聚丁二烯橡胶

聚丁二烯橡胶（Butadiene Rubber, BR）是以1,3-丁二烯为单体，通过乳液聚合和溶液聚合而制得的一种通用合成橡胶。1956年，美国首先合成高顺式丁二烯橡胶，我国于1967年实现顺丁橡胶的工业化生产。在合成橡胶中，聚丁二烯橡胶的产量和消耗量仅次于丁苯橡胶，居第二位。

结构

有顺式1,4-结构（97%），反式1,4-结构（1%）和1,2-结构（2%）。工业常用的聚丁二烯弹性体是上述几种结构的无规共聚物。聚丁二烯橡胶的玻璃化温度Tg决定于分子中所含的乙烯基的量。顺式：Tg=-105 ℃, 1,2结构的Tg=-15 ℃，随1,2-结构含量的增大，分子链柔性下降，Tg升高。

聚丁二烯橡胶中顺、反1,4-结构，全同、间同1,2-结构都能结晶，结晶温度低，如顺式的结晶温度为3 ℃，结晶最快的温度为-40 ℃；结晶能力比NR差，自补强性比NR低很多。顺式含量越高，补强性越好；结晶对应变的敏感性比NR低，而对温度的敏感性较高。所以BR需要用炭黑进行补强。

溶聚BR分子量分布窄，一般分布系数为2～4，支化和凝胶少，加工性能差。乳聚BR分子量分布宽，支化和凝胶也较多，加工性能好。

性能

弹性好，耐寒性好，弹性和耐磨性在通用胶中是最好的（Tg=-105 ℃）；滞后损失小、动态生热低，在通用胶中是最好的，大部分用于轮胎行业。耐磨性和耐屈挠性优异；拉伸强度和撕裂强度低；纯胶硫化胶的拉伸强度低，只有1～2 MPa，补强硫化胶的拉伸强度可达17～25 MPa。抗湿滑性差、耐刺穿及黏着性差；BR的冷流性大（生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象）；BR的老化性能比NR好，主要以交联为主。

聚合

聚丁二烯橡胶的聚合方法有自由基乳液聚合法、阴离子聚合法和配位聚合法。

自由基乳液聚合：典型的乳液体系含水、单体、引发剂和乳化剂（皂）。常用引发剂有：过硫酸钾、过氧化二苯甲酰、对异丙苯过氧化氢和偶氮二异丁腈。调节剂为硫醇，主要起链转移作用，可调节分子量。乳液聚合不能得到结构规整的聚丁二烯。例如，丁二烯于5～50 ℃进行乳液聚合，所得聚合物的微观结构如下：顺式-1,4占13%～19%；反式-1,4占69%～62%; 1,2结构占17%～19%。

阴离子聚合：最老的方法是用钠作催化剂，德国和苏联都生产过丁钠橡胶，美国用丁基锂生产聚丁二烯。由于用烷基锂容易控制引发过程，可以广泛用来研究丁二烯的阴离子聚合。用金属锂或丁基锂在烃类溶剂中聚合得到的聚丁二烯中，顺式-1,4结构含量约为35%，可用于生产低顺丁橡胶，而在四氢呋喃溶液中主要形成1,2结构。

配位聚合：用齐格勒-纳塔催化剂可合成出不同立体结构的聚丁二烯。工业上重要的催化剂有四种：钛、钴、镍和稀土催化剂体系。配位聚合生产通常采用连续式溶液聚合。

应用

①轮胎。

聚丁二烯橡胶的优点使其用作汽车轮胎十分适宜，主要表现在可提高胎面胶的耐磨性、耐沟裂性（花纹沟），以及提高胎侧胶的耐屈挠龟裂性（对变形较大的子午胎胎体及胎侧，耐屈挠龟裂性能尤为重要）。同时由于聚丁二烯橡胶与其他通用橡胶的相容性及对油和补强剂的混合性好，所以通过与其他橡胶并用，且选择适当的硫化体系及补强体系，可弥补、克服或改进聚丁二烯橡胶在拉伸强度、抗湿滑性、崩花掉块及加工性方面所存在的不足。聚丁二烯橡胶在轮胎方面的耗用量占80%以上，主要用在胎面胶和胎侧胶中。由于聚丁二烯橡胶的玻璃化温度低，弹性高，因此在湿路面上的牵引力较低，在掺用聚丁二烯橡胶的胶料中，适当增加炭黑和油的用量可改善胶料的抗湿滑性能。

②力车胎。

力车胎掺用聚丁二烯橡胶后，在实际使用中胎面不崩花掉块，磨面光滑，耐磨性及胎侧耐老化龟裂性能均优于天然橡胶。

③制鞋。

聚丁二烯橡胶在制鞋业的应用占有很高的比例，主要应用于制造鞋底，掺有聚丁二烯橡胶的鞋底可延长胶鞋寿命。

④输送带覆盖胶。

在普通输送带覆盖胶中掺用聚丁二烯橡胶，可以生产出物理机械性能达到国家标准的普通输送带，使用寿命比较长。聚丁二烯橡胶与高压聚乙烯（PE）并用也可制得性能较好的输送带覆盖胶。该制品在使用过程中不掉块，寿命延长，且可节约生胶、降低成本。

⑤电线绝缘胶料。

聚丁二烯橡胶在电线绝缘胶料中代替丁苯橡胶，可降低胶料吸水率、提高绝缘性能。

⑥胶管。

吸引胶管中的内、中、外层胶中均可掺用聚丁二烯橡胶，在合适的配方条件下可以制得性能很好的吸引胶管，经抽真空及负荷试验，均可达到较高水平。输水和输气胶管主要要求外管具有耐老化、耐磨和一定的强撕性能。采用天然橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯橡胶按合适的比例并用胶料制得的胶管外层胶可延长使用寿命，降低成本。

⑦体育用品。

用聚丁二烯橡胶生产的体育用品具有弹性好、不易老化等特点。

⑧胶布。

在胶布中采用30份聚丁二烯橡胶代替30份天然橡胶，可改善胶料的弹性、永久变形等性能。