变慢，单位时间内转化率低，聚合时间增加。

引发剂体系若只用过硫酸盐，热分解速度慢，聚合温度高。过硫酸盐在有还原剂存在情况下能降低分解活化能，可在低温聚合。常用还原剂有胺类、醛类、糖类。硫醇在聚合反应中不仅起调节分子量的作用，而且还起活化剂的作用。胺类活化剂，对亚铁盐敏感，很少量亚铁盐将会使聚合反应加快。

乳化剂的不同类型影响反应速率和胶乳粒子的大小和形态，也对胶乳液的稳定性有影响。

调节剂常用十二碳酸硫醇和调节剂丁。

聚合温度不仅对分子量及聚合速度有明显的影响，而且影响大分子的微观结构。低温聚合的丁腈，分子量大，结构规整性高，含反-1，4结构多，加工性能好。高温聚合丁腈支化度大，易产生结构化反应，交联结构增加，凝胶量多，生胶性能差。

反应过程中，随转化率增加，共聚物中支化和交联结构增多。为了控制分子结构，丙烯腈可采用分批加料，使生成的丁腈共聚物中丙烯腈在大分子链中能均匀地分布。可改善耐油、耐寒及回弹性能。

生产工艺过程包括物料准备、聚合反应、胶乳凝聚及后

处理，与丁苯橡胶相似。生产流程如上图，首先配置好水相和油相，聚合前将配制槽中加入软水，然后将乳化剂、氢氧化钠（或钾）加入水中搅拌乳化均匀为水相，聚合前将配制好引发剂加入水相中。水相送入高位计量槽，聚合时用。油相配制是将丁二烯、丙烯腈在混合槽中混匀，送入高位计量槽聚合时用。

调节剂溶剂的配制，是将调节剂丁溶剂溶于丙烯腈中，配成15%～20%的溶液。引发剂溶液的配制，是将过硫酸钾溶于软水制成的。

第四章丁腈橡胶的性能

丁腈橡胶具有一系列优越性能，如具有优越的耐油性。耐磨性比天然橡胶高30～45％，耐高温性能较天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等都强。但在弹性、生热及多次变形、耐龟裂、电绝缘性能等方面则存在缺点，耐臭氧能力也不够理想。

1.耐油、耐溶剂性丁腈橡胶对非极性或低极性的溶剂表现有较强的稳定性，特别是耐汽油及脂肪烃油类，比其它许多橡胶都好。丁腈橡胶中丙烯腈含量愈高，耐油性愈强。此外，对植物油、脂肪酸类亦具有良好稳定性。在接触芳香族溶剂、卤代烃、酮及脂类等极性较大的溶剂时，有溶胀作

用。

2.对化学物质的稳定性对无机酸、有机酸、碱类、盐类以及氧化剂等的作用都比天然橡胶稳定。如碱溶液或稀酸等对丁腈橡胶基本不起作用。具有高极性的含氮的酮类化合物及芳香族化合物对丁腈橡胶有溶胀作用。丁腈橡胶对下列化学物质有不同的稳定性：

(1)各种浓度的硝酸、浓硫酸、次氯酸及盐类和氢氟酸、臭氧等很易侵蚀丁腈橡胶；

(2)浓盐酸、甲酸和醋酸等较易侵蚀丁腈橡胶；

(3)过氧化氢、铬酸、磷酸以及二氧化硫等弱氧化剂，在一定条件下，可能侵蚀丁腈橡胶。

3.耐氧化和耐日光作用丁腈橡胶的氧化作用同样会引起大分子链发生断裂，但氧化过程较为缓慢，故较天然橡胶的耐氧化作用强。丁腈橡胶的耐臭氧化能力较差，所以必需使用抗臭氧化剂，但应注意一般适用于天然橡胶、丁苯橡胶的抗臭氧刑，对丁腈橡胶都不是那样有效。因此提高抗臭氧化作用的有效途径，是采用与聚氯乙烯树脂并用的办法，可明显提高抗臭氧化能力。热量对促进丁腈橡胶的氧化过程比天然橡胶缓慢。

丁腈橡胶耐紫外线的辐射作用比天然橡胶稳定，但不如氯丁橡胶。采用与聚氯乙烯或氯丁橡胶并用，可提高耐日光老化性能。