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丁苯橡胶课程设计带工艺流程图物料热量恒算 一、丁苯橡胶的概述丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯经共聚合得到的弹性体英文缩写SBR其中丁二烯可以顺式－1，4构造，反式－l，4构造和1，2构造存在于分子链中其构造式为：～CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2～ | C6H5 按聚合方法分为乳液丁苯和溶液丁苯胶，填充改性后又分为充油、充炭黑、充树脂丁苯胶等丁苯胶中苯乙烯含量增加，密度与硬度增大，介电性改善，但耐油性、弹性、塑性和耐寒性降低耐磨性、 耐老化性 、耐水性和气密性优于自然橡胶，粘合性、弹性和形变发热量低于自然橡胶[1]丁苯橡胶综合性能优良，是合成橡胶的第一大品种，产量占合 成橡胶的60%1.1 丁苯橡胶的用途丁苯橡胶在工业及民用产品〔如工业传输带、汽车轮胎、儿童玩具等〕生产中具有广泛用途丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品，它是合成橡胶第一大品种，综合性能良好，价格低，在多数场合可代替自然橡胶运用苯橡胶主要用于轮胎工业，也用于胶管、胶带、胶鞋以及其它一些工业制品高苯乙烯丁苯橡胶适于制造高硬度、相对密度小的制品，如鞋底、硬质泡沫鞋底、硬质胶管、软质棒球、打字机用滚筒、滑冰轮、铺地材料、工业制品和微孔海绵制品等[2]。

由于丁苯橡胶本身具有较强的亲油疏水性，且具有直链与苯环的构造，也常用丁苯橡胶滤柱处理含油废水用丁苯橡胶改性沥青可明显改善沥青的凹凸温性能、弹性性能、内聚附着性能及混合料的稳定性能、抗老化性能在粘合剂工业和塑料改性也得到广泛的开展和应用1.2 丁苯橡胶的构造丁苯橡胶宏观构造包括：单体比例、平均相对分子质量及分布、分子构造的1 线性或非线性，凝胶含量等；微观构造主要包括：丁二烯链段中顺式-1，4、反式-1，4和1，2-构造〔乙烯基〕的比例，苯乙烯、丁二烯单元的分布等其中乙烯基含量对性能影响较大，含量越低，丁苯橡胶的玻璃化温度越低 非充油乳液聚合丁苯橡胶的数均相对分子质量约为101000低于该值的丁苯橡胶在贮存时易发生冷流现象；高于该值的加工困难对于充油丁苯橡胶的相对分子质量可相对高一些 乳液聚合丁苯橡胶的相对分子质量分布比溶液聚合丁苯橡胶宽前者的相对 分子质量分散系数为4～6，而溶液聚合丁苯橡胶的相对分子质量分散系数为1.5～2.0 乳液聚合丁苯橡胶支化度较高，对加工有利从凝胶的含量看，低温乳液聚 合丁苯橡胶的凝胶含量比高温乳液聚合的丁苯橡胶的凝胶含量低 乳液聚合丁苯橡胶具有共聚物的共性——单体单元无规排列，不能结晶。

并 且橡胶主链上的丁二烯构造大局部是反式-1，4构造，加之又有苯环，因而体积 效应大，分子链柔性低，从而影响硫化胶的物理机械性能如弹性低、生热高等 [3]1.3 丁苯橡胶的性能 丁苯橡胶与其他通用橡胶一样，是一种不饱和烯烃高聚物溶解度参数约为 8.4，能溶解于大局部溶解度参数相近的烃类溶剂中，而硫化胶仅能溶胀 丁苯橡胶能进展氧化、臭氧破坏、卤化和氢卤化等反响在光、热、氧和臭 氧结合作用下发生物理化学改变，但其被氧化的作用比自然的作用比自然橡胶缓 慢，即使在较高温下老化反响的速度也比拟慢光对丁苯橡胶的老化作用不明显， 但丁苯橡胶对臭氧的作用比自然橡胶敏感，耐臭氧性比自然橡胶差丁苯橡胶的 低温性能稍差，脆性温度约为－45℃与其他通用橡胶相像，影响丁苯橡胶电性 能的主要因素是协作剂 丁苯橡胶与一般通用橡胶相比，具有以下优缺点： 缺点 纯丁苯橡胶强度低，须要参加高活性补强剂前方可运用；丁苯橡胶加协作剂比自然橡胶难度大，协作剂在丁苯橡胶中分散性差；反式构造多，铡基上带有苯环因而滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差，但充油后可以降低生热；收缩大，生胶强度低，粘性差；硫化速度慢；耐屈挠龟裂性自然橡胶好， [4]2 但裂纹扩展速度快，热撕裂性能差。

优点 硫化曲线平坦，胶料不易烧焦和过硫；耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性等均比自然橡胶好，高温耐磨性好，适用于乘用胎；在加工过程中相对分子质量降低到必须程度不再降低，因而不易过炼，可塑度匀称，硫化橡胶硬度改变小；提高相对分子质量可以实现高填充，充油橡胶的加工性能好；简单与其他高不饱和通用橡胶并用，尤其是与自然橡胶或顺丁橡胶并用，经协作调整可以克制丁苯橡胶的缺点 1.4 乳聚丁苯橡胶的系列分类和品种依据国际合成橡胶生产者协会〔IISRP〕运用的术语，用数字表示乳聚丁本橡胶分为六大类 1010系列——高温乳聚丁苯橡胶 在约59℃聚合温度下制造的丁苯橡胶 1101系列——高温乳聚丁苯橡胶炭黑母炼胶 把炭黑干脆分散到高温乳聚丁苯胶乳中，并使之凝合而制得 1500系列——低温乳聚丁苯橡胶 在约5℃聚合的丁苯橡胶目前生产的大局部丁苯橡胶属于此类依据所用化学药品的不同，分污染型和非污染型 1600系列——低温乳聚丁苯橡胶炭黑母炼胶 把炭黑干脆分散到低温丁苯胶乳中，并使其共凝合而制得这种湿法共沉橡胶比在密炼机中掺合的干母炼胶具有更好的拉伸强度、扯断伸长率、抗屈挠性能、耐磨性能和协作剂分散性。

可合14份以下的填充油 1700系列——低温乳聚充油丁苯橡胶 把乳状非挥发填充油与聚合度较高、物性比一般丁苯橡胶好的丁苯胶乳掺合，使其凝合，便得到充油橡胶填充油可以是环烷油、芳烃油或高芳烃油充油量可以是15、25、37.550份〔以101份根底橡胶计算〕ASTM D2226－70说明白石油填充油的分类 1800系列——低温乳聚充油丁苯橡胶炭黑母炼胶 它是一种充油量在15份或15份以上的炭黑共沉橡胶〔而1600列系的充油量是14份或14份以下〕即将浆状炭黑分散到低温丁苯胶乳中共凝合而制得3 1.5 丁苯橡胶的原料和助剂 丁苯橡胶由苯乙烯和丁二烯共聚合成，苯乙烯和丁二烯的物理性质如下： 表1—4 苯乙烯和丁二烯的物理性质 熔点(℃)沸点(℃)密度g/cm3颜色、气味、状态〔常温〕 无色有芳香气味液体不溶于水，溶于乙醇和乙醚，能与其他单体聚合，有强折射性无色，有特性活泼，易起聚合殊气味，气反响，有麻醉性，体特殊刺激黏膜 其它物质 分子式苯乙烯C6H5-CH=CH20. 9090-33146(20/4℃)丁二烯CH2=CH-CH=CH2-108.9 -4.450. 6211 (20℃) 表1—5 助剂 助剂名称活性剂 氧物质 化锌歧化松香酸甲皂Ｎ－苯基－β－萘胺乳化剂 防老剂硫化剂 硫磺补强剂 炭黑过氧化氢对锰烷 氧化剂复原剂促进剂分子量调整剂 叔十二碳硫醇硫酸噻唑亚铁 类、二、原料和助剂的物理化学性质2.1 丁二烯 1，3-丁二烯是最简洁的共轭双烯烃，构造式为：CH2＝CH－CH＝CH2 ，主要由丁烷、丁烯脱氢，或碳四馏分分别而得。

在常温、常压下为无色气体，有特别 4 气味，有麻醉性，特殊刺激粘膜简单液化，易溶于有机溶剂相对分子质量为54.09，相对密度0.6211，熔点－108.9℃，沸点－4.5℃性质活泼，简单发生自聚反响，因此在贮存、运输过程中要参加叔丁邻苯二酚阻聚剂[5]与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为2.16%～11.47%〔体积〕是合成橡胶、合成树脂等的原料2.2 苯乙烯液态碳氢化合物的芳香族有机化合物，因易发生聚合反响而倍受瞩目，苯乙烯那么是用来制造塑料、树脂、橡胶等由单分子体构成的大分子物质的，同时也可用于制造聚脂和乳胶漆纯洁的苯乙烯透亮、无色、易燃、略带毒性，沸点为145，冰点为-30.6它的方程式是C8H8，早在1850年人们就确定道苯乙烯不与自然树脂发生反响但要发生聚合作用但直到19世纪30年头，它才被应用于工业生产，苯乙烯是通过对苯乙烷进展除氢作用而生成的〔苯乙烷是汽油中提取的乙烯和苯的化合物〕二战期间，由于苯乙烯是合成橡胶的组成局部，它的产量快速上升到20世纪下期，它的生产量已到达9百万吨在不受辐射的催化剂的作用下，苯乙烯快速生成一种广泛用于模压制品的塑料，聚苯乙烯，它还可以与丁二烯发生化学反响形成一种异分子聚合物，即合成橡胶，还有一些单分子体〔如氯乙烯〕可与苯乙烯发生共聚反响，生成化聚苯乙烯质量更好的塑料或树脂。

2.3 氧化锌 白色六角晶体或粉末，熔点1975℃〔5.2Mpa〕.加热至1800℃升华，在高温时呈黄色，冷却后复原白色，相对密度5.47～5.67折射率2.0041，溶于碱金属氢氧化物、酸、硫酸铵和氯化铵溶液，不溶于水和乙醇在空气中能汲取二氧化碳和水，无臭无毒 2.4 歧化松香酸甲皂 微黄至黄红色带有蓝紫色萤光的透亮玻璃状固体软化点≥75℃，沸点 5 290℃〔933.3Pa〕相对密度1.067〔20℃〕折射率1.5400〔28℃〕闪点约210℃，着火点480～500℃易溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、二氯乙烷、二硫化碳、松节油、石油醚、汽油等有机溶剂，并溶于油类和碱溶液，微溶于热水，不溶于水2.5 N-苯基-β萘胺 浅灰色或浅棕色粉末，暴露于空气中或日光下颜色渐渐变深熔点107℃，沸点395℃，相对密度1.18～1.20极易溶于丙酮、苯 、醋酸乙酯、氯甲烷、二硫化碳，可溶于乙醇、四氯化碳，微溶于汽油，不溶于水可燃，有毒 2.6 硫磺(S) 黄色或浅黄色无定形或结晶性粉末或块状固体α-硫〔斜方硫〕的熔点112.8℃，相对密度2.07〔20℃〕，折射率1.957；β-硫〔单斜硫〕的熔点119.25℃，相对密度1.96〔20℃〕，折射率2.038；γ-硫〔无定形硫〕的熔点约120℃，相对密度1.92，沸点为444.6℃，着火点363℃，易溶于二硫化碳、四氯化碳和苯，稍溶于乙醇和乙醚，不溶于水。

无定形硫主要是弹性硫，是将熔融硫快速注入冷水中而得，不稳定，很快转变为α-硫在95.6℃以下稳定的是α-硫，在95.6℃以上稳定的是β-硫 2.7 碳黑 黑色粉末，平均粒径26～35nm比外表积75～105m2/g，吸油值0.9～1.2ml/g，挥发分0.5%～1.7%，氢含量0.27%～0.34%，氧含量0.5%～1.0%，PH值7～9，真密度1800kg/m3 2.8 硫酸亚铁 FeSO4·7H2O〕：俗称绿矾蓝绿色单斜晶体比重1.8101〔14.8℃〕，熔点64℃，在90℃失去6分子结晶水，在300℃失去全部结晶水在空气中慢慢风化，并氧化成黄褐色无水物是白色粉末，比重3.4，与水作用又重新变为蓝绿色溶于水和甘油，几乎不溶于乙醇，有复原作用 6 2.9 噻唑类 浅黄色粉末，熔点300℃〔分解〕相对密度1.70〔25℃〕，溶于丙酮，微溶于苯、二氯甲烷、四氯化碳、乙醇，不溶于水和汽油遇强酸或强碱溶液即分解 2.10 叔十二碳硫醇无色至浅黄色粘性液体，凝固点-7℃，沸点227～248℃〔0.1Mpa〕65～166℃〔5.2Kpa〕相对密度0.8450〔20℃〕。

折射率1.4589闪点90℃，溶于甲醇、乙醚、丙酮、苯、汽油和乙酸乙酯，不溶于水 三、低温乳液聚合的生产原理 1.聚合原理 丁二烯与苯乙烯在乳液中按自由基共聚合反响机理进展聚合反响其反响式 与产物构造式为： mCH2=CH-CH=CH2+ n 在典型的低温乳液聚合共聚物大分子链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基 约占12%。