研发历史

　　聚异戊二烯橡胶简称异戊橡胶，其发展史起源于对天然橡胶的研究，而异戊橡胶的工业化则是在其单体和Ziegler型催化剂有了确实保证之后才实现的。20世纪80年代以后，由于国际环境进一步趋向缓和，天然橡胶生产稳定增长；加之人工合成的聚异戊二烯橡胶的综合性能始终不及天然橡胶，而且受到单体来源、生产成本的制约，因而除前苏联外的其他一些国家纷纷终止了聚异戊二烯橡胶的生产，目前仅有美国、日本少量生产聚异戊二烯橡胶。但从长远和发展的观点看，聚异戊二烯橡胶仍是一个值得关注的合成橡胶品种。

　　生产规模

　　聚异戊二烯橡胶(IR)有人造天然橡胶之称。不少国家尤其是前苏联在特定的条件下曾大力开发生产这个品种，全球年生产能力最高时达l.5Mt左右。1988年，前苏联合成橡胶产量创历史最高记录，达到2.4Mt，其中聚异戊二烯橡胶位居榜首，为987kt。此后虽然合成橡胶年产量急剧下降，但聚异戊二烯橡胶仍占有40％左右的份额。

　　生产技术

　　顺式－1，4－聚异戊二烯橡胶，也称作合成天然橡胶。它具有与天然橡胶相似的化学组成、立体结构和力学性能，因此它是一种综合性能好的通用合成橡胶。但天然橡胶和异戊橡胶微观结构还是有所差别，天然橡胶的顺式－1，4－结构含量较大，高达98％以上；用Ziegler型催化剂制备的异戊橡胶，其顺式－1，4－结构含量97％；使用锂型催化剂的异戊橡胶的顺式含量更低，约为92％；采用三氯化钒／烷基铝化催化剂制得的反式聚异戊橡胶，其反式－1，4－结构含量为98％。天然橡胶的主体规整度高，结晶性好；异戊橡胶结晶性能低于天然橡胶，这种结晶性是影响异戊橡胶未硫化胶加工性能和硫化胶性能的一个因素。

　　橡胶的相对分子质量及相对分子质量分布对其加工特性和硫化胶性能有很大影响。异戊橡胶的相对分子质量及相对分子质量分布会因催化剂的种类、聚合条件等的不同而变。采用锂型催化剂聚合，可通过控制催化剂用量来随意调节聚合物的相对分子质量。实际上，为保证橡胶的力学性能，一般产品均具有相当高的相对分子质量。用锂型催化剂聚合的异戊橡胶，其数均相对分子质量为250万，但顺式含量为92％。采用Ziegler钛型催化剂的异戊橡胶，顺式－1，4－结构含量为97％，其数均相对分子质量约为40 万－70万，相对分子质量较低，相对分子质量分布较宽，较易结晶。我国研制的以稀土化合物为主催化剂聚合的异戊橡胶，顺式含量约在94％左右。采用AlEt3－VCl4之类的Ziegler型催化剂，就可以得到反式－1，4－结构的聚异戊二烯橡胶，它相当于天然橡胶中的Gutta-perch(杜仲)橡胶，在室温下就有很高的结晶性。

　　产品应用

　　与天然橡胶相比，异戊橡胶的特点是质量均一，纯度高。天然橡胶质量因产地、胶园及割胶季节等的不同而参差不齐，并且还会含有非橡胶成分，混入尘土及异物。此外，异戊橡胶的门尼粘度、胶色、硫化速度均比较稳定。塑炼时间短，混炼加工简便。异戊橡胶没有必要像天然橡胶那样进行预塑炼，可以节省时间，并减小电力消耗。颜色浅，经烟熏干燥的天然橡胶为茶褐色，其色调不均，往往深浅不一。白绉片也是略带颜色；异戊橡胶一般近于无色透明，适用于浅色配方和医用橡胶制品。

　　研发趋势

　　 目前聚异戊二烯橡胶工业化所用引发剂主要为Al－Ti及稀土体系。合成聚异戊二烯橡胶与天然橡胶在性能上相比，主要是生胶强度较低；此外在粘结强度、定伸模量及耐热氧化性能方面也嫌不足，但聚异戊二烯橡胶的弹性略优于天然橡胶。为此，俄罗斯一直致力于聚异戊二烯橡胶化学改性的研究，传统的业已在工业上应用的方法是以对亚硝基二苯胺(p-NDA)为改性剂，虽然改性后的生胶强度接近天然橡胶，但显然带来环境问题。另外，与许多其他橡胶一样，可用马来酸酐改进聚异戊二烯橡胶的粘着性。以后又见专利报道．添加马来酸酐－呋喃树脂的加成物，可改进聚异戊二烯橡胶的动态性能及硫化胶的耐热老化性能；在Al～Ti引发体系中加入苯醌类衍生物活化剂，也可改进物性。为了抑制Al～Ti引发体系作用下有害低聚物的形成，他们研究了采用四氯苯醌改性引发剂的方法。由于残余引发剂对橡胶质量有严重影响，俄罗斯在引发剂的有效脱活和聚台物的稳定化方面也做了大量研究工作。

    俄罗斯在优化聚合及后处理工艺条件方面也一直进行着探索，如改变催化剂溶液与单体物料的混合方式，在聚合体系加入氢气调节分子结构，汽提前加入对亚硝基苯酚以进一步改进弹性等。

    在工业生产方面，原苏联对钛胶CKи-3的生产技术进行了一系列改造，大幅度降低了引发剂耗用量和凝胶含量，延长了聚合釜的运转周期。他们采用含有第二组分给电子体铝钛引发剂低温配制工艺实现了CKи－3生产的更新换代，生产出低凝胶的聚异戊二烯橡胶。夏卡姆斯克合成橡胶厂还在1986～1990年间完成异戊二烯等温聚合的工业试验，提高了聚合物溶液浓度，改善了聚合物性能的均一性。原苏联还采用了一系列自动化控制手段，提高了产品质量，降低了消耗，使每吨胶异戊二烯和引发剂的单耗分别降至1003kg和2.1kg的水平。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（供稿：胡汉杰）     
　　主要参考文献：
　　１．《石油化工技术进展》　　王基铭　袁晴棠　主编　2002年出版
　　２．《功能高分子与新技术》　　何天白　胡汉杰　主编　2001年出版
　　３．《高分子科学技术发展简史》　钱保功　王洛礼　王霞瑜　编著　1994年出版