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1、高分子合成工藝學(xué)多媒體課件 第七章 合成橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 知識(shí)目標(biāo) 能力目標(biāo) 1 學(xué)習(xí)掌握橡膠的分類、性能及應(yīng)用 2 橡膠、氯丁橡膠等的生產(chǎn)技術(shù)、性能及應(yīng)用 掌握丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙 能根據(jù)需要正確選擇生產(chǎn)方法，并指導(dǎo)具 體生產(chǎn)過程，合理確定工藝條件 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第一節(jié) 概 述 橡膠是一種高 分子彈性體，在外 力作用下能發(fā)生較 大的形變，當(dāng)外力 解除后，又能迅速 恢復(fù)其原來形狀。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 按 來源 分類 天然橡膠 天然橡膠樹、 蟲膠、 琥珀等 合成橡膠 由單體合成 或天然高聚 物改性獲得 第一節(jié) 概述 聚合物合成

2、工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 是從天然植物中采集出來的一種高彈性材料， 經(jīng)采集、凝聚、洗滌、干燥等過程即得。 制造各種輪胎以及工業(yè)橡膠制品，如膠管、膠帶和工 業(yè)用橡膠雜品；日常生活用品如膠鞋、雨衣以及醫(yī)療衛(wèi)生 用品等。 天 然 橡 膠 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 天然橡膠牛筋底，網(wǎng) 狀填充給鞋幫提供最大限 度的透氣性 天然橡膠手套 (棉 /腈內(nèi)襯 ) 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 按 用途 分類 日常用品 輪胎、膠帶、 膠管、膠鞋等 工業(yè)制品 如膠輥、膠 布、膠板、 油封等 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型

3、合成橡膠分類 通用合成橡膠 丁苯橡膠、 順丁橡膠、 丁基橡膠等 特種合成橡膠 丁腈橡膠、 硅橡膠、 氟橡膠等 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 人們常用的合成橡膠有丁苯橡膠，順丁橡膠和氯丁橡膠等。合成橡膠與天然 橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、 國(guó)防、交通及日常生活中。 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 輪胎制品 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、橡膠的類型 工業(yè)制品 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、橡膠的特性 玻璃化溫度低 具有高彈性 幾種主要橡膠的玻璃化溫度及使用溫度范圍 第一

4、節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 加入惰性填 料、增強(qiáng)填 料等。 使線型橡膠 分子交聯(lián)形 成立體網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)。 制品強(qiáng)度很 低、彈性小、遇 冷變硬、遇熱變 軟、遇溶劑溶解 等，無(wú)使用價(jià)值。 三、橡膠的硫化與增強(qiáng) 硫化 目的 增強(qiáng) 方法 硫化 實(shí)質(zhì) 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 四、合成橡膠的生產(chǎn)過程 第一節(jié) 概述 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第二節(jié) 丁苯橡膠 SBR 丁苯橡膠： 由 1， 3-丁二 烯與苯乙烯共聚而 得的高聚物，簡(jiǎn)稱 SBR，是一種產(chǎn)量 和消耗量最大的通 用橡膠。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 概 述 第二節(jié) 丁苯橡膠 溶液聚合 乳液聚合 工業(yè)生產(chǎn)方法 膠 炭 黑

5、母 橡 膠 低 溫 充 油 丁 苯 橡 低 溫 丁 苯 橡 膠 低 溫 充 油 丁 苯 橡 膠 高 溫 丁 苯 橡 膠 黑 母 橡 膠 低 溫 丁 苯 橡 膠 炭 高 苯 乙 烯 丁 苯 橡 膠 液 體 丁 苯 橡 膠 羧 基 丁 苯 橡 膠 醇 烯 溶 液 聚 丁 苯 橡 膠 丁 苯 橡 膠 烷 基 鋰 溶 液 聚 丁 苯 橡 膠 高 反 式 聚1 ，4- 丁 苯 橡 膠 錫 偶 聯(lián) 溶 液 聚 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 一、主要原料 1,3-丁二烯 CH2 CH CH CH2 1 苯乙烯 CH2 CH 2 最簡(jiǎn)單的共軛雙烯烴。在常溫、常壓

6、下為無(wú)色氣體，性質(zhì)活 潑，容易發(fā)生自聚反應(yīng)，在貯存、運(yùn)輸過程中要加入叔丁鄰苯二 酚阻聚劑。 無(wú)色或微黃色易燃液體，化學(xué)性質(zhì)非常活潑，能進(jìn)行均聚合， 也能與其他單體如丁二烯、丙烯腈等發(fā)生共聚合反應(yīng)。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 聚合原理 -自由基共聚合 1 生產(chǎn)工藝 -典型配方 2 原 料 及 輔 助 材 料 配方 I 配方 II 單 體 丁 二 烯 70 72 苯 乙 烯 30 28 相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑 叔十烷基硫醇 0.20 0.16 介 質(zhì) 水 200 195 乳 化 劑 歧化松香酸鋼 4.5 4.62 烷基芳基磺酸鈉

7、0.15 引發(fā)劑 體系 過 氧 化 物 過氧化氫對(duì)孟烷 0.08 0.06-0.12 活化劑 還原劑 硫 酸 亞 鐵 0.05 0.01 雕 白 粉 0.15 0.04-0.10 螯合劑 E D T A 0.035 0.01-0.025 緩 沖 劑 磷 酸 鈉 0.08 0.24-0.45 反 應(yīng) 條 件 聚 合 溫 度 5 5 轉(zhuǎn) 化 率， % 60 60 聚合時(shí)間， h 7-12 7-10 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 生產(chǎn)工藝 -聚合條件 3 單體純度： 99% 引發(fā)劑：氧化 -還原引發(fā)體系 乳化劑：脂肪酸皂或歧化松香酸

8、皂 分子量調(diào)節(jié)劑： 十二烷基硫醇 聚合溫度 :5 或更低 防老劑：對(duì)苯二酚 填充油：液態(tài)烴（芳烴、環(huán)烷烴） 防老劑 ：胺類防老劑 轉(zhuǎn)化率： 60% 70%， 聚合時(shí)間：控制在 7 12h 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 工藝流程 -原料準(zhǔn)備、聚合過程、單體回收、分離、后處理等。 4 1 2 3 4 5 6 7 18 9 10 11 12 13 14 15 16 17 8 19 19 19 19 19 19 19 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

9、 39 40 41 42 47 46 45 44 48 49 51 52 54 55 56 59 50 廢水 成品 填 充 油 防 老 劑 廢水 廢氣 廢 NaOH 43 水 57 58 53 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 流程說明 5 聚合系統(tǒng)： 8 12臺(tái)聚合釜串聯(lián) 攪拌形式：框式 干燥：雙層履帶式 傳熱：在聚合釜內(nèi)安裝垂直管式氨蒸發(fā)器 反應(yīng)終點(diǎn)：根據(jù)門尼粘度和單體轉(zhuǎn)化率來控制 轉(zhuǎn)化率：根據(jù)取樣測(cè)定固體含量來計(jì)算。 門尼粘度：根據(jù)產(chǎn)品指標(biāo)要求實(shí)際取樣測(cè)定來確定 氨氣 液氨 聚合釜 TRCA 蓄 集 器 管 道 聚合物合成工

10、藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 單體回收注意問題 6 產(chǎn)生泡沫 加入硅油 或聚乙二醇 等消泡劑 定期清洗 粘附在器壁 上聚合物； 設(shè)置兩個(gè)脫 苯乙烯塔切 換使用 采用藥劑 處理或加入 亞硝酸鈉、 碘、硝酸等 抑制劑 產(chǎn)生凝集物 產(chǎn)生爆聚物 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 三、丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 丁苯橡膠的結(jié)構(gòu) 丁苯橡膠類型 宏觀結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu) 支化 凝膠 Mn HI PS， % 順式 反式 乙烯基 低溫乳液聚合丁苯橡膠 高溫乳液聚合丁苯橡膠 中等 大量 少量 多 100000 10000

11、0 4-6 7.5 23.5 23.4 9.5 16.6 55 46.3 12 13.7 典型丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)特征 是一種不飽和烯烴高聚物，其玻璃化溫度取決于苯 乙烯均聚物的含量。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 三、丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 丁苯橡膠的性能 性 能 優(yōu)點(diǎn) 膠料不易燒焦和 過硫；高溫耐磨性好 ，適用于乘用胎；加 工過程中不易過煉， 可塑度均勻，硫化橡 膠硬度變化?。怀溆?橡膠的加工性能好； 容易與其他橡膠并。 缺點(diǎn) 強(qiáng)度低，需加高 活性補(bǔ)強(qiáng)劑；加配合 劑難度大；滯后損失 大，生熱高，彈性低 ，耐寒性也稍差，但 充油后可以降低生熱 ；

12、熱撕裂性能差。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 三、丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 丁苯橡膠的用途 1 1000系列（高溫乳聚丁苯膠） 1100系列（高溫乳聚丁苯膠炭黑母煉膠） 2 3 1500系列（低溫乳聚丁苯膠） 1600系列（低溫乳聚丁苯膠炭黑母煉膠） 4 5 1700系列（低溫乳聚充油丁苯膠） 1800系列（低溫乳聚丁苯膠炭黑母煉膠） 6 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 低溫丁苯橡膠乳液聚合的生產(chǎn)工藝 第二節(jié) 丁苯橡膠 三、丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 丁苯橡膠的用途 汽車零件 電線和電纜包皮 膠管和膠鞋 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第三節(jié) 順丁橡膠

13、 順丁橡膠： 以 13-丁二烯 為單體，經(jīng)配位聚 合而得到的高順式 聚丁二烯高分子彈 性體。是世界上僅 次于丁苯橡膠的通 用合成橡膠。 BR 生產(chǎn)方法 連續(xù)式 溶液聚合法 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第三節(jié) 順丁橡膠 順丁橡膠工業(yè)生產(chǎn)新技 術(shù)是中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物 理所、長(zhǎng)春應(yīng)化所、山西煤 化所與常州煉油廠和有關(guān)設(shè) 計(jì)單位共同開發(fā)的，于 1972 年初在北京燕山石化公司建 立了第一套萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)裝置 。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第三節(jié) 順丁橡膠 順 丁 橡 膠 生 產(chǎn) 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 溶劑 單體 引發(fā)劑 防老劑 終止劑 一、主要原料

14、順丁橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 1.單體 1,3-丁二烯 CH2 CH CH CH2 最簡(jiǎn)單的共軛雙烯烴。在常溫、常壓下為無(wú)色氣體，性質(zhì)活 潑，容易發(fā)生自聚反應(yīng)，在貯存、運(yùn)輸過程中要加入叔丁鄰苯二 酚阻聚劑。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 Li系 組成簡(jiǎn)單，活性高、用量少，聚合易 控制，聚合后需除掉，加工性能差。 Ti系 產(chǎn)物為線型結(jié)構(gòu)，聚合速度快，可大量充油和充炭黑；相對(duì)分子質(zhì)量分布窄，加工 性能不好，有碘較貴。 2.引發(fā)劑 順式含量高，質(zhì)量均勻，相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬，易 于加工；可以提高單體濃度

15、和聚合溫度。 i系 順式含量高，質(zhì)量均勻，相對(duì)分子質(zhì)量分布較 寬，易于加工；支化度高。 系 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 主引發(fā)劑 環(huán)烷酸鎳 第三組分 三氟化硼 乙醚絡(luò)合物 i系 三異丁基鋁 助引發(fā)劑 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 溶 劑 防老劑 終止劑 常用純度 95% 乙醇 常用 2， 6-二 叔丁基 -4-甲 基苯酚 （簡(jiǎn)稱 264） 常用有苯、 甲苯、甲苯 -庚烷、溶 劑油（簡(jiǎn)稱 C6油或 抽余油）等 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 聚合

16、原理 -配位聚合 1 生產(chǎn)工藝 -典型配方 2 聚合壓力 配方 丁油濃度 12 15g/ml 鋁 /丁 1.0 10 4 鋁 /硼 0.25 鋁 /鎳 3 8 聚合溫度 首釜 95 0.45MPa 95% 收率 配方 硼 /丁 2.0 10 4 醇 /鋁 6 防老劑 /丁 0.79% 1.0% 末釜 100 轉(zhuǎn)化率 85% 1.045t 每噸膠消耗丁 二烯 鎳 /丁 聚合溫度 2.0 10 5 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 二、生產(chǎn)原理與工藝 生產(chǎn)工藝 -聚合條件 3 原料精 制 單體和溶劑中的雜質(zhì)，需除去。 躍升反應(yīng) 獲得高分子量得產(chǎn)品。 粘度問題 如何降低反應(yīng)體系

17、的粘度？ 聚合速 率 引發(fā)劑的組分、用量、反應(yīng)溫度 。 第三節(jié) 順丁橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 二、生產(chǎn)原理與工藝 生產(chǎn)工藝 -聚合條件 3 生產(chǎn)控制 門尼粘度控制在（ 45 50） 5左右 溶劑選擇 甲苯的溶解能力最好，但攪拌不利；而 溶劑油成本低，來源豐富，易回收；但易產(chǎn)生掛膠。 聚合溫度 生產(chǎn)中常采用在釜頂充冷油來帶走反應(yīng)熱 . 引發(fā)劑 陳化方式 對(duì)引發(fā)劑的活性有很大影響。主要有三 元陳化、雙二元陳化、 稀硼單加 三種。 第三節(jié) 順丁橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 二、生產(chǎn)原理與工藝 4 工藝流程 -原料準(zhǔn)備、引發(fā)劑配制、聚

18、合、分離回收、后處理等。 1 7 2 8 9 3 10 15 21 22 26 23 32 33 34 35 37 39 12 11 16 16 16 16 29 4 6 13 5 14 17 18 20 19 25 27 30 36 31 38 40 41 42 45 44 43 46 47 48 24 28 Ni組分 Al組分 去單體 回收 丁二烯 溶劑油 蒸汽 溶劑回收 水處理 稀釋劑 B組分 乙醇 ,防老劑 水 49 50 入庫(kù) 33 第三節(jié) 順丁橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠溶液聚合的生產(chǎn)工藝 第三節(jié) 順丁橡膠 二、生產(chǎn)原理與工藝 5 生產(chǎn)中存在的問題 -掛膠現(xiàn)象 (聚合

19、中普遍性問題 ) 危害 掛膠發(fā)生在攪拌軸、釜壁上及管道內(nèi)壁，嚴(yán)重影響聚合，產(chǎn)生產(chǎn)事故，甚至停車。 產(chǎn)生 原因 1.原料純度； 2.催化劑種類和用量： / ，掛膠嚴(yán)重； 3.溶劑種類與用量； 4.聚合溫度： T ，掛膠嚴(yán)重； 5.聚合釜 結(jié)構(gòu)、攪拌情況及釜壁光潔度。 解決 辦法 1.提高原料的純度，除去 H2O、 O2等雜質(zhì)； 2.減少催化劑用 量， / =0.3 0.7； 3.選擇溶解性能好的溶劑； 4. 嚴(yán)格控制首釜轉(zhuǎn)化率 40-50%。 5.定期人工清釜或涂防掛膠 劑。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第三節(jié) 順丁橡膠 一、 結(jié) 構(gòu) 高順式 (96 98%)丁二烯橡

20、膠， 分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，十分 “ 柔軟 ” . 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第三節(jié) 順丁橡膠 二、 性 能 順丁橡膠的優(yōu)點(diǎn) 1 高彈性 彈性最高 滯后損失和生熱小 使用壽命長(zhǎng) 低溫性能好 玻璃化溫度（ -105 ）低，寒帶地區(qū)使用。 耐磨性能優(yōu)異 適用需耐磨的輪胎、鞋底、鞋后跟等。 耐屈撓性優(yōu)異 耐動(dòng)態(tài)裂口生成性能良好。 填充性好 有利于降低膠料成本。 混煉時(shí)抗破碎能力強(qiáng) 可延長(zhǎng)混煉時(shí)間 與其他彈性體的相容性好 與天然橡膠、丁苯橡膠及氯丁橡膠都 能互溶 模內(nèi)流動(dòng)性好 制品缺膠情況少。 吸水性低 小于天然橡膠和丁苯橡膠。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性

21、能及用途 第三節(jié) 順丁橡膠 二、 性 能 順丁橡膠的缺點(diǎn) 2 拉伸強(qiáng)度與撕裂強(qiáng)度較低 表面多不耐刺，較易刮傷。 抗?jié)窕圆涣?車速高、路面平滑或濕路面上使用時(shí)易造成 輪胎打滑。 加工性能欠佳 在輥筒上的加工性能對(duì)溫度較敏感，溫度高 時(shí)易產(chǎn)生脫輥現(xiàn)象。 粘性較差 在輪胎胎面膠中，用量太高時(shí)，胎面接頭稍有困 難。 較易冷流 生膠或未硫化的膠料在存放時(shí)較易流動(dòng)。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 順丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第三節(jié) 順丁橡膠 三、 用 途 主要用于制造輪胎中的胎面膠和胎側(cè)膠，約 占 80%以上；其他有自行車外胎、鞋底、輸送帶覆 蓋膠、電線絕緣膠料、膠管、體育用品（高爾夫 球）、膠布、膩?zhàn)印?/p>

22、涂漆、漆布等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第四節(jié) 異戊橡膠 異戊橡膠（ IR） 以異戊二烯為單體經(jīng)過配位聚合而 得到的聚順 1， 4-異戊二烯彈性體，又 稱為 “ 合成天然橡膠 ” 。 是世界上次于丁苯橡膠、順丁橡膠 而居于第三位的合成橡膠。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主 要 原 料 單 體 異戊二烯 具有活潑的共 軛雙鍵，可以進(jìn)行取代、加 成、成環(huán)和聚合反應(yīng)。貯存 時(shí)要加入 0.005%以上的叔丁 基鄰苯二酚或?qū)Ρ蕉拥茸?聚劑 第四節(jié) 異戊橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主 要 原 料 我國(guó)： (第三種 )克服了 Ti系凝膠含量高，掛膠嚴(yán)重， 非均相引發(fā)劑體系加料困難等弱點(diǎn)，

23、順式 -1， 4-結(jié)構(gòu) 含量為 93% 94%，最高達(dá) 97%。 第四節(jié) 異戊橡膠 引發(fā)劑 體系 Li系 LiC4H9 Ti系 TiCl4和 AlR3 Ln(naph)3-Al(C2H5)3-Al(C2H5)2Cl Nd(RCOO)3-Al(C2H5)3-Al2(C2H5)3Cl3 有機(jī)酸稀土鹽 三元引發(fā)體系 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、異戊橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第四節(jié) 異戊橡膠 1、聚合原理及實(shí)施方法 聚合 原理 配位聚合 實(shí)施 方法 連續(xù) 溶液聚合 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、異戊橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第四節(jié) 異戊橡膠 2異戊橡膠生產(chǎn)工藝 生產(chǎn) 過程 體系濃度控制、傳熱、反應(yīng) 終止

24、、凝集、干燥等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、異戊橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第四節(jié) 異戊橡膠 2異戊橡膠生產(chǎn)工藝 1 2 8 10 11 15 17 13 9 7 6 5 4 3 12 異戊二烯 16 18 19 20 14 引發(fā)劑 防老劑 去回收車間 溶劑 包裝入 庫(kù) 水 蒸 汽 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、異戊橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第四節(jié) 異戊橡膠 2異戊橡膠生產(chǎn)工藝 注意 不同引發(fā)劑體系 操作條件不同 Ti系 配比以 Al/Ti 11 時(shí)最佳，配制溫 度越低，引發(fā)劑活性越大。在不同 溶劑（脂肪烴類、芳烴）凝膠的產(chǎn) 生不同 Li系 線性，相對(duì)分子質(zhì)量與天然橡膠相近；無(wú)凝膠，轉(zhuǎn)化率高，順

25、式 - 1， 4含量低。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、異戊橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第四節(jié) 異戊橡膠 性能與天然橡膠相似，是一種 綜合性能好的通用合成橡膠。 1.順式 -1， 4含量（ 92% 97%），天然橡膠高（ 98%）； 2.結(jié)晶性能低于天然橡膠； 3.相對(duì)分子質(zhì)量低于天然橡膠，并且?guī)Р糠种ф満湍z。 4.質(zhì)量均一，純度高； 5.混煉加工簡(jiǎn)便； 6.顏色淺； 7.膨脹和收縮??； 8.流動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)。 9.單獨(dú)使用，也可與天然橡膠、順丁橡膠等配合使用。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、異戊橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第四節(jié) 異戊橡膠 用 途 主要用于作輪胎的胎面膠、 胎體膠和胎側(cè)膠，以及膠

26、鞋、膠 帶、膠粘劑、工藝橡膠制品、浸 漬橡膠制品及醫(yī)療、食品用橡膠 制品等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第五節(jié) 乙丙橡膠 乙丙橡膠（ EPR） 以 乙烯、丙烯 為主要單體，適量加 入第三單體，在齊格勒 -納塔引發(fā)劑作 用下共聚而得的高分子彈性體。 僅次于異戊橡膠，居合成橡膠第四 位。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 1乙烯和丙烯 微量雜質(zhì)可嚴(yán)重影響聚合 過程，故純度要求很高。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 加入目的： 保證乙丙橡膠的硫化。 2第三單體 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 （ 1）對(duì)第三單體的原則

27、要求 要有適宜的聚合性能； 第三單體的兩個(gè)雙鍵應(yīng)該具有不同的反應(yīng)性能； 第三單體的加入對(duì)聚合速度和產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量 不要有影響； 第三單體的相對(duì)分子質(zhì)量不宜過大； 價(jià)格便宜。 2第三單體 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 （ 2）決定第三單體性能的結(jié)構(gòu)因素 對(duì)第三單體的評(píng)價(jià)：聚合性能 (競(jìng)聚率 ) 和硫化性能。這兩個(gè)性能都是由其結(jié)構(gòu)所決定 的。 2第三單體 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 （ 3）常用的第三單體 雙環(huán)戊二烯 :價(jià)格最低、聚合性能活潑、硫化速度 慢。有兩種異構(gòu)體（橋環(huán)式和掛環(huán) 式） 乙叉降冰片烯： 聚合性能好、共聚速度快、硫

28、化、速度很快，硫化膠性能也很 好。工業(yè)應(yīng)用最廣泛。 2第三單體 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 1）引發(fā)劑體系 主要： V-Al體系 分為： 均相 和 非均相 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 2）非均相引發(fā)劑體系 由烷基鋁和金屬釩化物所組成的配位絡(luò)合引 發(fā)劑，最常用的烷基鋁有： Al(C2H5)3、 Al(i-C4H9)3、 Al(C6H13)3； 常用的釩化物有： VCl4、 VOCl3、 V(OOCCH3)3等 。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 3）均相引發(fā)劑體系

29、 由至少含有一個(gè)鹵原子的烷基鋁與釩化物組成 的配位絡(luò)合，采用較多的有： VOCl3 Al(C2H5)2Cl、 VOCl3 Al(i-C4H9)2Cl、 VOCl3 1/2Al2(C2H5)3Cl3等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 4）烷基鋁的作用 還原高價(jià)態(tài)的釩（由 V 4V 3），使其具有形成配位絡(luò)合物 的引發(fā)活性。 Al/V 5 15時(shí)活 性最高。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 5）釩引發(fā)劑的缺點(diǎn) 壽命短、引發(fā)效率低。為了 克服此缺點(diǎn)，一般采用向引發(fā)劑 體系加入活化劑，以提高釩的引 發(fā)效率，從而降低釩

30、引發(fā)劑的用 量。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 3引發(fā)劑 （ 6）活化劑的作用 ： 增加經(jīng)濟(jì)效益，使產(chǎn)品中的釩含量降 低，改善了產(chǎn)品的電性能；另外，活化劑 還起到了調(diào)節(jié)產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量的作用， 達(dá)到了改善橡膠加工的性能的目的。但在 使用活化劑時(shí)，還需要考慮活化劑殘?jiān)?后處理和污水處理過程中的問題。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 4溶 劑 （ 1） 作 用 一是單體的分散介質(zhì)； 二是引發(fā)劑、相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑、活化 劑等的稀釋介質(zhì)； 三是聚合反應(yīng)的傳熱介質(zhì)。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 4溶 劑 （ 2

31、）常用溶劑 丁烷、戊烷、已烷、庚烷、及混合餾 分石油醚、輕質(zhì)汽油、環(huán)已烷、環(huán)戊烷、 苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯乙烷、 四氯化碳等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 4溶 劑 （ 3） 選 擇 從溶度參數(shù)上看環(huán)烷烴最好，其次是 飽和直鏈烷烴和芳烴，鹵代烴最差。 從原料來源、價(jià)格、性質(zhì)、毒性等考 慮，使用已烷、或已烷餾分以及石油、輕 質(zhì)汽油、鉑重整溶劑油作溶劑最好。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 5共聚物相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑 相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)方法 調(diào)整聚合參數(shù)和外加相對(duì)分子質(zhì)量調(diào) 節(jié)劑兩種。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第

32、五節(jié) 乙丙橡膠 5共聚物相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑 調(diào)節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量的聚合參數(shù)有： 引發(fā)劑濃度、鋁化合物的種類、 Al/V、 溶劑種類、單體 C3/C2、聚合溫度、聚合時(shí) 間等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第五節(jié) 乙丙橡膠 5共聚物相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑 外加相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑有： 氫、二乙基鋅、氫化鋰鋁等鏈轉(zhuǎn)移劑。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、乙丙橡膠的聚合原理與工藝 第五節(jié) 乙丙橡膠 聚合機(jī)理： 配位聚合 工業(yè)實(shí)施方法： 溶液法 、 懸浮法 1聚合原理及工業(yè)實(shí)施方法 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、乙丙橡膠的聚合原理與工藝 第五節(jié) 乙丙橡膠 2、乙丙橡膠生產(chǎn)工藝 （ 1）溶液法生產(chǎn)

33、工藝 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)物中單體的配比容 易調(diào)節(jié)； 缺點(diǎn)： 單體在溶液中擴(kuò)散速度較慢，故共聚物 的濃度低，引發(fā)劑的用量和能量消耗大。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、乙丙橡膠的聚合原理與工藝 第五節(jié) 乙丙橡膠 2、乙丙橡膠生產(chǎn)工藝 （ 1）溶液法生產(chǎn)工藝 非反應(yīng)單體循環(huán) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 20 15 19 21 23 22 24 25 25 25 25 25 26 26 26 26 26 27 28 29 30 31 33 34 32 35 42 44 45 50 51 46 47 39 40 49 52 53 48 4

34、3 41 36 37 38 丙烯 乙烯 第三單體 水 溶劑 NaOH 蒸汽 水 凝聚物 溶劑 引發(fā)劑 A N2 N2 N2 B 劑 引發(fā)劑 助引發(fā) 防老劑 N2 未反應(yīng)單 體去反應(yīng)器 填充油 蒸 汽 水 高沸點(diǎn)物 溶劑循環(huán)至貯 罐 水 廢引發(fā)劑 成品 EPR 蒸汽 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、乙丙橡膠的聚合原理與工藝 第五節(jié) 乙丙橡膠 2、乙丙橡膠生產(chǎn)工藝 （ 2）懸浮法生產(chǎn)乙丙橡膠 優(yōu)點(diǎn)： 解決了聚合過程中的傳熱和傳質(zhì)問題。 缺點(diǎn)： 聚合物不均勻，聚合釜易掛膠。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、乙丙橡膠的聚合原理與工藝 第五節(jié) 乙丙橡膠 2、乙丙橡膠生產(chǎn)工藝 （ 2）懸浮法生產(chǎn)乙丙橡膠

35、1 2 3 4 6 5 7 8 10 9 11 13 18 21 19 17 12 14 16 20 22 23 15 礬化物 烷基鋁 乙烯 丙烯 乙叉降 冰片烯 N2 水 熱水 鹽水 脫水和分離 脫水分 離 干燥包 裝 蒸汽 污水 熱 水 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 1乙丙橡膠的結(jié)構(gòu) 是一種無(wú)定型的非結(jié)晶橡膠， 分子主鏈上乙烯與丙烯無(wú)規(guī)排列。 加入的第三單體主要影響乙丙橡膠 的硫化速度和硫化膠性能。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 1）耐老化性能 具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，耐老化

36、性能是最 好的。 耐臭氧性能 具有突出的耐臭氧性能，隨第三 單體的種類和用量的不同而有所差別。 耐候性能 乙丙橡膠耐候性好，能長(zhǎng)期在陽(yáng)光、 潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。 耐熱性能 最高使用溫度為 150 。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 2）耐化學(xué)藥品性 可以作某些化學(xué)藥品容器的內(nèi)襯材料， 但在脂肪族和芳香族溶劑，如汽油、苯、 二甲苯等溶劑和礦物泊中的穩(wěn)定性較差。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 2）耐化學(xué)藥品性 可以作某些化學(xué)藥品容器的內(nèi)襯材料， 但在脂肪

37、族和芳香族溶劑，如汽油、苯、 二甲苯等溶劑和礦物泊中的穩(wěn)定性較差。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 3）電絕緣性 特別適于制造電氣絕緣制品。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 4）沖擊彈性和低溫性能 乙丙橡膠具有較高的彈性，在通用橡 膠中其彈性僅次于天然橡膠和順丁橡膠。 具有最佳低溫性能的乙丙橡膠其丙烯含量 為 4050%（質(zhì)量）。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 5）低密度和高填充特性 密度是

38、所有橡膠中最低的，橡膠制品 質(zhì)量輕，可以大量填充油和填充劑 可高 達(dá) 200份 ，可以降低乙丙橡膠制品的成本， 彌補(bǔ)了乙丙橡膠生膠價(jià)格比一般通用橡膠 稍高的不足。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 6）耐熱水和耐水蒸汽性 具有較好的耐蒸汽性能，甚至優(yōu)于其 耐熱性能。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 2乙丙橡膠的性能 （ 7）乙丙橡膠的缺點(diǎn) 硫化速度 硫化速度最慢，不能與二烯烴橡膠 共硫化，因此限制了它的用途。 自粘性與互粘性 自粘性與互粘性差，給加工 工藝帶來很大困難，不能在輪胎胎體

39、中使用。 耐燃性和氣密性 耐燃性和氣密性差，與丁基 橡膠混合作內(nèi)胎時(shí)用量較少。 耐油性的而烴類溶劑性 耐礦物油和烴類溶劑 性差。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 3乙丙橡膠的用途 汽車零件 包括輪胎部件、如黑、白胎側(cè)及胎側(cè)覆蓋 膠條；內(nèi)胎、水胎、門、窗、燈、行車箱的實(shí) 心和海綿膠密封膠條；刮水器、保險(xiǎn)杠、減振 器、散熱器、及水箱用膠管；地氣管毯內(nèi)襯； 發(fā)動(dòng)機(jī)保險(xiǎn)海綿材料；剎車部件，包括防塵膠 套、隔膜、皮碗和密封膠墊等。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 3乙丙橡膠的用途 電氣制品 包括高、中、低壓電纜絕

40、緣材料；導(dǎo)線 絕緣材料；船泊、車輛用電纜絕緣材料；絕 緣墊圈及環(huán)類以及變壓器零件。 工業(yè)用品 耐酸、堿、氨、氯及氧化劑等的罐襯里 材料； O形密封圈；各種用途的膠管、墊圈； 耐熱輸送帶和傳動(dòng)帶等；橡膠棍；撓性容器； 各種膠布、隔膜；船泊用護(hù)舷材料和窗用密 封膠條。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第五節(jié) 乙丙橡膠 3乙丙橡膠的用途 建筑材料 房屋用材料，橋梁工程用橡膠制 品，橡膠地磚以及作為瀝青改性材料等。 家庭用品 吸塵器零件，洗衣機(jī)上下水管， 電冰箱用磁性橡膠及其他零件，冷風(fēng)機(jī)用零 件。 塑料制品 改性劑。 其他方面 包括橡皮船、游泳用氣墊、簡(jiǎn)易 潛水衣及潛水用

41、通氣管和帳蓬等 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第六節(jié) 氯丁橡膠 氯丁橡膠（ CR） 由 2-氯 -1,3-丁二烯（簡(jiǎn)稱氯 丁二烯）聚合而成的一種高分子彈 性體。是通用型特種橡膠。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 一、主要原料 第六節(jié) 氯丁橡膠 氯丁二烯 化學(xué)性質(zhì)活潑，在精餾和貯 存過程中必須用高純度惰性氣體 保護(hù)。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、氯丁橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第六節(jié) 氯丁橡膠 自由基聚合 乳液聚合法 1聚合機(jī)理與生產(chǎn)方法 聚合機(jī)理 生產(chǎn)方法 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 二、氯丁橡膠的生產(chǎn)原理與工藝 第六節(jié) 氯丁橡膠 工藝過程 2氯丁橡膠生產(chǎn)工藝 終止 聚合 配制 凝聚 干燥 聚合物合成

42、工藝學(xué)多媒體課件 特種乳膠型 通用乳膠型 三、氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第六節(jié) 氯丁橡膠 氯丁橡膠 乳膠型 專用型 通用型 其他特殊用途型 黏接型 非硫磺調(diào)節(jié)型 硫磺調(diào)節(jié)型 根據(jù)性能和 用途可以分 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第六節(jié) 氯丁橡膠 1.氯丁橡膠的結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu) B E C D A 環(huán)型 線型 支鏈型 高度網(wǎng)狀 體型 重要 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第六節(jié) 氯丁橡膠 2.氯丁橡膠的性能 強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度與天然橡膠相似具有自動(dòng)補(bǔ)強(qiáng)性質(zhì)。 耐老化性能 具有優(yōu)良的耐老化性能。 耐燃燒性 耐燃燒性是橡膠中最好的。 耐油、耐溶劑

43、性能 耐油性僅次于丁腈橡膠。 電性能 電絕緣性不好。 耐水性、透氣性 氯丁橡膠的耐水性比其它合成橡膠好，氣密 性僅次于丁基橡膠。 耐寒性 耐寒性不好。 結(jié)晶性 結(jié)晶性較大。 貯存穩(wěn)定性 貯存穩(wěn)定性不好。 相對(duì)密度 相對(duì)密度大。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 三、氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及用途 第六節(jié) 氯丁橡膠 3.氯丁橡膠的用途 由于氯丁橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐候 性、耐油性、耐燃性，所以廣泛用于制造膠 管、膠帶、電線包皮、電纜護(hù)套、印刷膠輥、 膠板、襯墊及各種墊圈、膠粘劑等制品。同 時(shí)可以與其它橡膠混合使用。 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第七節(jié) 特種橡膠 1. 丁腈橡膠 2. 硅橡膠 聚合物合成工藝學(xué)多媒體課件 第八節(jié) 合成膠乳和液體橡膠 合成膠乳 定義 分類 制備 應(yīng)用 液體橡膠 定義 分類 制備 應(yīng)用