丁基橡胶 ppt课件
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丁基橡胶
Nhomakorabea 产品简介
丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。制成品不易漏气，一般用来制造轮胎。丁基橡 胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物，它在1943年投入工业生产。
丁基橡胶丁基橡胶，简称IIR，是Isobutylene Isoprene Rubber的缩写。具有良好的化学稳定性和热稳定 性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则 为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种 橡胶制品。
测定实验
实验试样及 仪器
实验方法与 结果
1．试样： 选择了国内有代表性的十三家胶塞生产企业生产的140个批号的卤代丁基胶塞产品，规格有20A，20B的抗生 素胶塞及28B的输液胶塞。 2．仪器设备：①电子天平②马弗炉③干燥器
1．实验条件选择 ●温度选择： 由于温度高低对胶塞残渣结果影响较大，故实验选择二种条件进行。 实验条件一：温度为800℃，参照中华人民共和国药典2000年版炽灼残渣检查法进行，实验中，不加硫酸。 实验条件二：温度为950℃，参照ISO247-1990胶塞灰份测定法进行，实验中，加硫酸。 ●测定方法： 方法一：参照ISO247-1990胶塞灰份测定法进行 精密称定胶塞产品1～5克，置已恒重坩埚中，加3.5ml硫酸，使其全部浸润，加热。如果反应中，混合物过 度膨胀，调低温度以避免样品损失。当反应温和后，升温至过量的硫酸全部挥发，将坩埚转移到马弗炉中，在 950℃±25℃条件下，持续加热1小时至灰化完全，取出坩埚转移至干燥器内，放冷至室温，精密称定后，再将其 放回马弗炉中，在950℃±25℃条件下，加热30分钟，然后置干燥器中，放冷至室温，精密称定，二次质量之差 不大于总质量的1%。
丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。制成品不易漏气，一般用来制造轮胎。丁基橡 胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物，它在1943年投入工业生产。
丁基橡胶丁基橡胶，简称IIR，是Isobutylene Isoprene Rubber的缩写。具有良好的化学稳定性和热稳定 性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则 为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种 橡胶制品。
测定实验
实验试样及 仪器
实验方法与 结果
1．试样： 选择了国内有代表性的十三家胶塞生产企业生产的140个批号的卤代丁基胶塞产品，规格有20A，20B的抗生 素胶塞及28B的输液胶塞。 2．仪器设备：①电子天平②马弗炉③干燥器
1．实验条件选择 ●温度选择： 由于温度高低对胶塞残渣结果影响较大，故实验选择二种条件进行。 实验条件一：温度为800℃，参照中华人民共和国药典2000年版炽灼残渣检查法进行，实验中，不加硫酸。 实验条件二：温度为950℃，参照ISO247-1990胶塞灰份测定法进行，实验中，加硫酸。 ●测定方法： 方法一：参照ISO247-1990胶塞灰份测定法进行 精密称定胶塞产品1～5克，置已恒重坩埚中，加3.5ml硫酸，使其全部浸润，加热。如果反应中，混合物过 度膨胀，调低温度以避免样品损失。当反应温和后，升温至过量的硫酸全部挥发，将坩埚转移到马弗炉中，在 950℃±25℃条件下，持续加热1小时至灰化完全，取出坩埚转移至干燥器内，放冷至室温，精密称定后，再将其 放回马弗炉中，在950℃±25℃条件下，加热30分钟，然后置干燥器中，放冷至室温，精密称定，二次质量之差 不大于总质量的1%。
丁 基 橡 胶
一般品种 丁基橡胶 卤化品种
氯化丁基橡胶（提高硫化速度及与不饱和橡胶的相容性， 改善自粘性和互粘性）
• 二．丁基橡胶的结构
CH3 结构式 C CH3 CH2 x CH2
CH3 C CH CH2
CH3 C CH3 CH2 y
• 结构式：分子主链周围有密集的侧甲基，且有不饱和双键 结构式： 位于主链上，对稳定性影响较大。引入的异戊二烯便于交 联，其数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键 （单个存在），可以近似地看作饱和橡胶。但因双键的位 置与EPDM中双键的位置不同，对性能的影响较大。 • 聚集态 聚集态：丁基橡胶是能结晶的自补强橡胶，低温下不结晶， 高拉伸下才结晶，Tm=45℃，Tg=-65℃。未补强橡胶的 强度可以达到14~21MPa，为了提高耐磨及抗撕裂性能， 仍需补强。
六．丁基橡胶的应用 丁基橡胶主要用于轮胎工业，特别适 用于作内胎、胶囊、气密层及胶管、防水 卷材、耐腐蚀制品、电气制品、耐热输送 带（高不饱和度）等。
一．丁基橡胶的制造与分类 丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶剂， 通过阳离子聚合得到。通常按照异戊二烯的含量即不饱和度及 是否卤化来分类：
不饱和度：0.6~1.0% 1.1~1.5% 1.6~2.0% 2.1~2.5% 2.6~3.3% 氯化丁基橡胶 溴化丁基橡胶 (mol) (mol) (mol) (mol) (mol)
三．丁基橡胶的性能 1．与乙丙胶类似的性能：优良的化学稳定性、耐 ．与乙丙胶类似的性能：优良的化学稳定性、 水性、高绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀。 水性、高绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀。 2．气密性非常好：用作内胎 ．气密性非常好： 3．弹性低、阻尼性能优越： ．弹性低、阻尼性能优越： 它在很宽的温度和频率范围内可以保持tanδ≥0.5。 良好的减震性能特别适用于缓冲性能要求高的发 动机座和减震器。
丁基橡胶
卤化丁基橡胶
分子式
具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的 是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天 然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透 过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。 因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、 水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。
优点
气密性好。耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药 品，并有吸震、电绝缘性能。最高使用温度可 达200℃。对阳光及臭氧具良好的抵抗性，耐 酸、碱和极性溶剂。 水浸透率极低，在常温下的吸水率比其它橡胶 低。
透气性
气体在聚合物等分散速度与聚合物分子 的热活动有关，丁基橡胶分子链中侧甲 基陈列密集，限制了聚合物分子的热活 动，因而透气率低，气密性好。
吸能性
丁基橡胶分子构造中少双键，且侧链甲基散布 密度较大，具有接收震动和冲击能量的特征。 这种特性不受运用温度、不饱和度程度、硫化 外形和配方改动的影响。因而，丁基橡胶是较 为理想的隔音减振材料。
卤化丁基橡胶
为改善丁基橡胶共混性差的缺点，1960年以来出现了 卤化丁基橡胶。 将丁基橡胶溶于烷烃或环烷烃中，在搅拌下进行卤化 反应制得。它含溴约 2%或含氯1.1%～1.3%，分别称 溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶。丁基橡胶卤化后，硫 化速度提高，与其他橡胶的共混性和硫化性能均有所 改善，粘结性也有明显提高。 卤化丁基橡胶除有一般丁基橡胶的用途外，特别适用 于制作无内胎轮胎的内密封层、子午线轮胎的胎侧和 胶粘剂等。
丁基橡胶
材料成型一班 陈冰玉 于璐
丁基橡胶，简称IIR，是 Isobutylene Isoprene Rubber的缩写。 丁基橡胶是合成橡胶的一种，是异丁烯和异戊二烯的 共聚物体。 制成品不易漏气，一般用来制造汽车、飞机轮子的内 胎。在1943年在美国投入工业生产。 现在丁基橡胶以环保的名号已经全面普及代替沥青。
4.2 通用橡胶-NR-SBR-BR-电子课件——【高分子材料 精】
2.2.3 SBR的结构与性能关系（重点）
1. SBR分子结构的内涵 • 宏观结构参数：单体比例，平均分子量、分子量分布、分子结构的线
性程度、凝胶含量。 • 微观结构参数：丁二烯链段中顺1，4；反1，4和1，2结构的比例；苯
乙烯、丁二烯单元的分布（嵌段共聚/无规共聚）。
1，4丁二烯结构 (顺式、反式）
3. NR具有较好的加工性能——含有低 分子组分和其它有机小分子。
4.天然橡胶耐热性不高，长期使用温 度不能超过80oC，在100oC下只能短期 使用；耐老化，耐O3性能不高——主 链上存在大量的不饱和双键。
5.NR的耐油性差——非极性橡胶与烃 类油相容性高。
NR的结构特点
不饱和 非极性 侧基量较少 分子链柔顺－Tg～-72oC
拉伸结晶
分子量大
双峰分布
回弹 性高
内耗低、动态生热 小
拉伸和撕裂 强度高
耐磨性、耐弯曲曲挠 疲劳性好
耐热 氧、 耐臭 氧老 化性 能差
耐 加工性能
烃
好
类
油
性
能
差
2.1.5 NR的应用 • 综合性能好，可用来做各种橡胶制品。（除了某些特殊性能要求的制
品外，耐油、耐热等） • 广泛用于:轮胎、胶管、胶带和各种工业橡胶制品。 • 是用途最广泛的一种橡胶，天然橡胶的耗胶量占总耗胶量的35％。
2.1.2 NR的分子链结构和结晶性 （重点） • （1）NR（异戊二烯的均聚物）的异构体结构
对称性差，难于 结晶
对称性较高，较易 结晶
（2）NR的结晶性
异构体形式 晶体熔点/oC
顺 1，4 28
反 1，4α 56
反 1，4β 65
材料特征
弹性体
《合成橡胶》课件
高性能合成橡胶的开发
高性能需求
随着工业技术的进步，对合成橡胶的性能要 求越来越高，如耐高温、耐腐蚀、高弹性等 。
新材料开发
通过科研创新，开发出具有优异性能的高分 子材料，如硅橡胶、氟橡胶等，满足不同领 域的高性能需求。
合成橡胶循环利用与可持续发展
循环利用
合成橡胶在使用后可以经过回收、再生和再 利用，减少资源浪费和环境污染。
全球合成橡胶市场主要由丁苯橡胶、聚丁二烯橡 胶、聚异戊二烯橡胶等组成，其中丁苯橡胶占据 主导地位。
全球合成橡胶市场区域分布
全球合成橡胶市场主要集中在中国、欧洲、美国 等国家和地区，其中中国市场占比最大。
中国合成橡胶市场现状与趋势
中国合成橡胶市场
规模
中国合成橡胶市场规模持续增长 ，已经成为全球最大的合成橡胶 生产国和消费国。
THANKS
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丙烯
丙烯是合成橡胶的重要单 体，其纯度和质量同样对 合成橡胶的性能和品质产 生影响。
其他助剂
包括催化剂、引发剂、终 止剂等，这些助剂对合成 橡胶的聚合反应过程和产 品质量具有关键作用。
聚合反应
自由基聚合
自由基聚合是合成橡胶的主要聚 合方式，其特点是反应速度快， 操作简单，但容易发生链转移反
应，影响产品分子量。
可持续发展
合成橡胶产业应关注可持续发展，通过技术 创新和产业升级，降低能耗和资源消耗，实
现经济、社会和环境的协调发展。
CHAPTER 05
合成橡胶的市场分析
全球合成橡胶市场概况
1 2 3
全球合成橡胶市场规模
近年来，全球合成橡胶市场规模持续增长，主要 受汽车、建筑、电子等产业发展的驱动。
全球合成橡胶市场结构
丁基橡胶
例：环氧乙烷的聚合
CH2 CH3O+
CH2 O CH3OCH2CH2OCH2CH2O-
CH2 Oຫໍສະໝຸດ CH2CH3OCH2CH2O-
CH2CH2O阴离子聚合有一个突出的特点，阴离子活 性中心特别稳定，一经引发，一直反应到单 体耗尽为止。如果加入另一种单体，则会继 续反应，是一种合成 嵌段共聚物的方法。
离子型聚合实施方法 ⒈ 离子聚合 增长活性中心为离子的连锁聚合。 离子聚合包括阴离子聚合、阳离子聚合和配位阴 离子聚合。 ⒉ 离子聚合的单体 ⑴ 阳离子聚合的单体 含有强的推电子取代基或共轭取代基单取代、同 碳二元取代的烯类单体和某些环状化合物。 ⑵ 阴离子聚合的单体 含有强的吸电子取代基或共轭取代基单取代、同 碳二元取代的烯类单体和某些环状化合物。 凡是可以进行聚合的烯类单体都可以在配位阴离 子引发剂的作用下进行配位聚合，形成立构规整性 聚合物。
包装方法
丁基橡胶产品均为块状胶，胶块先用 高压聚乙烯薄膜热合封装后放入木箱进 行贮存和运输。胶块净重量为 (25± 0.2)kg；每箱胶净重量为 1050kg。
贮存方法
丁基橡胶应存放在通风、清洁、干燥的仓 库中，严禁露天堆放和阳光直接照射。
生产方法概述
丁基橡胶是通过异丁烯、异戊二烯在 Friedel-Craft等催化剂存在下进行阳离子 聚合反应生产的。典型的反应是用氯化铝 作催化剂，用氯甲烷作溶剂。异丁烯(9798%)、异戊二烯(2-3%)配制成25%氯甲烷的 溶液，经两级冷却后送入聚合釜，在釜的 入口处与引发剂溶液相遇，迅速发生聚合 反应。反应热由通入聚合釜的冷却列管中 的液态乙烯蒸发带走。
⑶ 链终止
① 自发终止
CH2 C CH CH2 CH3
CH2
《橡胶COC介绍》PPT课件
▪ 2.6.1.3 防老剂
精选ppt
20
3. 培训完毕！
THAN YOU ！ 8
2.5.1 橡胶硫化剂
▪ 硫化剂：在一定条件下，能使橡胶发生硫化 （交联）的化学物质统称硫化剂。
▪ 硫化剂又可分为六族元素硫化；含硫化合物 硫化(S、S-80）；有机过氧化物硫化（DCP、 双二五）；树脂类化合物（酚醛树脂）；金 属氧化物（氧化锌、氧化镁）。
精选ppt
19
2.6.1 其他助剂
精选ppt
17
2.4.1 硫化活性剂
▪ 硫化活性剂：凡能增加促进剂的活性，提高 硫化速度和硫化效率，改善硫化胶性能的化 学物质都称为硫化活性剂。
▪ 常用的硫化活性剂有无机和有机二大类。无 机类活性剂有ZnO、MgO、 CaO 、PbO 、 MgCO3、ZnCO3、氢氧化钙等：有机类活性 剂有乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二甘醇， 三甘醇，月桂酸，硬脂酸，油酸，硬脂酸锌， 脂肪酸等。
精选ppt
11
2. 橡胶辅料简介
项目 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
辅料名称 橡胶补强剂（填料）
橡胶增塑剂 橡胶促进剂 硫化活性剂 橡胶硫化剂
其他助剂
精选ppt
备注
12
2.1 橡胶补强剂（填料）
▪ 补强剂的作用：能改善橡胶的力学性能，如 提高拉伸强度、耐磨性、撕裂强度和定伸应 力，从而达到提高使用性能、延长使用寿命 的作用。
精选ppt
16
2.3.1 橡胶促进剂
▪ 促进剂：凡能缩短硫化时间，降低硫化温度，减少 硫化剂用量，提高和改善硫化胶物理力学性能和化 学稳定性的化学物质，统称促进剂。
▪ 促进剂分为：噻脞类（M、DM、MZ），秋兰姆类 （TMTD、TMTM、TETD），胍类（D、DOTG、 BG），次硫酰胺类（CZ、NS、NOBS、DIBS、 DZ），二硫代氨基甲酸盐类（PZ、EZ、PX），黄 原酸类（ZIP、ZBX）、硫脲类（NA-22、DBTV）， 胺类，混合型促进剂（EG-3），其它促进剂。
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3. 培训完毕！
THAN YOU ！ 8
2.5.1 橡胶硫化剂
▪ 硫化剂：在一定条件下，能使橡胶发生硫化 （交联）的化学物质统称硫化剂。
▪ 硫化剂又可分为六族元素硫化；含硫化合物 硫化(S、S-80）；有机过氧化物硫化（DCP、 双二五）；树脂类化合物（酚醛树脂）；金 属氧化物（氧化锌、氧化镁）。
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19
2.6.1 其他助剂
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17
2.4.1 硫化活性剂
▪ 硫化活性剂：凡能增加促进剂的活性，提高 硫化速度和硫化效率，改善硫化胶性能的化 学物质都称为硫化活性剂。
▪ 常用的硫化活性剂有无机和有机二大类。无 机类活性剂有ZnO、MgO、 CaO 、PbO 、 MgCO3、ZnCO3、氢氧化钙等：有机类活性 剂有乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二甘醇， 三甘醇，月桂酸，硬脂酸，油酸，硬脂酸锌， 脂肪酸等。
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11
2. 橡胶辅料简介
项目 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
辅料名称 橡胶补强剂（填料）
橡胶增塑剂 橡胶促进剂 硫化活性剂 橡胶硫化剂
其他助剂
精选ppt
备注
12
2.1 橡胶补强剂（填料）
▪ 补强剂的作用：能改善橡胶的力学性能，如 提高拉伸强度、耐磨性、撕裂强度和定伸应 力，从而达到提高使用性能、延长使用寿命 的作用。
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2.3.1 橡胶促进剂
▪ 促进剂：凡能缩短硫化时间，降低硫化温度，减少 硫化剂用量，提高和改善硫化胶物理力学性能和化 学稳定性的化学物质，统称促进剂。
▪ 促进剂分为：噻脞类（M、DM、MZ），秋兰姆类 （TMTD、TMTM、TETD），胍类（D、DOTG、 BG），次硫酰胺类（CZ、NS、NOBS、DIBS、 DZ），二硫代氨基甲酸盐类（PZ、EZ、PX），黄 原酸类（ZIP、ZBX）、硫脲类（NA-22、DBTV）， 胺类，混合型促进剂（EG-3），其它促进剂。
合成橡胶PPT课件
活化剂
还原剂 螯合剂
硫酸亚铁 雕白粉
EDTA
缓
冲
剂
磷酸钠
聚合温度
反应条件
聚合物合成工艺学多媒体课件
转 化 率，% 聚合时间，h
配方I 70 30 0.20 200 4.5 0.15 0.08 0.05 0.15
0.035 0.08
5 60 7-12
配方II 72 28 0.16 195 4.62 －
SBR
丁苯橡胶： 由1，3-丁二烯
与苯乙烯共聚而得 的高聚物，简称 SBR，是一种产量 和消耗量最大的通 用橡胶。
聚合物合成工艺学多媒体课件
概述
工业生产方法
第二节 丁苯橡胶 广泛应用
溶液聚合
乳液聚合
烷丁 基苯 锂橡 溶胶 液 聚
胶醇 烯 溶 液 聚 丁 苯 橡
1 4-
高丁 反苯 式橡 聚胶 ，
锡丁 偶苯 联橡 溶胶 液 聚
31
38
第三节 顺丁橡胶
顺丁橡胶溶液聚合的生产工艺
二、生产原理与工艺
生产中存在的问题-----挂胶现象(聚合中普遍性问题)
危害
挂胶发生在搅拌轴、釜壁上及管道内壁，严重影响聚 合，产生产事故，甚至停车。
产生 原因
1.原料纯度；2.催化剂种类和用量：Ａｌ/Ｂ↑，挂胶严重； 3.溶剂种类与用量；4.聚合温度：T↑，挂胶严重；5.聚合釜结 构、搅拌情况及釜壁光洁度。
国防、聚交合通物及合日成常工生艺活学中多。媒体课件
一、橡胶的类型
第一节 概述
聚合物合成工艺学多媒体课件
轮胎制品
一、橡胶的类型
第一节 概述
聚合物合成工艺学多媒体课件工业制品
二、橡胶的特性
丁基橡胶、天然胶
气密性用气透系数来表征：
Vd
Q＝ tA△P
（cm2/s· MPa）
V：正常温度和压力下t秒时间内透过试样的气体 体积（cm3） d：试样厚度（cm) A：试样面积（cm2） △P：试样的气压差
2、热稳定性好； IIR的化学不饱和度低，加上聚异丁烯链的不 活泼性，使得IIR的耐热和耐氧化性能优于其 它通用橡胶。 3、耐臭氧和耐天候老化性好； 4、减震性能好； 5、耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。
(2)离子沉积法 此法又称凝固剂法，是目前胶 乳工业中重要而又应用最广泛的方法，可用来 生产厚度大于0.2mm以上的制品。离子沉积法 生产制品时，工艺上有两种形式。 a．先浸凝固剂法：将模型先浸入凝固剂后再浸 入胶乳中，由于凝固剂中金属离子的作用，使 胶乳在模型上沉积成均匀的胶膜而得到所需的 制品。常用的凝固剂有氯化钙、硝酸钙。 b. 后浸凝固荆法：将模型先浸胶乳后再浸入凝 固剂，使凝固剂扩散到模型所附的胶乳中而产 生胶凝。此法一次浸渍胶膜较薄，但可多次反 复浸渍，直到所要求的厚度为止。常用的凝固 剂有：10％的甲酸或乙酸溶液。
2.酸的作用 由于胶乳中橡胶粒子带负电荷，一般不宜在 胶乳中直接加入酸，胶乳的酸值越高(pH值 低），化学稳定性越低，热稳定性也越差。 如果在胶乳中直接加人酸，就能使胶乳的pH 值降低，从而使稳定性降低，最后导致胶乳胶 凝或凝固。
3．碱的作用 一般来说，碱类物质能中和酸类，提高胶乳 的pH值，而使胶乳的稳定性提高。但是值得 注意的是，碱类物质能使胶乳中的蛋白质缓慢 地水解，如氨在加入胶乳后能与酸作用生成铁 盐，可使橡胶粒子中的蛋白质变性，而降低水 合性。
（二）缺点：永久变形大；硫化速度慢；与其 它橡胶的相容性差。 三、主要用途 1、药品瓶塞 2、内胎
橡胶基础知识ppt课件
• 4. 聚氨酯橡胶（AU\\EU） 由聚酯（或聚醚）与二异氰酸酯类化合物聚合而成的 弹性体。 其特点是耐磨性好，在各种橡胶中是最好的；强度高、弹性好、耐油性 优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。缺点是耐低温性能较差，耐水和耐碱
性差，耐芳香烃、氯化烃及酮、酯、醇类等溶剂性较差。使用温度范围：约－
30℃~＋80℃。 制作垫圈、防震制品，以及耐磨、高强度和耐油的橡胶制品。
丁苯橡胶性能特点：
耐老化、耐热、耐磨耗等性能比 天然橡胶优良；
弹性不如天然橡胶好，滞后损失 大，生热高。
6
丁腈橡胶（NBR）
丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两单 体经乳液聚合而得的共聚物，称 为丁二烯-丙烯腈橡胶，简称丁腈 橡胶。根据丙烯腈的含量分为不 同的牌号。
丁腈橡胶化学结构中带有极性基团， 对非极性或弱极性的油类、液体燃 料和溶剂等有较高的稳定性。使用 温度-40℃至100℃，可短时间在 120℃下使用。
氯原子，使其具有了一定的极性，
所以其耐油性、耐燃性较好。使 用温度-40℃至100℃，短时间可 至120℃。
氯丁橡胶性能特点： 耐油仅次于丁腈橡胶； 具有一定的耐燃性； 粘结性能较好 耐寒性较差； 动态生热大； 储存稳定性较差。
9
丁基橡胶（IIR）
丁基橡胶是异丁烯单体与少量异 戊二烯共聚合而成。
由于丁基橡胶 具有优异的气 密性，在内胎、 瓶塞等产品领 域应用广泛。
门尼粘度测试
门尼粘度：门尼粘度(Mooney viscosity)又称转动(门尼) 粘度，是用门尼粘度计 测定的数值，门尼粘度计是一个标准的转子，以恒定的转速，在密闭室的试样中 转动。转子转动所受到的剪切阻力受橡胶粘度的大小影响。门尼粘度反应的是橡 胶流动性的大小。
橡胶基础知识ppt课件
乙丙橡胶（EPDM） 饱和非极性橡胶
丁基橡胶（IIR）
氟橡胶（FKM） 饱和极性橡胶 丙稀酸酯橡胶（ACM）
氯磺化聚乙烯（CSM）
杂链橡胶 硅橡胶（MVQ）
聚硫橡胶（T）
6
3.按形态分类
固体橡胶
按形态分类 液体橡胶
粉末橡胶
7
4.按交联方式分类
化学交联的传统橡胶
热塑性弹性体
热塑性弹性体(TPE) 是常温下表现出硫化 橡胶性能, 而在高温下可进行塑化, 且可用 塑料加工机械进行成型的高分子材料。
碳酸钙、陶土、硅藻土、滑石粉、云 母粉等。
18
4.增塑体系 增塑剂通常是一类分子量较低的化合物，
加入胶料中能降低橡胶分子链间作用力， 使粉末状配合剂很好的浸润，从而改善 混炼工艺，使配合剂分散均匀，混炼时 间缩短，节约能耗，并能降低混炼过程 中的升热现象，同时它能增加胶料的可 塑性、流动性、黏着性，便于压延，压 出和成型。
12
(3)硫化促进助剂(活化剂): 活化胶料 体系,主要有氧化锌(ZnO)和脂肪酸.
(4)硫化延迟剂(防焦剂):常用的防焦 剂有芳香族有机酸及N-环己基硫代 邻苯二甲酰亚胺(CTP)
13
3.补强填充体系 补强填充体系,提高胶料物理机械性能. (1)炭黑: 炭黑的主要牌号 (ASTM) N110 (SAF) 俗称:超耐磨炭黑;平均粒径19nm N220 (ISAF)俗称:中超耐磨炭黑;平均粒径23nm N330 (HAF) 俗称:高耐磨炭黑;平均粒径29nm N550 (FEF) 俗称:快压出炭黑 ;平均粒径42nm N660 (GPF) 俗称:通用炭黑 ;平均粒径60nm
2
4.混炼胶：配合剂混合于块状、粒状 和粉末状生胶中的未交联状态,且具 有流动性的胶料。
丁基橡胶（IIR）
氟橡胶（FKM） 饱和极性橡胶 丙稀酸酯橡胶（ACM）
氯磺化聚乙烯（CSM）
杂链橡胶 硅橡胶（MVQ）
聚硫橡胶（T）
6
3.按形态分类
固体橡胶
按形态分类 液体橡胶
粉末橡胶
7
4.按交联方式分类
化学交联的传统橡胶
热塑性弹性体
热塑性弹性体(TPE) 是常温下表现出硫化 橡胶性能, 而在高温下可进行塑化, 且可用 塑料加工机械进行成型的高分子材料。
碳酸钙、陶土、硅藻土、滑石粉、云 母粉等。
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4.增塑体系 增塑剂通常是一类分子量较低的化合物，
加入胶料中能降低橡胶分子链间作用力， 使粉末状配合剂很好的浸润，从而改善 混炼工艺，使配合剂分散均匀，混炼时 间缩短，节约能耗，并能降低混炼过程 中的升热现象，同时它能增加胶料的可 塑性、流动性、黏着性，便于压延，压 出和成型。
12
(3)硫化促进助剂(活化剂): 活化胶料 体系,主要有氧化锌(ZnO)和脂肪酸.
(4)硫化延迟剂(防焦剂):常用的防焦 剂有芳香族有机酸及N-环己基硫代 邻苯二甲酰亚胺(CTP)
13
3.补强填充体系 补强填充体系,提高胶料物理机械性能. (1)炭黑: 炭黑的主要牌号 (ASTM) N110 (SAF) 俗称:超耐磨炭黑;平均粒径19nm N220 (ISAF)俗称:中超耐磨炭黑;平均粒径23nm N330 (HAF) 俗称:高耐磨炭黑;平均粒径29nm N550 (FEF) 俗称:快压出炭黑 ;平均粒径42nm N660 (GPF) 俗称:通用炭黑 ;平均粒径60nm
2
4.混炼胶：配合剂混合于块状、粒状 和粉末状生胶中的未交联状态,且具 有流动性的胶料。
丁基橡胶综述
河南城建学院丁基橡胶专业：高分子材料与工程学生姓名：指导教师：完成时间：2013年6月18日摘要 (1)1简介 (1)1.1国内外发展史 (1)1.1.1国内发展史 (1)1.1.2国外发展史 (1)1.2丁基橡胶的分子结构式 (2)1.3丁基橡胶的分类 (2)1.4丁基橡胶的优缺点 (3)1.5国内外生产厂家 (4)2.主要特性及用途 (4)2.1主要特性 (4)2.2用途 (5)3. 丁基橡胶的聚合机理、影响因素 (5)3.1丁基橡胶的聚合机理 (5)3.2影响聚合反应的主要因素 (7)4.生产工艺、改性及装备 (9)4.1淤浆法工艺 (9)4.2溶液法工艺 (10)4.3丁基橡胶的改性 (11)4.4生产设备 (12)5.国内外生产现状和研究进展 (13)5.1国内生产现状 (13)5.2国外生产现状 (13)5.3技术进展 (14)6.存在问题 (15)7.展望 (15)参考文献 (16)摘要丁基橡胶具有优良的气密性、水密性以及优良的耐候性和耐化学腐蚀性，是内胎和无内胎轮胎密封内衬不可替代的胶种。
本文介绍了丁基橡胶的国内外发展史、主要结构、分类、主要的性能、应用、国内外生产厂家、研究现状和进展以及对丁基橡胶的展望。
1简介1.1国内外发展史1.1.1国内发展史兰州石化公司石化研究院从20世纪60年代初开始聚异丁烯的合成研究，1966—1983年期间，由原化工部和国家科委立项，进行了淤浆和溶液聚合工艺合成丁基橡胶的研究与工业化开发，在该院建成的以水-三氯化铝为引发剂体系。
氯甲烷为溶剂的淤浆聚合工艺中试装置上，系统的开展了全流程工艺条件、设备、分析、控制等方面的研究，取得了良好的结果，为淤浆法丁基橡胶的工业化积累了经验。
1983年后，北京化工大学继续从事有关聚异丁烯、丁基橡胶和卤化丁基橡胶的实验室研究工作。
燕山石化公司从1983年开始筹建丁基橡胶工业生产装置。
落实丁基橡胶工业生产技术来源以及聚合反应器是建设生产装置的关键，经过较长时间的工作，最终选择了引进意大利Pressindustria公司丁基橡胶和氯化丁基橡胶的生产技术和聚合反应器。
高分子材料教材4.3大品种特种橡胶.ppt
4.弹性和耐低温性好：仅次于NR和BR。
5.电绝缘性好：主要是EPR吸水率低。
6.耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良。
乙丙橡胶的性能缺点：
1. 双键含量低——硫化速度慢，与不饱和橡 胶并用时，共硫化困难。
2. 加工性能不好，自粘和互粘性差。 3. 耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。
<四> 乙丙橡胶应用 优异耐候性——汽车车窗密封条； 耐热水性——汽车发动机散热器软管； 耐O3性——与其它二烯类橡胶并用做轮
胎胎侧和内胎。 耐候、耐水性——高级防水卷材。 电绝缘性——电缆护套及绝缘材料 耐热性——耐热物料输送带。 热塑性树脂（如PP）的增韧改性剂。
3.3 氯丁橡胶
<一> 定义与分类
由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而 来的橡胶。英文为：chloroprene rubber，缩 写CR）。
<二> 乙丙橡胶的结构特点（重点） 1. 高饱和性
二元乙丙全饱和结构
三元乙丙主链饱和，带有 少量（1~2%mol)的不饱和 侧基。
2. 乙烯丙烯比例
由于乙烯与丙烯无规共聚，破坏了各自 的规整性，乙丙橡胶是非结晶性橡胶。 分子链间作用力小，且无大侧基——乙 丙橡胶具有较高的柔性和弹性。
为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶，乙 烯的含量>50％mol。
弹性低、动态内耗大、耐寒性差。
含有大量—Cl取代基团——阻燃性、耐 烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差。
C－Cl和C＝C的共扼——耐热性、耐候 性和耐O3性优异。
<三> CR的主要应用 CR主要应用于阻燃、耐油、耐天候制品和
黏合剂。 耐热、阻燃运输带。 耐油、耐化学腐蚀的胶管。 电线、电缆的外层胶。 门窗密封条。 公路路面添缝材料、桥梁支座的橡胶垫。
5.电绝缘性好：主要是EPR吸水率低。
6.耐水性、耐热水、耐水蒸汽性优良。
乙丙橡胶的性能缺点：
1. 双键含量低——硫化速度慢，与不饱和橡 胶并用时，共硫化困难。
2. 加工性能不好，自粘和互粘性差。 3. 耐烷烃油性差、易燃、气密性不好。
<四> 乙丙橡胶应用 优异耐候性——汽车车窗密封条； 耐热水性——汽车发动机散热器软管； 耐O3性——与其它二烯类橡胶并用做轮
胎胎侧和内胎。 耐候、耐水性——高级防水卷材。 电绝缘性——电缆护套及绝缘材料 耐热性——耐热物料输送带。 热塑性树脂（如PP）的增韧改性剂。
3.3 氯丁橡胶
<一> 定义与分类
由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而 来的橡胶。英文为：chloroprene rubber，缩 写CR）。
<二> 乙丙橡胶的结构特点（重点） 1. 高饱和性
二元乙丙全饱和结构
三元乙丙主链饱和，带有 少量（1~2%mol)的不饱和 侧基。
2. 乙烯丙烯比例
由于乙烯与丙烯无规共聚，破坏了各自 的规整性，乙丙橡胶是非结晶性橡胶。 分子链间作用力小，且无大侧基——乙 丙橡胶具有较高的柔性和弹性。
为避免丙烯出现嵌段结构产生结晶，乙 烯的含量>50％mol。
弹性低、动态内耗大、耐寒性差。
含有大量—Cl取代基团——阻燃性、耐 烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差。
C－Cl和C＝C的共扼——耐热性、耐候 性和耐O3性优异。
<三> CR的主要应用 CR主要应用于阻燃、耐油、耐天候制品和
黏合剂。 耐热、阻燃运输带。 耐油、耐化学腐蚀的胶管。 电线、电缆的外层胶。 门窗密封条。 公路路面添缝材料、桥梁支座的橡胶垫。
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为了防止反应器内发生聚合物的沉淀与挂胶，一 般要求於浆在反应器内有2~5m/s的流速。因 此，强有力的搅拌器是这一聚合体系必不可 少的。
（3）分离后处理
丁基橡胶的分离是从溶液於浆到水於浆经过一次凝聚后进行脱水 干燥的过程，如下图所示。
闪蒸塔内装有立式和斜向搅拌器，搅拌速度适中，以控 制胶粒大小。聚合物的於浆液被喷到闪蒸塔的热水中，变 成颗粒而分散，溶剂与未反应单体被蒸发出来。闪蒸时的 工艺条件为：温度65~75℃，操作压力140~150kPa，胶 液与热水体积比为1：（8~10），pH约为7~9。为了防止 橡胶粒子互相粘结和老化，可加入橡胶量1%的金属硬脂 酸盐和0.2%左右的防老剂。
4. 生产控制因素
（1）杂质
聚合过程中，由原料、惰性气体、聚合反应器和管道等都可能带来 杂质，按作用原理可分为给电子体和烯烃两大类。
给电子体易于引发剂氯化铝反应生成物活性不高，会导致转化率降 低，杂质还充当链转移作用，超过一定量时使聚合物分子量明显降低 。生成物的理解度或含量越高，分子量越小。
烯烃杂质主要是由单体异丁烯带人的正丁烯，正丁烯的存在加剧链 转移作用，使分子量降低。
进一步脱除残留的氯甲烷和单体异丁烯在真空气提塔中 进行。汽提塔内装有搅拌器，操作真空度为30kPa，汽提 温度50~60℃。
闪蒸后的橡胶颗粒经振动筛除去大部分夹带的水后，可 采取挤压膨胀干燥机或输送式热风箱进行干燥。
（4）回收
从闪蒸塔出来的闪蒸气经过冷凝、压缩、分离之后，一般含烯烃单体5%左右，水含 量约2~3mL/L。工业上的闪蒸气脱水干燥可兼用乙二醇吸收和固体吸附干燥两种方法 。
丁基橡胶
丁基橡胶是由异丁烯和少量异戊二烯合成的共聚物。丁基橡胶的产品 可划分为各种品级，不同的品级在分子量和不饱和度上有所区别。分子 量在3~6*105，特性粘度在1.2~1.6。通用丁基橡胶品级约含1.5%的不 饱和度。 1. 生产丁基橡胶的原料、生产配方及工艺条件
主要原料：单体异丁烯及异戊二烯、溶剂氯甲烷和催化剂AlCl3。 生产配方及工艺条件列于下表
乙二醇干燥脱水的流程为：在操作压力170~340kPa、温度40~50℃下，乙二醇吸收闪 蒸气中的大部分水和部分有毒物及少量氯甲烷，并从塔底排出解析再生。而塔顶出来 的物料含水量小于50μL/L，送往固体吸附干燥塔进一步脱水。固体吸附干燥塔采用活 性氧化铝或沸石、分子筛作为吸附剂。
来自干燥系统的未反应单体和溶剂进入精馏分离系统，如下图所示：
2. 丁基橡胶聚合反应的特点
以AlCl3为引发剂，生产丁基橡胶的聚合反应如下图：
由于异丁烯分子中有两个供电子的甲基使其C=C双键的亲核性增加，反 应速率极快，可在不到1s的时间内发生爆炸性的聚合。在一般情况下， 可在1min左右即完成放热反应，因此聚合反应必须在-100℃左右，快 速搅拌下聚合。
在-100℃下，以AlCl3为引发剂时，异丁烯和异戊二烯的竞聚率r1和r2分 别为2.5和0.4左右。因此在间歇聚合釜中，必须控制转化率≤60%， 在连续聚合釜中必须及时添加异丁烯才能保持设定聚合物的组成。在 氯甲烷中，聚合物不溶于溶剂中，是一种沉淀聚合反应，具有许多优 点，如粘度、聚合热、反应速度、分子量和分子量分布。
（2）单体浓度和配料比
单体浓度过高，反应温度上升很快，反应过于激烈而难以控制，容 易导致结块，甚至引发剂还未加足量就被迫停止反应。而单体浓度过 低时，结冰现象严重（氯甲烷的冰点为-97.7℃），也不能获得较高的 转化率。单体浓度在15%~45%范围较佳。
随单体中异戊二烯含量增加，聚合速率、转化率和分子量均会降低 。这是由于当异丁烯聚合时，反应系统中活性中心全是尾端为异丁烯 链节的烃基碳正离子，而共聚时，还有尾端为烯丙基碳正离子，后者 的正电性减弱，活性下降。
1--漏斗；2--浓引发剂溶液槽；3、7--分离器；4--贮槽；5--泵；6--冷却器； 8--过滤器；9--不合格溶液贮槽
（2）聚合
丁基橡胶的聚合反应器是一种热交换器型的强制 循环多管式聚合反应器，如右图所示。在中 心部分有上升流体流动的铜管，而在其周围 有小口径列管供下降流体用。液化乙烯从下 部通入夹套并在其内部蒸发达到冷却目的， 以保持聚合温度在-100℃左右。聚合时，将 异丁烯和异戊二烯溶于三倍体积的一氯甲烷 中，从反应器底部通入。同时从底部的另一 管道通入配制好的三氯化铝的一氯甲烷溶液 。三氯化铝含量约为单体含量的0.02%，共 聚物从反应器的上部出料口溢出，而大部分 一氯甲烷则同时从周围的小口径列管回流至 反应器的底部循环使用。
氯甲烷
异丁烯
丁二烯
AlCl3
液氨冷却
液态乙 烯冷却
液态乙 烯冷却
反应器
回收
水蒸气
闪蒸罐
添加剂 过滤 脱水
氯甲烷、异丁烯 丁二烯
水
干燥
打包
（1）引发剂的配置
配置引发剂时，先把一部分溶剂直接加到固体AlCl3的容器中，调 制成4~5%的溶液，然后再稀释到1%左右并冷却至-90~95℃后，送 入聚合反应器。引发剂的配置可采取常温配制法和低温配制法。低 温配制法如下图：
丁基橡胶
1—进料混合；2，4—乙烯冷却器；3—液氨冷却器；5—反应器；6—闪蒸罐；7—过滤器；8—脱水 挤出机；9—干燥挤出机；10—打包机
将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进行脱水和精制后，与异戊二烯在混合 槽中按一定比例混合。混合液在冷却器里冷却到-100℃，然后送入反应器。同时配 置好引发剂溶液并冷却。聚合反应在-98℃左右进行，几乎瞬时完成。聚合物在氯 甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。聚合后的於浆液从反应器中溢流出来进入盛有热水的 闪蒸罐，蒸发出溶剂氯甲烷和未反应单体。橡胶的水於浆液用泵送到挤出干燥系统， 干燥后包装成成品。闪蒸罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进料和催化 剂配置系统循环使用。
（3）分离后处理
丁基橡胶的分离是从溶液於浆到水於浆经过一次凝聚后进行脱水 干燥的过程，如下图所示。
闪蒸塔内装有立式和斜向搅拌器，搅拌速度适中，以控 制胶粒大小。聚合物的於浆液被喷到闪蒸塔的热水中，变 成颗粒而分散，溶剂与未反应单体被蒸发出来。闪蒸时的 工艺条件为：温度65~75℃，操作压力140~150kPa，胶 液与热水体积比为1：（8~10），pH约为7~9。为了防止 橡胶粒子互相粘结和老化，可加入橡胶量1%的金属硬脂 酸盐和0.2%左右的防老剂。
4. 生产控制因素
（1）杂质
聚合过程中，由原料、惰性气体、聚合反应器和管道等都可能带来 杂质，按作用原理可分为给电子体和烯烃两大类。
给电子体易于引发剂氯化铝反应生成物活性不高，会导致转化率降 低，杂质还充当链转移作用，超过一定量时使聚合物分子量明显降低 。生成物的理解度或含量越高，分子量越小。
烯烃杂质主要是由单体异丁烯带人的正丁烯，正丁烯的存在加剧链 转移作用，使分子量降低。
进一步脱除残留的氯甲烷和单体异丁烯在真空气提塔中 进行。汽提塔内装有搅拌器，操作真空度为30kPa，汽提 温度50~60℃。
闪蒸后的橡胶颗粒经振动筛除去大部分夹带的水后，可 采取挤压膨胀干燥机或输送式热风箱进行干燥。
（4）回收
从闪蒸塔出来的闪蒸气经过冷凝、压缩、分离之后，一般含烯烃单体5%左右，水含 量约2~3mL/L。工业上的闪蒸气脱水干燥可兼用乙二醇吸收和固体吸附干燥两种方法 。
丁基橡胶
丁基橡胶是由异丁烯和少量异戊二烯合成的共聚物。丁基橡胶的产品 可划分为各种品级，不同的品级在分子量和不饱和度上有所区别。分子 量在3~6*105，特性粘度在1.2~1.6。通用丁基橡胶品级约含1.5%的不 饱和度。 1. 生产丁基橡胶的原料、生产配方及工艺条件
主要原料：单体异丁烯及异戊二烯、溶剂氯甲烷和催化剂AlCl3。 生产配方及工艺条件列于下表
乙二醇干燥脱水的流程为：在操作压力170~340kPa、温度40~50℃下，乙二醇吸收闪 蒸气中的大部分水和部分有毒物及少量氯甲烷，并从塔底排出解析再生。而塔顶出来 的物料含水量小于50μL/L，送往固体吸附干燥塔进一步脱水。固体吸附干燥塔采用活 性氧化铝或沸石、分子筛作为吸附剂。
来自干燥系统的未反应单体和溶剂进入精馏分离系统，如下图所示：
2. 丁基橡胶聚合反应的特点
以AlCl3为引发剂，生产丁基橡胶的聚合反应如下图：
由于异丁烯分子中有两个供电子的甲基使其C=C双键的亲核性增加，反 应速率极快，可在不到1s的时间内发生爆炸性的聚合。在一般情况下， 可在1min左右即完成放热反应，因此聚合反应必须在-100℃左右，快 速搅拌下聚合。
在-100℃下，以AlCl3为引发剂时，异丁烯和异戊二烯的竞聚率r1和r2分 别为2.5和0.4左右。因此在间歇聚合釜中，必须控制转化率≤60%， 在连续聚合釜中必须及时添加异丁烯才能保持设定聚合物的组成。在 氯甲烷中，聚合物不溶于溶剂中，是一种沉淀聚合反应，具有许多优 点，如粘度、聚合热、反应速度、分子量和分子量分布。
（2）单体浓度和配料比
单体浓度过高，反应温度上升很快，反应过于激烈而难以控制，容 易导致结块，甚至引发剂还未加足量就被迫停止反应。而单体浓度过 低时，结冰现象严重（氯甲烷的冰点为-97.7℃），也不能获得较高的 转化率。单体浓度在15%~45%范围较佳。
随单体中异戊二烯含量增加，聚合速率、转化率和分子量均会降低 。这是由于当异丁烯聚合时，反应系统中活性中心全是尾端为异丁烯 链节的烃基碳正离子，而共聚时，还有尾端为烯丙基碳正离子，后者 的正电性减弱，活性下降。
1--漏斗；2--浓引发剂溶液槽；3、7--分离器；4--贮槽；5--泵；6--冷却器； 8--过滤器；9--不合格溶液贮槽
（2）聚合
丁基橡胶的聚合反应器是一种热交换器型的强制 循环多管式聚合反应器，如右图所示。在中 心部分有上升流体流动的铜管，而在其周围 有小口径列管供下降流体用。液化乙烯从下 部通入夹套并在其内部蒸发达到冷却目的， 以保持聚合温度在-100℃左右。聚合时，将 异丁烯和异戊二烯溶于三倍体积的一氯甲烷 中，从反应器底部通入。同时从底部的另一 管道通入配制好的三氯化铝的一氯甲烷溶液 。三氯化铝含量约为单体含量的0.02%，共 聚物从反应器的上部出料口溢出，而大部分 一氯甲烷则同时从周围的小口径列管回流至 反应器的底部循环使用。
氯甲烷
异丁烯
丁二烯
AlCl3
液氨冷却
液态乙 烯冷却
液态乙 烯冷却
反应器
回收
水蒸气
闪蒸罐
添加剂 过滤 脱水
氯甲烷、异丁烯 丁二烯
水
干燥
打包
（1）引发剂的配置
配置引发剂时，先把一部分溶剂直接加到固体AlCl3的容器中，调 制成4~5%的溶液，然后再稀释到1%左右并冷却至-90~95℃后，送 入聚合反应器。引发剂的配置可采取常温配制法和低温配制法。低 温配制法如下图：
丁基橡胶
1—进料混合；2，4—乙烯冷却器；3—液氨冷却器；5—反应器；6—闪蒸罐；7—过滤器；8—脱水 挤出机；9—干燥挤出机；10—打包机
将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进行脱水和精制后，与异戊二烯在混合 槽中按一定比例混合。混合液在冷却器里冷却到-100℃，然后送入反应器。同时配 置好引发剂溶液并冷却。聚合反应在-98℃左右进行，几乎瞬时完成。聚合物在氯 甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。聚合后的於浆液从反应器中溢流出来进入盛有热水的 闪蒸罐，蒸发出溶剂氯甲烷和未反应单体。橡胶的水於浆液用泵送到挤出干燥系统， 干燥后包装成成品。闪蒸罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进料和催化 剂配置系统循环使用。