顺丁橡胶理化性质与质量指标

顺丁橡胶理化性质与质量指标

1.1 顺丁橡胶的基本概念

顺式-1,4-聚丁二烯橡胶简称顺丁橡胶、顺丁胶，又称顺式聚丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶；

英文名：polybutadiene rubber、Poly(butadiene)；

简称：BR；

分子式：(C4H6)n；

分子量：54.0904；

CAS号：9003-17-2；

结构式：

图1.1 顺丁橡胶分子结构式

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主要分为高顺丁橡胶(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。1956年美国首先合成高顺式丁二烯橡胶，我国于1967年实现顺丁橡胶的工业化生产。

顺丁橡胶是目前仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶。顺丁橡胶由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，有95%以上为顺式构型。它具有弹性好、耐磨性强和耐低温性能好、生热低、滞后损失小、耐屈挠性、抗龟裂性及动态性能好等优点，但也有拉伸强度较低、撕裂强度差、抗湿滑性不好、加工性能差、生胶的冷流倾向大的缺点。这些缺点可以通过和其他橡胶并用等办法来弥补。它

能与天然橡胶、氯丁橡胶、丁睛橡胶等并用，在轮胎、抗冲击改性剂、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。

1.2 顺丁橡胶的性能

顺丁橡胶是1,3-丁二烯采用定向溶液聚合方法得到的高顺式1,4结构含量的聚丁二烯，称为聚丁二烯橡胶，是有规立构橡胶，简称BR，高分子量的顺丁橡胶分子量为(80～120)×104；中高分子量的顺丁橡胶分子量为(25～40)×104。分子量分布较窄。玻璃化温度Tg＝-110℃。顺丁橡胶具有弹性高、低温性能好、耐磨性优异、耐曲挠性良好等特点。顺丁橡胶的缺点是拉伸强度、撕裂强度较低，抗湿滑性差，冷流性大，加工性能稍差。溶解度参数δ＝8.3～8.6。溶于环己烷、正庚烷、正己烷、苯、甲苯等。

顺丁橡胶是结晶性橡胶，但结晶能力不强，所以自补强能力较小。另外，顺丁橡胶的结晶对应变得敏感性低，这也是使顺丁橡胶的自补强性比天然橡胶的低得多的原因之一。

由于顺丁橡胶的分子结构主要是顺式1,4-结构，分子排列规整，所以其弹性比天然橡胶还好。顺丁橡胶的玻璃化温度Tg＝-110℃，故它的低温物理性能很好，耐寒温度低于-55℃。弹性是通用橡胶中最好的一种。耐热性与天然橡胶相同，都为120℃，但耐热老化性能却优于天然橡胶。拉伸强度比天然橡胶、丁苯橡胶都低，因此必须加入炭黑等补强剂。撕裂强度也比天然橡胶低，抗湿滑性能不好，用于轮胎胎面、鞋底时，在湿路上易打滑。顺丁橡胶的耐磨性优异，滞后损失小，生热低，这对制品在多次变形下的生热和永久变形的降低都十分有利。

顺丁橡胶在混炼前不需要塑炼。混炼胶的压出性能良好，适于注压成型，但粘着性差。顺丁橡胶对加工温度的变化较敏感，当开炼机辊温在60℃以上时，胶料易脱辊，给加工带来一定的困难。一般需要与天然橡胶或丁苯橡胶并用，以改善工艺加工性能。

顺丁橡胶的冷流性较大，这对生胶的包装、贮存和半成品的存放都提出了较高的要求。

与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后其耐寒性（玻化温度为-110℃）、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。

1.3 顺丁橡胶的类别

顺丁橡胶是利用1,3-丁二烯单体在镍、钴、钛、锂、稀土等不同催化剂下，进行溶液聚合而成的橡胶总称，根据所利用催化体系的不同，可分为镍胶、钴胶、钛胶、锂胶、稀土胶。按其微观结构及其含量分类有：高顺式、中顺式、低顺式、中乙烯基、高乙烯基等各种聚丁二烯橡胶。高、中顺式顺丁橡胶主要用来生产轮胎。

用锂系制得的聚丁二烯其顺式1,4含量只有35～40%，故称低顺式顺丁橡胶，由钛系制得的顺式1,4含量在90%左右，称中顺式顺丁橡胶；而由钴和镍催化体系所制得的顺丁橡胶，顺式1,4含量达96～98%，故称高顺式顺丁橡胶。镍胶、钴胶产品性能较好，产量也较大；钛胶已逐渐被淘汰而改生产性能较好之稀土胶。

锂系催化剂生产的低顺式丁二烯橡胶的优点是：催化剂是单一组成丁基铝，聚合反应容易控制，催化剂活性高、用量少，聚合后不必从产品中除去催化剂的残渣，工艺简单，适用于单釜聚合，从而能提高生产效率，降低成本。低顺式顺丁橡胶的缺点是分子量分布窄，物理机械性能较差，加工较困难，冷流倾向大，故一般只和聚苯乙烯树脂等混炼作改性树脂使用。

用钛、钴和镍催化体系制得的顺丁橡胶，它们的物理机械性能很类似，所不同的是钛系顺丁胶的分子量分布较窄，冷流倾向大，加工性能也不如钴系和镍系催化剂所制得的好。

用钴系和镍系催化剂的优点是：催化剂活性高，产品中顺式1,4结构含量高，质量均匀，因此橡胶的综合物理机械性能较好，分子量大，较易调节，分子量分布较宽，加工性能较好，冷流倾向也较小。

至于镍系和钴系比较，镍系的优点主要表现在可以提高聚合系统中单体的浓度，而对产物性能无不良影响，所以可以节约溶剂和减少溶剂回收费用，同时提高了聚合釜的利用率。而以钴系作催化剂时，如果提高聚合时的单体浓度，则得到的聚合物的顺式1,4含量会下降，凝胶含量也增加。此外，用镍系催化剂时，

聚合反应能在较高的温度下进行，生成的聚合物的顺式1,4含量几乎不受反应温度的影响，这样，聚合比较容易操作，适应性也强些。但在以钴为催化剂的情况下，如提高聚合温度会导致聚合物中顺式1,4含量的下降，故操作要求比较严格。

稀土胶主要是钕系，相对镍系顺丁橡胶，稀土顺丁的抗湿滑性明显改善，滚动阻力小，综合性能显著优于镍系顺丁橡胶。该胶种市场前景看好，属于镍系顺丁橡胶升级换代的一种产品。

1.4 低顺丁橡胶应用领域

低顺式顺丁橡胶又称丁锂橡胶，其耐老化性和耐油性均优于天然胶，也被称为“节能橡胶”。

低顺式顺丁橡胶具有优异的耐寒性、回弹性、耐磨性、耐老化性和耐油性，尤其以低温耐曲挠性最佳，此外还有色浅、透明、不含凝胶与纯度高的特点。其作为冲击力改性剂广泛应用于高抗冲聚苯乙稀和ABS的生产中。此外，也可应用在轮胎与橡胶产业之中。

低顺式顺丁橡胶的顺式1,4含量低，分子量分布窄，物理机械性能较差，加工较困难，冷流倾向大，故一般只和聚苯乙烯树脂等混炼作改性树脂使用。

低顺式顺丁橡胶也可应用于全钢载重子午胎。

更多内容参见六鉴网()发布《顺丁橡胶技术与市场调研报告》。