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 1．異戊橡膠IR

聚異戊二烯橡膠簡(jiǎn)稱異戊橡膠，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)與天然橡膠相似，因此又稱為“合成天然橡膠”。1954年由美國(guó)Goodrich公司首先用齊格勒引發(fā)劑合成，即鈦系異戊橡膠。1955年，Firestone輪胎橡膠公司用鋰引發(fā)劑合成了異戊橡膠，我國(guó)二十世紀(jì)七十年代合成了稀土異戊橡膠，順式含量可以達(dá)到94%。可以大量的使用于輪胎、醫(yī)療、食品、日用橡膠制品和運(yùn)動(dòng)器材等。

(1)異戊橡膠的分子結(jié)構(gòu)

異戊橡膠的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)如表？ 所示

表？  異戊橡膠的結(jié)構(gòu)

(2)異戊橡膠的物理性質(zhì)

透明彈性體，比天然橡膠純凈，凝膠含量少，無雜質(zhì)，相對(duì)密度0.91g/cm³，玻璃化溫度-70℃，體積電阻10，易溶于苯、甲苯等有機(jī)溶劑。

（3）硫化膠的特性

a質(zhì)量均一，純度高。硫化速度穩(wěn)定。

b塑煉時(shí)間短，混煉加工簡(jiǎn)便。

c無色透明，適用于淺色配方和藥用配方。

d膨脹和收縮小。

e流動(dòng)性好。在注壓或傳遞模壓成型過程中，異戊橡膠的流動(dòng)性優(yōu)于天然橡膠，特別是鋰膠表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性。

缺點(diǎn)：純膠膠料的強(qiáng)伸性能低。異戊橡膠屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度比天然橡膠低，挺性差，半成品存放過程中容易變形，造成裝模困難，給加工帶來了一定的困難。

異戊橡膠能基本代替天然橡膠，用于輪胎、膠帶、膠管、鞋和其他工業(yè)制品。尤適于制造食品用制品、醫(yī)藥衛(wèi)生制品及橡膠絲、橡膠筋等日用制品。

2．丁苯橡膠SBR

丁苯橡膠是最早的工業(yè)化的合成橡膠。1933年德國(guó)I.G..Farben公司采用乙炔合成路線首先研制出乳液聚合丁苯橡膠（簡(jiǎn)稱乳聚丁苯橡膠），并于1937年開始工業(yè)化生產(chǎn)，商品名為Buna S。美國(guó)則以石油為原料，于1942年生產(chǎn)了丁苯橡膠，稱為GR-S。俄羅斯于1949年也開始了丁苯橡膠的生產(chǎn)。以上均是高溫（50℃）下的共聚物，稱為高溫丁苯橡膠。

目前，丁苯橡膠（包括膠乳）的產(chǎn)量約占整個(gè)合成橡膠生產(chǎn)量的55%，約占天然橡膠和合成橡膠總產(chǎn)量的34%。在合成橡膠中，丁苯橡膠仍是產(chǎn)量和消耗量最大的膠種。

(1)丁苯橡膠的分類品種 

丁苯橡膠品種很多，通常根據(jù)聚合方法和條件、填料品種、苯乙烯單體含量不同進(jìn)行分類。見表1-6。

①按聚合方法和條件分  根據(jù)聚合方法不同可以分為乳液聚丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠；而乳液聚合丁苯橡膠又可以分為高溫乳液聚合丁苯橡膠和低溫乳液聚合丁苯橡膠，后者應(yīng)用較廣，而前者趨于淘汰。

②按填料品種分  可以分為充炭黑丁苯橡膠、充油丁苯橡膠和充炭黑充油丁苯橡膠。

③按苯乙烯含量分  丁苯橡膠-10、丁苯橡膠-30、丁苯橡膠-50等，其中數(shù)字為苯乙烯聚合時(shí)的含量（質(zhì)量），最常用的是丁苯-30。

(2)丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)

丁苯橡膠是以丁二烯與苯乙烯為單體，在乳液或溶液中經(jīng)催化共聚得到的高聚物彈性體，其結(jié)構(gòu)為

式中x,y,z分別表示丁二烯加成的1，4－結(jié)構(gòu)，1，2－結(jié)構(gòu)和苯乙烯加成結(jié)構(gòu)的鏈接數(shù)目。

表1-6   乳聚丁苯橡膠的主要品種及特點(diǎn)

丁苯橡膠分子結(jié)構(gòu)的不規(guī)整性，首先表現(xiàn)在丁二烯和苯乙烯兩種單體在分子鏈內(nèi)的結(jié)合順序油很多中形式，既有兩種單體的相間排列，又有一種單體數(shù)目不整的連續(xù)排列。其中丁二烯有順序-1，4、反式-1，4和1，2三種加成結(jié)構(gòu)。丁二烯的各種結(jié)構(gòu)含量隨聚合條件的變化有很大不同，表1-7對(duì)不同類型的丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)特征作了對(duì)比。

表1-7不同類型丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)特征

從表1－10可知，低溫乳聚丁苯橡膠的主體結(jié)構(gòu)為反式-1，4結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)類型的單一性較強(qiáng)。這是低溫丁苯橡膠性能優(yōu)于高溫丁苯橡膠的重要原因之一。

低溫乳聚丁苯橡膠有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①因分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，在拉伸和冷凍條件下不能結(jié)晶，為非結(jié)晶性橡膠。

②與天然橡膠一樣，也為不飽和碳鏈橡膠。但與天然橡膠相比，雙鍵數(shù)目較少，且不存在甲基側(cè)基及基推電子作用，雙鍵的活性也較低。

③分子主鍵上引人了龐大苯基側(cè)基，并存在丁二烯－1，2結(jié)構(gòu)形成的乙烯側(cè)基，因此空間位阻大，分子鏈的柔性較緊。

④平均相對(duì)分子質(zhì)量較低，相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄。

(3)低溫乳聚丁苯橡膠的物理性質(zhì)　 

低溫乳聚丁苯橡膠為淺褐色或白色（非污染型）彈性體，微有苯乙烯氣味，雜質(zhì)少，質(zhì)量較穩(wěn)定。其密度因生膠中苯乙烯含量不同而異：如丁苯-10的密度為0.919g /cm³，丁苯-30為0.944g /cm³，能溶于汽油、苯、甲苯、氯仿等有機(jī)溶劑中。

(4)低溫丁苯橡膠的物理機(jī)械性能

①由于是不飽和橡膠，因此可用硫黃硫化，與天然順丁等通用橡膠的并用性能好。但因不飽和程度比天然橡膠低，因此硫化速度較慢，而加工安全性提高，表現(xiàn)為不易焦燒、不易過硫、硫化平坦性好。

②由于分子結(jié)構(gòu)較緊，特別是龐大苯基側(cè)基的引入，使分子間力加大，所以其硫化膠比天然橡膠有更好的耐磨性、耐透氣性，但也導(dǎo)致彈性、耐寒性、耐撕裂性（尤其使耐熱撕裂性）差，多次變形下生熱大，滯后損失大，耐屈橈龜裂性差（指屈橈龜裂發(fā)生后的裂口增長(zhǎng)速度快）。

③由于使碳鏈膠，取代基屬非極性基范疇，因此是菲極性橡膠，耐油性和耐非極性溶劑性差。但由于結(jié)構(gòu)較緊密，所以耐油性和耐非極性溶劑性、耐化學(xué)腐蝕性/耐水性均比天然橡膠好。又因含雜質(zhì)少，所以電絕緣性也比天然橡膠稍好。

④由于是非結(jié)晶橡膠，因此無自補(bǔ)強(qiáng)性，純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度很低，只有2~5MPa。必須經(jīng)高活性補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)后才有使用價(jià)值，其炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉伸強(qiáng)度可 達(dá)25~28MPa。

⑤由于聚合時(shí)控制了相對(duì)分子質(zhì)量在較低范圍，大部分低溫乳聚丁苯橡膠的初始門尼黏度值較低，在50~60左右，因此可不經(jīng)塑煉，直接混煉。但由于分子鏈柔性較差，相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，缺少低分子級(jí)分的增塑作用，因此加工性能較差。表現(xiàn)在混煉時(shí)，對(duì)配合劑的濕潤(rùn)能力差，溫升高，設(shè)備負(fù)荷大；壓出操作較困難，半成品收縮率或膨脹率大；成型貼合時(shí)自黏性差等。

(5)溶聚丁苯橡膠 

 溶聚丁苯橡膠(S-SBR)是以丁二烯、苯乙烯為單體，烷基鋰為催化劑，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行陰離子共聚的產(chǎn)物。由于聚合條件的不同，可使苯乙烯和丁二烯的結(jié)合方式不同，分為無規(guī)型、嵌段并存型三大類。無規(guī)型為通用型溶聚丁苯橡膠，可用 于輪胎、鞋類和工業(yè)橡膠制品；嵌段型 和無規(guī)型屬熱塑性彈性體；無規(guī)型與嵌段并存型是新型溶聚丁苯橡膠，乙烯基含量高，其特點(diǎn)是滾動(dòng)阻力小，且抗?jié)窕�性小。此外，還有發(fā)、以充油、充炭黑溶聚丁苯橡膠，以及反式-1，4-丁苯橡膠和錫偶聯(lián)溶聚丁苯橡膠等特殊品種。

無規(guī)型溶聚丁苯橡膠與低溫乳聚丁苯橡膠相比，其橡膠烴含量較高，支鏈少，相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，而且在微觀結(jié)構(gòu)上丁二烯的順式-1，4結(jié)構(gòu)、1，2結(jié)構(gòu)含量比例增多，反式-1，4結(jié)構(gòu)比例減少。因此這種無規(guī)型的溶聚丁苯橡膠，適于填充大量的炭黑，硫化膠的耐磨性好，彈性、耐寒性、永久變形等都介于低溫乳聚丁苯橡膠之間，故適用于輪胎生產(chǎn)。

丁苯橡膠是合成橡膠的老產(chǎn)品，品種齊全，應(yīng)用廣泛，加工技術(shù)比較成熟。大部分丁苯橡膠用于輪胎工業(yè)。其他產(chǎn)品有汽車零件、工業(yè)制品、電線和電纜包皮、膠管、膠帶和鞋類等。

3．順丁橡膠BR

順丁橡膠(BR)，是順式-1，4-聚丁烯橡膠的簡(jiǎn)稱。它是由丁烯單體在催化劑作用下通過溶液聚合制得的有規(guī)立構(gòu)橡膠。

(1)品種類型 

丁二烯單體在聚合反應(yīng)中可能生成順式-1，4、反式－1，4以及1，2等三種結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)的比例會(huì)因催化劑類型和反應(yīng)條件的不同而有所區(qū)別。表1-8概括了不同催化劑類型制得價(jià)值的典型聚丁二烯橡膠的結(jié)構(gòu)。

表1－8 聚丁二烯橡膠的結(jié)構(gòu)

從表1-8可知，采用鈦型 、鈷型、鎳型等定向催化劑時(shí)，聚合物的順式-1，4結(jié)構(gòu)含量一般可控制在90%以上，稱為有規(guī)立構(gòu)橡膠，有較優(yōu)異的性能。聚合物的性能與順式-1,4結(jié)構(gòu)含量的關(guān)系歸納于表1-9中。

聚丁二烯橡膠按照順式-1,4結(jié)構(gòu)含量的不同，可分為高順式(順式含 量96％~98%)、中順式(順式含量90％~95％)和低順式(順式含量40%以下)三種類型。

高順式聚丁二烯橡膠的物理機(jī)械性能接近于天然橡膠，某些性能還超過了天然橡膠。因此，目前各國(guó)都以生產(chǎn)高順式聚丁二烯橡膠為主。

低順式聚丁二烯橡膠中，含有較多的乙烯基(即1，2結(jié)構(gòu))的中乙烯基丁二烯橡膠。它具有較好的綜合平衡性能，并克服了高順式丁二烯橡膠的抗?jié)窕�性差的缺點(diǎn)，最適宜制造輪胎，目前正在發(fā)展中。

中順式聚丁二烯橡膠，由于物理機(jī)械性能和加工性能都不及高順式聚丁二烯橡膠，故趨于淘汰。

(2)高順式聚丁二烯橡膠(順丁橡膠)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

順丁橡膠有著與天然橡膠非常相似的分子構(gòu)型，只是在丁二烯鏈節(jié)中雙鍵一端的碳原子上少了甲基取代基，其分子結(jié)構(gòu)式：

表1-9聚丁二烯橡膠性能順式1，4-結(jié)構(gòu)含量的關(guān)系

順丁橡膠有以下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

    ①結(jié)構(gòu)規(guī)整、無側(cè)基的碳鏈橡膠�？梢越Y(jié)晶、無極性、分子間作用力較小、分子鏈柔順性好，非極性橡膠。

②每個(gè)結(jié)構(gòu)單元上存在一個(gè)雙鍵，不飽和橡膠，但是因?yàn)殡p鍵一端沒有甲基的推電子性而使得雙鍵活性沒有天然橡膠的大。

③平均相對(duì)分子質(zhì)量比較低，相對(duì)分子質(zhì)量分布也比較窄。

(3)順丁橡膠的性質(zhì)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用

順丁橡膠的性質(zhì)、性能特點(diǎn)如下：

①由于分子鏈非常柔順、相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，因此具有比天然橡膠還要高的回彈性，其彈性是目前橡膠中最好的；滯后損失小，動(dòng)態(tài)生熱低。此外，還具有極好的耐寒性(玻璃化溫度為-105℃)，是通用橡膠中耐低溫性能最好的。

②由于結(jié)構(gòu)規(guī)整性好、無側(cè)基、摩擦系數(shù)小，所以耐磨性特別好，非常適用于耐磨的橡膠制品，但是抗?jié)窕�性差�?/span>

③由于是不飽和橡膠，易使用硫黃硫化，也易發(fā)生老化。但因含有雙鍵的化學(xué)活性比天然橡膠稍低，故硫化反應(yīng)速度較慢，介于天然橡膠和丁苯豫膠之間，而耐熱氧老化性能比天然橡膠稍好。

④由于分子鏈非常柔順，且化學(xué)活性較天然橡膠低，因而耐屈撓性能優(yōu)異，表現(xiàn)為制品的耐動(dòng)態(tài)裂口生成性能好。

⑤由于分子鏈柔性好，濕潤(rùn)能力強(qiáng)，因此可比丁苯橡膠和天然橡膠填充更多的補(bǔ)強(qiáng)填料和操作油，從而有利于降低膠料成本。

⑥由于分子間作用力小，分子鏈非常柔順，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)性強(qiáng)，所以順丁橡膠雖屬結(jié)晶性橡膠，但在室溫下僅稍有結(jié)晶性，只有拉伸到300～400％的狀態(tài)下或冷卻到—30℃以下，結(jié)晶才顯著增加。因此，在通常的使用條件下，順丁橡膠無自補(bǔ)強(qiáng)性。其純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度低，僅有1～10MPa。通常需經(jīng)炭黑補(bǔ)強(qiáng)后才有使用價(jià)值(炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉仲?gòu)?qiáng)度可達(dá)17~25MPa)。此外，順丁橡膠的撕裂強(qiáng)度也較低，特別在使用過程中，膠料會(huì)因老化而變硬脆，彈性和伸長(zhǎng)率下降，導(dǎo)致其出現(xiàn)裂口后的抗裂口展開性尤差。

⑦由于是非極性橡膠，分子間作用力又較小，分子鏈因柔性好使分子間空隙較多，因此順丁橡膠的耐油、耐溶劑性差。且由于相對(duì)分子質(zhì)量較低，相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，分子鏈間的物理纏結(jié)點(diǎn)少，故膠料貯存時(shí)具有冷流性，但硫化時(shí)的流動(dòng)性好，特別適于注射成型。

⑧由于分子鏈非常柔順，在機(jī)械力作用下膠料的內(nèi)應(yīng)力易于重新分配，以柔克剛，且相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，分子間力較小，因此加工性能較差。表現(xiàn)在塑性不易獲得；開煉機(jī)混煉時(shí)，輥溫稍高就會(huì)產(chǎn)生脫輥現(xiàn)象(這是由于順丁橡膠的拉伸結(jié)晶熔點(diǎn)為65℃左右，超過其熔點(diǎn)溫度，結(jié)晶消失，膠片會(huì)因缺乏強(qiáng)韌性而脫輥)；成型貼合時(shí)，自黏性差。

利用順丁橡膠上述性能的優(yōu)點(diǎn)，特別是優(yōu)異的彈性、耐磨性、耐寒性以及生熱低，廣泛地用于輪胎制造。所制出的輪胎胎面，在苛刻的行駛條件下，如高速、路面差、氣溫很低時(shí)，可以顯著地改善耐磨耗性能，提高輪胎使用壽命。順丁橡膠還可以用來制造其他耐磨制品，如膠鞋、膠管、膠帶、膠輥等，以及各種耐寒性要求較高的制品。

順丁橡膠性能上的缺點(diǎn)，諸如抗?jié)窕�性差、撕裂�?qiáng)度低、抗裂口展開性差、加工困難、冷流性大等，可以通過與其他橡膠并用以及通過配方和工藝的改進(jìn)而得到改善。

由于制造順丁橡膠的原料來源豐富，價(jià)格低廉，以及順丁橡膠的優(yōu)異性能，所以它是合成橡膠中發(fā)展較快的一種橡膠，在全世界合成橡膠的產(chǎn)量和耗量上僅次于丁苯橡膠，居第二位。

4．氯丁橡膠CR

(1)氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)

氯丁橡膠是氯丁二烯（學(xué)名2-氯-1，3丁二烯）經(jīng)過乳液聚合而得，稱為聚氯丁二烯橡膠簡(jiǎn)稱氯丁橡膠，代號(hào)CR。氯丁橡膠是合成膠中最早研究開發(fā)的膠種之一，首先由美國(guó)Dupont公司于1931年開發(fā)成功，目前，該公司是世界上氯丁橡膠產(chǎn)量最大者，幾乎占世界氯丁橡膠總生產(chǎn)能力的1／3。其后日本、俄羅斯、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)先后建廠投產(chǎn)。我國(guó)于1950年開始研究，1953年建成中間試驗(yàn)工廠。1958年正式在四川長(zhǎng)壽化工廠建廠投產(chǎn)，繼而又在山西大同和青島各建0.5萬噸／年生產(chǎn)裝裝置，并先后投產(chǎn)，現(xiàn)都已擴(kuò)建為0.7萬噸／年的規(guī)模。目前世界生產(chǎn)氯丁橡膠的國(guó)家有7個(gè)，生產(chǎn)能力1991年為40多萬噸，僅占合成橡膠總生產(chǎn)能力的3.2％，較原先50多萬噸／年有所下降。

2-氯-l，3-丁二烯在聚合時(shí)，可以生成α、β、μ、ω等四種不同的聚合物。其中α型是分子鏈為線型的聚合物，結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，具有可塑性；β型為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的聚合物；μ型為有支鏈和橋鍵的聚合物，無可塑性，類似于硫化橡膠；ω型為高度網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)的分子。通常所生產(chǎn)的固體氯丁橡膠當(dāng)屬α型聚合體，它在受熱、光、氧作用而老化后，其直鏈分子產(chǎn)生歧化或交聯(lián)，即轉(zhuǎn)化為μ型聚合體。為防止氯丁橡膠由α型向μ型聚合體轉(zhuǎn)化，一般都在其中混入一定的防老劑。

至于氯丁橡膠分子的微觀結(jié)構(gòu)，則大部分是反式-1，4加成結(jié)構(gòu)(約占85％)，還有順式-1，4加成結(jié)構(gòu)(約占10％)，以及少量的1，2加成結(jié)構(gòu)(約占1.5％)和3，4加成結(jié)構(gòu)(約占1.0％)。氯丁橡膠分子中，反式-1，4加成結(jié)構(gòu)的生成量與聚合溫度有關(guān)。聚合溫度越低，反式-1，4加成結(jié)構(gòu)含量越高，聚合物分子鏈排列越規(guī)則，機(jī)械強(qiáng)度越高。而1，2和3，4加成結(jié)構(gòu)使聚合物帶有側(cè)基，且側(cè)基上還有雙鍵，這些側(cè)基能阻礙分子鏈的運(yùn)動(dòng)，對(duì)聚合物的彈性、強(qiáng)度、耐老化性等都有不利影響，并易引起歧化和生成凝膠。不過由于1，2結(jié)構(gòu)的化學(xué)活性較高，因此它是CR的交聯(lián)中心。

(2)分類品種

氯丁橡膠可以分為：通用型（硫黃調(diào)節(jié)型和硫醇調(diào)節(jié)型）、專用型（黏接型和其他特殊用途型）。

①硫黃調(diào)節(jié)型(G型)  這類氯丁橡膠是以硫黃作相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，秋蘭姆作穩(wěn)定劑。相對(duì)分子質(zhì)量約為10萬，相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬。由于結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，可供一般橡膠制品使用,故屬于通用型。商品牌號(hào)有GN、GNA等，國(guó)產(chǎn)氯丁橡膠CRl212型與GNA型相當(dāng)。

此類橡膠的分子主鏈上含有多硫鏈( 80～110個(gè))，由于多硫鍵的鍵能遠(yuǎn)低于C—C鍵鍵能，在一定條件下(如光、熱、氧的作用)容易斷裂，生成新的活性基團(tuán)，導(dǎo)致發(fā)生歧化、交聯(lián)而失去彈性，所以貯存穩(wěn)定性差。但此類橡膠塑煉時(shí),易在多硫鍵處斷裂，形成硫醇基(—SH)化合物，使相對(duì)分子質(zhì)量降低，故有一定的塑煉效果。此類橡膠物理機(jī)械性能良好，尤其是回彈性、撕裂強(qiáng)度和耐屈撓龜裂性均比W型好，硫化速度快，用金屬氧化物即可硫化，加工中彈性復(fù)原性較低，成型黏合性較好，但易焦燒，并有黏輥現(xiàn)象。

②非硫調(diào)節(jié)型(W型)  氯丁橡膠在聚合時(shí)，用十二硫醇作相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，故又稱硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠。此類橡膠相對(duì)分子質(zhì)量為20萬左右，相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，分子結(jié)構(gòu)比G型更規(guī)整，1，2結(jié)構(gòu)含量較少。商品牌號(hào)有W、WD、WRT、WHV等，國(guó)產(chǎn)氯丁橡膠CR2322型則屬于此類，相當(dāng)于W型。由于該類分子主鏈中不含多硫鏈，故貯存穩(wěn)定性較好。與G型相比，該類橡膠的優(yōu)點(diǎn)是加工過程中不易焦燒，不易黏輥，操作條件容易掌握，硫化膠有良好的耐熱性和較低的壓縮變形性。但結(jié)晶性較大，成型時(shí)黏性較差，硫化速度慢。

③黏接型氯丁橡膠  廣泛地用作膠黏劑。此類與型的主要區(qū)別是聚合溫度低(5～7)，因而提高了反式-1，4結(jié)構(gòu)的含量，使分子結(jié)構(gòu)更加規(guī)整，結(jié)晶性大，內(nèi)聚力高，所以有很高的黏接強(qiáng)度。

④其他特殊用途型氯丁橡膠  是指專用于耐油、耐寒或其他特殊場(chǎng)合的氯丁橡膠。如氯苯橡膠，是2-氯-1，3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，引入苯乙烯是為了使聚合物獲得優(yōu)異的抗結(jié)晶性，以改善耐寒性(但并不改善玻璃化溫度)，用于耐寒制品。又如氯丙橡膠，是2-氯-1，3-丁二烯和丙烯腈的非硫調(diào)節(jié)共聚物，丙烯腈摻聚量有5％、10％、20％、30％不等，引入丙烯腈以增加聚合物的極性，從而提高耐油性。

(3)氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 

氯丁橡膠分子鏈的空間結(jié)構(gòu)主要為反式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為：

反式-1，4加成含量約占85%

順式-1，4加成含量約占15%

首先，氯丁橡膠的主鏈雖然由碳鏈所組成，但由于分子中含有電負(fù)性較大的氯原子，而使其成為極性橡膠，從而增加了分子間力，使分子結(jié)構(gòu)較緊，分子鏈柔性較差。又由于氯丁橡膠結(jié)構(gòu)規(guī)整性較強(qiáng)，因而比天然橡膠更易結(jié)晶。其次，由于氯原子連接在雙鍵一側(cè)的碳原子上，誘導(dǎo)效應(yīng)的結(jié)果，使雙鍵和氯原子的活性大大降低，不飽和程度大幅度下降，從而提高了氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通常已不把氯丁橡膠列入不飽和橡膠的范疇內(nèi)。

(4)氯丁橡膠的性質(zhì)、性能 

氯丁橡膠為淺黃色乃至褐色的彈性體，密度較大，為1.23g/cm³，能溶于甲苯、氯代烴、丁酮等溶劑中，在某些酯類(如乙酸乙酯)中可溶，但溶解度較小，不溶于脂肪烴、乙醇和丙酮。

CR的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了氯丁橡膠在具有良好的綜合物理機(jī)械性能的前提下，還具有耐熱，耐臭氧、耐天候老化，耐燃，耐油，黏合性好等特性，所以它被稱為是多功能橡膠。

①由于氯丁橡膠有較強(qiáng)的結(jié)晶性，自補(bǔ)強(qiáng)性大，分子間作用力大，在外力作用下分子間不易產(chǎn)生滑脫，因此氯丁橡膠有與天然橡膠相近的物理機(jī)械性能。其純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率甚至還高于天然橡膠，炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率則接近于天然橡膠(見表1-10。其他物理機(jī)械性能也很好，如回彈性、抗撕裂性僅次于天然橡膠，而優(yōu)于一般合成橡膠，并有接近于天然橡膠的耐磨性。   

表1-10氯丁橡膠與天然橡膠、丁苯橡膠性能對(duì)比

②由于氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，因此有很好的耐熱、耐臭氧、耐天候老化性能。其耐熱性與丁腈橡膠相當(dāng)，能在150℃下短期使用，在90～110℃下能使用四個(gè)月之久。耐臭氧，耐天候老化性僅次于乙丙橡膠和丁基橡膠，而大大優(yōu)于通用型橡膠。此外，氯丁橡膠的耐化學(xué)腐蝕性、耐水性優(yōu)于天然橡膠和丁苯橡膠，但對(duì)氧化性物質(zhì)的抗耐性差。

③由于氯丁橡膠具有較強(qiáng)的極性，因此氯丁橡膠的耐油、耐非極性溶劑性好，僅次于丁腈橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠。除芳香烴和鹵代烴油類外，在其他非極性溶劑中都很穩(wěn)定，其硫化膠只有微小溶脹。

④由于氯丁橡膠的結(jié)構(gòu)緊密，因此氣密性好，通用橡膠中僅次于丁基橡膠，比天然橡膠的氣密性大。

⑤由于氯丁橡膠在燃燒時(shí)放出氯化氫，起阻燃作用，因此遇火時(shí)雖可燃燒，但切斷火源即自行熄滅。氯丁橡膠的耐延燃性在通用橡膠中是最好的。

⑥氯丁橡膠的黏接性好，因而被廣泛用作膠黏劑。氯丁橡膠系膠黏劑占合成橡膠類膠黏劑的80％。其特點(diǎn)是黏接強(qiáng)度高，適用范圍廣，耐老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕，具有彈性，使用簡(jiǎn)便，一般無需硫化。

⑦由于氯丁橡膠分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和極性，內(nèi)聚力較大，限制分子的熱運(yùn)動(dòng)，特別在低溫下熱運(yùn)動(dòng)更困難。因此，因低溫結(jié)晶，使橡膠拉伸變形后難于恢復(fù)原狀而失去彈性，甚至發(fā)生脆折現(xiàn)象，耐寒性不好。氯丁橡膠的玻璃化溫度為-40℃，低溫使用范圍一般不超過-30℃。

⑧氯丁橡膠因分子中含有極性氯原子，所以絕緣性差，體積電阻為10¹⁰～10¹²Ω·cm，僅適于600V以內(nèi)的較低壓使用。

⑨由于極性氯原子的存在，使氯丁橡膠在加工時(shí)對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)，當(dāng)塑、混煉溫度超出彈性態(tài)溫度范圍(彈性態(tài)溫度Ｇ型為常溫～71℃，W型為常溫～79℃，而天然橡膠則為常溫～100℃,溫度高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生黏輥現(xiàn)象，造成操作困難，G型氯丁橡膠尤甚。

此外，由于氯丁橡膠的結(jié)晶傾向大，膠料經(jīng)長(zhǎng)期放置后，會(huì)慢慢硬化，致使黏著性下降，造成成型困難，尤其是W型氯丁橡膠。

⑩貯存穩(wěn)定性  氯丁橡膠貯存變質(zhì)是一個(gè)獨(dú)特的問題，在30℃的自然條件下，硫黃調(diào)節(jié)型氯丁橡膠可存放10個(gè)月，非硫調(diào)節(jié)型可存放40個(gè)月。隨存放時(shí)間增長(zhǎng)，生膠變硬、塑性下降、焦燒時(shí)間縮短、加工黏性下降、流動(dòng)性下降、壓出表面不光滑，逐漸失去了加工性。其根本原因在于生膠從線型的α型向支化及交聯(lián)的μ型變化，也就是說生膠的自然存放就產(chǎn)生了自發(fā)的交聯(lián)。交聯(lián)到一定程度，橡膠完全失去加工性，即是到了生膠的存放期。

其防止的辦法應(yīng)該是精制氯丁二烯并在惰性氣體中貯存及聚合，嚴(yán)格控制聚合轉(zhuǎn)化率，加入防老劑，生膠貯存溫度低一些，盡量減少熱歷史。

   ⑾一般加工性能  氯丁橡膠的加工性能主要決定于未硫化膠的黏彈行

為，其黏彈性隨溫度的變化如表1－11所示。未硫化氯丁橡膠的彈性狀態(tài)在

室溫至79℃間，而天然橡膠在室溫到100℃間。氯丁橡膠黏流態(tài)在93℃以

上，而天然橡膠在約135℃以上。硫黃調(diào)節(jié)型氯丁橡膠用低溫塑煉可取得可

塑性，但非硫調(diào)節(jié)型的塑煉作用不大。氯丁橡膠的煉膠溫度應(yīng)比天然橡膠低，

否則剪切力不夠，配合劑分散不開。但氯丁橡膠煉膠生熱高，所以要注意冷

卻，加MgO時(shí)溫度約50℃為宜，如溫度太低MgO易結(jié)塊。氯丁橡膠煉膠

易黏輥，加一些如石蠟、凡士林等潤(rùn)滑劑有助于解決。硫化劑、ZnO及促進(jìn)

劑應(yīng)在混煉后期加入，若在密煉機(jī)加入，排料溫度應(yīng)在105～110℃。氯丁

橡膠最宜硫化溫度為150℃，但因它硫化不返原，所以可以采用170~230℃

的高溫硫化、高溫連續(xù)硫化，如加熱室硫化、高壓蒸氣硫化、流體床硫化、

固體滾動(dòng)床硫化等。

表1-11氯丁橡膠不同溫度下的狀態(tài)

⑿氯丁橡膠與其他橡膠的并用  氯丁橡膠可以與天然橡膠并用改進(jìn)加工性能、提高黏接強(qiáng)度以及改善耐屈撓和耐撕裂性能；氯丁橡膠與丁苯橡膠并用可以降低成本，提高耐低溫性能，但是耐臭氧性能、耐油性、耐候性隨之降低，因此需要加入抗臭氧劑，硫化體系采用無硫和硫黃硫化體系；氯丁橡膠與丁腈橡膠并用，可以提高耐油性，改進(jìn)黏輥性，便于壓延和壓出成型；為了改進(jìn)氯丁橡膠的黏輥性能，提高壓延壓出的工藝性能，可以采用氯丁橡膠與順丁橡膠并用，同時(shí)彈性、耐磨性和壓縮生熱可以得到改善，但耐油性、抗臭氧性和強(qiáng)度降低；為了進(jìn)一步的提高氯丁橡膠的抗臭氧性能可以將氯丁橡膠與乙丙橡膠并用，同時(shí)可以改善耐熱性能。

可用來制造輪胎胎側(cè)、耐熱運(yùn)輸帶、耐油及耐化學(xué)腐蝕的膠管、容器襯里、墊圈、膠輥、膠板，汽車和拖拉機(jī)配件，電線、電纜包皮膠，門窗密封膠條，橡膠水壩，公路填縫材料、建筑密封膠條，建筑防水片材、某些阻燃橡膠制品及膠黏劑等。