研發歷史
聚異戊二烯橡膠簡稱異戊橡膠，其發展史起源于對天然橡膠的研究，而異戊橡膠的工業化則是在其單體和Ziegler型催化劑有了確實保證之后才實現的。20世紀80年代以后，由于國際環境進一步趨向緩和，天然橡膠生產穩定增長；加之人工合成的聚異戊二烯橡膠的綜合性能始終不及天然橡膠，而且受到單體來源、生產成本的制約，因而除前蘇聯外的其他一些國家紛紛終止了聚異戊二烯橡膠的生產，目前僅有美國、日本少量生產聚異戊二烯橡膠。但從長遠和發展的觀點看，聚異戊二烯橡膠仍是一個值得關注的合成橡膠品種。
生產規模
聚異戊二烯橡膠(IR)有人造天然橡膠之稱。不少國家尤其是前蘇聯在特定的條件下曾大力開發生產這個品種，全球年生產能力最高時達l.5Mt左右。1988年，前蘇聯合成橡膠產量創歷史最高記錄，達到2.4Mt，其中聚異戊二烯橡膠位居榜首，為987kt。此后雖然合成橡膠年產量急劇下降，但聚異戊二烯橡膠仍占有40％左右的份額。
生產技術
順式－1，4－聚異戊二烯橡膠，也稱作合成天然橡膠。它具有與天然橡膠相似的化學組成、立體結構和力學性能，因此它是一種綜合性能好的通用合成橡膠。但天然橡膠和異戊橡膠微觀結構還是有所差別，天然橡膠的順式－1，4－結構含量較大，高達98％以上；用Ziegler型催化劑制備的異戊橡膠，其順式－1，4－結構含量97％；使用鋰型催化劑的異戊橡膠的順式含量更低，約為92％；采用三氯化釩／烷基鋁化催化劑制得的反式聚異戊橡膠，其反式－1，4－結構含量為98％。天然橡膠的主體規整度高，結晶性好；異戊橡膠結晶性能低于天然橡膠，這種結晶性是影響異戊橡膠未硫化膠加工性能和硫化膠性能的一個因素。
橡膠的相對分子質量及相對分子質量分布對其加工特性和硫化膠性能有很大影響。異戊橡膠的相對分子質量及相對分子質量分布會因催化劑的種類、聚合條件等的不同而變。采用鋰型催化劑聚合，可通過控制催化劑用量來隨意調節聚合物的相對分子質量。實際上，為保證橡膠的力學性能，一般產品均具有相當高的相對分子質量。用鋰型催化劑聚合的異戊橡膠，其數均相對分子質量為250萬，但順式含量為92％。采用Ziegler鈦型催化劑的異戊橡膠，順式－1，4－結構含量為97％，其數均相對分子質量約為40 萬－70萬，相對分子質量較低，相對分子質量分布較寬，較易結晶。我國研制的以稀土化合物為主催化劑聚合的異戊橡膠，順式含量約在94％左右。采用AlEt3－VCl4之類的Ziegler型催化劑，就可以得到反式－1，4－結構的聚異戊二烯橡膠，它相當于天然橡膠中的Gutta-perch(杜仲)橡膠，在室溫下就有很高的結晶性。
產品應用
與天然橡膠相比，異戊橡膠的特點是質量均一，純度高。天然橡膠質量因產地、膠園及割膠季節等的不同而參差不齊，并且還會含有非橡膠成分，混入塵土及異物。此外，異戊橡膠的門尼粘度、膠色、硫化速度均比較穩定。塑煉時間短，混煉加工簡便。異戊橡膠沒有必要像天然橡膠那樣進行預塑煉，可以節省時間，并減小電力消耗。顏色淺，經煙熏干燥的天然橡膠為茶褐色，其色調不均，往往深淺不一。白縐片也是略帶顏色；異戊橡膠一般近于無色透明，適用于淺色配方和醫用橡膠制品。
研發趨勢
目前聚異戊二烯橡膠工業化所用引發劑主要為Al－Ti及稀土體系。合成聚異戊二烯橡膠與天然橡膠在性能上相比，主要是生膠強度較低；此外在粘結強度、定伸模量及耐熱氧化性能方面也嫌不足，但聚異戊二烯橡膠的彈性略優于天然橡膠。為此，俄羅斯一直致力于聚異戊二烯橡膠化學改性的研究，傳統的業已在工業上應用的方法是以對亞硝基二苯胺(p-NDA)為改性劑，雖然改性后的生膠強度接近天然橡膠，但顯然帶來環境問題。另外，與許多其他橡膠一樣，可用馬來酸酐改進聚異戊二烯橡膠的粘著性。以后又見專利報道．添加馬來酸酐－呋喃樹脂的加成物，可改進聚異戊二烯橡膠的動態性能及硫化膠的耐熱老化性能；在Al～Ti引發體系中加入苯醌類衍生物活化劑，也可改進物性。為了抑制Al～Ti引發體系作用下有害低聚物的形成，他們研究了采用四氯苯醌改性引發劑的方法。由于殘余引發劑對橡膠質量有嚴重影響，俄羅斯在引發劑的有效脫活和聚臺物的穩定化方面也做了大量研究工作。
俄羅斯在優化聚合及后處理工藝條件方面也一直進行著探索，如改變催化劑溶液與單體物料的混合方式，在聚合體系加入氫氣調節分子結構，汽提前加入對亞硝基苯酚以進一步改進彈性等。
在工業生產方面，原蘇聯對鈦膠CKи-3的生產技術進行了一系列改造，大幅度降低了引發劑耗用量和凝膠含量，延長了聚合釜的運轉周期。他們采用含有第二組分給電子體鋁鈦引發劑低溫配制工藝實現了CKи－3生產的更新換代，生產出低凝膠的聚異戊二烯橡膠。夏卡姆斯克合成橡膠廠還在1986～1990年間完成異戊二烯等溫聚合的工業試驗，提高了聚合物溶液濃度，改善了聚合物性能的均一性。原蘇聯還采用了一系列自動化控制手段，提高了產品質量，降低了消耗，使每噸膠異戊二烯和引發劑的單耗分別降至1003kg和2.1kg的水平。
（供稿：胡漢杰）
主要參考文獻：
１．《石油化工技術進展》 王基銘 袁晴棠 主編 2002年出版
２．《功能高分子與新技術》 何天白 胡漢杰 主編 2001年出版
３．《高分子科學技術發展簡史》 錢保功 王洛禮 王霞瑜 編著 1994年出版
