2.4 顺丁橡胶
2.4.1 BR是什么
顺丁橡胶（butadiene rubber，BR），是顺式-1，4-聚丁二烯（cis-1，4-polybutadiene）橡胶的简称，它是由丁二烯（butadiene）单体在催化剂作用下通过溶液聚合制得的有规立构橡胶。图2-13为国产BR 9000。
图2-13 国产顺丁橡胶（BR 9000）
2.4.2 BR的分类品种
丁二烯单体在聚合反应中可能生成顺式-1，4、反式-1，4以及1，2等三种结构。这三种结构的比例会因催化剂类型和反应条件的不同而有所区别。表2-6概括了不同催化剂类型制得的有价值的典型聚丁二烯橡胶的结构。
表2-6 聚丁二烯橡胶的结构
从表2-6可以看出，采用钛型、钴型、镍型等定向催化剂时，聚合物的顺式-1，4结构含量一般可控制在90%以上，称为有规立构橡胶，有较优异的性能。聚合物性能与顺式-1，4结构含量的关系归纳于表2-7中。
表2-7 聚丁二烯橡胶性能与顺式-1，4结构含量的关系
聚丁二烯橡胶按照顺式-1，4结构含量的不同，可分为高顺式（顺式含量96%～98%）、中顺式（顺式含量90%～95%）和低顺式（顺式含量40%以下）三种类型。
高顺式聚丁二烯橡胶的力学性能接近于NR，某些性能还超过了NR。因此，目前各国都以生产高顺式聚丁二烯橡胶为主；低顺式聚丁二烯橡胶中含有较多的乙烯基（即1，2结构），它具有较好的综合平衡性能，并克服了高顺式聚丁二烯橡胶的抗湿滑性差的缺点，最适宜制造轮胎，目前正在发展中；中顺式聚丁二烯橡胶，由于力学性能和加工性能都不及高顺式聚丁二烯橡胶，故趋于淘汰。
2.4.3 BR的结构特点
顺丁橡胶（BR），即高顺式聚丁二烯橡胶的结构为：
BR有着与NR非常相似的分子构型，只是在丁二烯链节中，双键一端的碳原子上少了甲基取代基。因此，BR的分子结构规整，可结晶，同时无极性，分子间作用力小，分子链非常柔顺；每个链节中存在一个双键，是高不饱和橡胶，无侧甲基的推电子作用，双键活性低于NR；除此之外，BR平均分子量较低，分子量分布较窄。
2.4.4 BR的性能
2.4.4.1 BR的物理性质
BR是无色或浅色弹性体，密度为0.910g/cm3，如图2-14所示。
图2-14 BR的外观特点
2.4.4.2 BR的使用性能
①由于BR分子链非常柔顺，分子量分布较窄，因此具有比NR还要高的回弹性，其弹性是通用橡胶中最好的，同时，滞后损失小，动态生热低；此外，还具有极好的耐寒性（玻璃化转变温度为-105℃），是通用橡胶中耐低温性能最好的胶种。
②由于BR分子间作用力小，分子链非常柔顺，分子链段的运动性强，所以BR虽属结晶型橡胶，但在室温下仅稍有结晶性，只有拉伸到300%～400%的状态下或冷却到-30℃以下，结晶才显著增加。因此，在通常的使用条件下，BR无自补强性，其纯胶硫化胶的拉伸强度低，仅有1～10MPa。通常需经炭黑补强后才有使用价值（炭黑补强硫化胶的拉伸强度可达17～25MPa）。此外，BR的撕裂强度也较低，特别在使用过程中，胶料会因老化而变硬脆，弹性和伸长率下降，导致其出现裂口后的抗裂口展开性尤差。
③由于BR分子的结构规整性好、无侧基、摩擦系数小，所以耐磨性突出，优于NR和SBR，但也导致抗湿滑性差。
④由于BR分子链非常柔顺，因而耐屈挠性能优异，表现为制品的耐动态裂口生成速度较慢。
⑤由于BR是非极性橡胶，同时因分子链柔性好使分子间空隙较多，因此BR的耐油、耐溶剂性差。
⑥由于BR是高不饱和橡胶，易发生老化，因其双键的化学活性比NR稍低，故耐热氧老化性能比NR稍好。
除上述之外，BR还具有易燃、绝缘性好的一些特性。
2.4.4.3 BR的加工性能
①由于BR分子链非常柔顺，在机械力作用下胶料的内应力易于重新分配，以柔克刚，且分子量分布较窄，分子间作用力较小，因此加工性能较差。表现为：开炼机加工时，塑性不易获得，辊温稍高就会产生脱辊现象（这是由于BR的拉伸结晶熔点为65℃左右，超过其熔点温度，结晶消失，片胶会因缺乏强韧性而脱辊）；成型贴合时，自黏性差。
②由于BR分子链柔性好，湿润能力强，因此可比SBR和NR填充更多的补强填料和操作油，即柔软多炭，从而有利于降低胶料成本。
③由于BR是非极性橡胶，分子间作用力较小，且由于分子量较低，分子量分布较窄，缺少分子量非常大的级分，分子链间的物理缠结点少，故胶料储存时具有冷流性，但硫化时的流动性好，特别适于注射成型。
④由于BR是高不饱和橡胶，易使用硫黄硫化，硫化反应速率较NR慢，介于NR和丁苯橡胶之间。
2.4.5 BR的应用
利用BR上述性能的优点，特别是优异的弹性、耐磨性、耐寒性以及生热低，广泛地用于轮胎制造。所制出的轮胎胎面，在苛刻的行驶条件下，如高速、路面差、气温很低时，可以显著地改善耐磨耗性能，提高轮胎使用寿命。BR还可以用来制造其他耐磨制品，如胶鞋、胶管、胶带、胶辊等，以及各种耐寒性要求较高的制品。
BR性能上的缺点，诸如抗湿滑性差、撕裂强度低、抗裂口展开性差、加工困难、冷流性大等，可以通过与其他橡胶并用以及通过配方和工艺的改进而得到改善。
由于制造BR的原料来源丰富，价格低廉，以及BR的优异性能，致使BR的产量和耗量上仅次于SBR，为第二大合成橡胶。