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丁苯橡胶(SBR)
丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯的共聚物。当丁二烯与苯乙烯进行共聚合时,控制共聚物的组成比,则可获得由塑料到橡胶的各种不同性能的产物。以丁二烯为其主要成份时为橡胶状产物,即丁苯橡胶。自1993年德国法本公司(I·G·Farbe)首先取得了制造乳聚丁苯橡胶(当时商品名为Buna S)的专利,并在1937年实现工业化生产以来,发展甚为迅速,已有颇多改进,生产技术日臻完善。由于其性能与xx橡胶比较接近,并能和xx橡胶混用,价格亦较低廉,故长期以来一直是主要的通用合成橡胶品种,其产量居于合成橡胶中的xx。现今生产丁苯橡胶的国家很多,几乎只要是生产合成橡胶的国家,都生产有这一品种,如我国生产的丁苯—10、丁苯—30,苏联的CKC,西德的Buna—S美国的SBR,英国的INTOR等均为此类橡胶。丁苯—10有很好的耐寒性,丁苯—30则具有良好的耐磨性。丁苯橡胶为非极性聚合物,故不耐油。
一、丁苯橡胶的种类
{zx0}工业化的丁苯橡胶是乳液聚合丁苯橡胶,其反应是按游离基型聚合反应历程进行的。乳液聚合法现今仍然是生产丁苯橡胶的主要方法。较早采用的聚合温度约为50℃,后来经地过不断改进,出现了在5℃或更低温度下进行共聚合反应的低温共聚丁苯橡胶、加油丁苯橡胶、加炭黑丁苯橡胶,以及加炭黑—加油丁苯橡胶等,这些均属于一般用途的丁苯橡胶,后因工业技术的发展又出现了一些特殊用不着途的品种,如羧基丁苯橡胶、液体丁苯橡胶等。60年代以来还了溶液聚合丁苯橡胶、溶液丁苯橡胶是用金属锂或烷基锂等锂系催化剂,按离子型 反应历程,在烃类溶剂中进行聚合而制得的。在锂系催化剂中现今使用的主要还是廉价易得的正丁基锂。现将乳液聚合丁苯橡胶的一般品种和溶液橡胶简介如下:
1.乳液聚合丁苯橡胶
由于乳液聚合法生产操作较为简便,产品性能亦能适应多方面的要求,故仍为生产丁苯橡胶的主要工业方法。丁二烯与苯乙烯的共聚反应可用下式表示:
nCH2=CH—CH=CH2+MCH2=CH
[CH2—CH= CH2 ]x[CH2—CH]y[ CH2—CH]z
]
CH
CH2
丁苯橡胶通过臭氧化及过氧化氢分解,能得到甲酸、丁二酸、苯基已二酸、二苯基辛二酸等,可以推知,在丁苯橡胶大分子内既有丁二烯链节和苯乙烯链节的正常间隔,也有二个苯乙烯连续键连的结构。苯乙烯与丁二烯的排列方式是无规的。丁二烯部分的微观结构也不具有立规性。由于其结构不规则性,故没有结晶的特性。共聚物中丁二烯的键合有反式—1.4结构、顺式—1.4结构、反式—1.2结构、和其它结构存在,而以1.4结构所占比例{zd0},各结构的比例与聚合条件有关。表一为高温(50℃)与低温(5℃)乳液聚合丁苯橡胶的结构差别。
表一 聚合温度对丁苯橡胶结构的影响
高温共聚丁苯橡胶与低温共聚丁苯橡胶相比较,高温共聚丁苯橡胶反式结构含量较低,但其聚合度也较低,凝胶含量较大;低温共聚丁苯橡胶反式结构含量较高,但其分子量分布较窄,几乎没有凝胶,故其物理机械性能比高温共聚丁苯橡胶为好。如果仅从反式结构的含量来看,则反式结构含量越高,变形时生热也越大,弹性也会有所降低,而抗张强度则会有所提高。