前言
聚硫橡胶(Polysulfide Rubber)是国内外广泛应用的一类合成橡胶品种，最早由美国J.C.Patrick等人研究制备并申请了专利。聚硫橡胶是分子主链上含有多硫键-[R-Sx]n‒ 、分子链末端含有活泼的硫醇端基[-SH]的特种合成橡胶，自1929年由美国Thiokol Chemical公司实现工业化生产以来，凭借其独特的分子结构和性能优势，在建筑、航空、航天、船舶、汽车等领域展现出不可替代的应用价值。
聚硫橡胶的合成，是以二氯化合物和多硫化钠水溶液为基本原料，加入交联剂、分散剂及其他助剂，经缩聚反应而制备，制备工序主要有缩聚、水洗、裂解、凝聚、干燥等。可用作聚硫橡胶的原料的多硫化钠主要有四硫化钠和二硫化钠。四硫化钠的活性强，易与二氯化合物发生缩聚而生成更复杂的硫桥结构，因此国内普遍采用以四硫化钠为原料的生产工艺。相比以四硫化钠为原料合成聚硫橡胶的生产工艺，以二硫化钠为原料合成液体聚硫橡胶的反应过程更加温和可控，原料的利用率高，污染物的排放少，产品的批次稳定性好，因此生产工艺具有明显的优势。同时，虽然二硫化钠聚硫橡胶的初始力学性能偏低，但聚硫材料的力学性能的老化曲线平缓，材料的可靠性较好。
合成步骤
按配方的规定用量，将二硫化钠溶液加入反应瓶中，搅拌下升温至规定温度，加入定量的氢氧化钠溶液。混合均匀后，加入定量的氯化镁溶液，继续升温至规定温度，加入二氯乙基缩甲醛和交联剂的混合物, 按规定的温度和时间进行反应。将反应物放至烧杯中，水洗至中性。将水洗到中性的胶乳倒入反应瓶中，搅拌下升温至规定温度，加入定量的亚硫酸钠溶液，按规定的温度和时间进行反应，然后加入定量的硫氢化钠溶液，进行规定时间的反应，得到裂解的胶乳。向裂解物料中加入稀硫酸进行酸化，至液态聚硫橡胶完全凝聚，将液态聚硫橡胶水洗至中性，真空干燥，即得到聚硫橡胶成品。
二硫化钠聚硫橡胶的聚合工艺条件为：反应温度为95~100℃，反应时间为4h，搅拌速度为380r•min-1，使用拉开粉为助分散剂，聚硫橡胶的性能指标可达到使用要求。
FITR表征
对二硫化钠聚硫橡胶进行了红外光谱表征，结果见下图。由图可知，2920cm-1和2869cm-1出现了亚甲基的C-H伸缩振动峰。1700 cm-1~1750cm-1C=O 键的伸缩振动峰不明显，硫化后C=C键的峰强度降低，可能是交联网络掩盖了特征峰。1465cm-1和1410cm-1出现了亚甲基的弯曲振动峰；949cm-1、1196cm-1、1112cm-1、1072cm-1、1028cm-1出现了C-O-C的伸缩振动峰。790cm-1、726cm-1、620cm-1出现了C-S键的伸缩振动峰，但峰型较弱，可能被其他强峰(如C-O、C-H)掩盖。600cm-1以下代表S-S键的吸收峰不明显。
应用
王璇等人以液体聚硫橡胶(LPR)为芯材、聚苯乙烯(PS)为囊壁,采用溶剂蒸发法制备了LPR@PS微胶囊。通过对制约微球热力学稳态因素与动力学因素的调整制备了具有不同粒径大小、壳厚、表面形貌及结构的聚硫橡胶微胶囊,考察了乳化剂种类和用量、芯壁质量比、搅拌速率、油水体积比以及温度与溶剂对液体聚硫橡胶包覆效果的影响。采用红外光谱、光学显微镜、扫描电镜等手段对微胶囊的结构和形貌进行了表征,通过硫醇基含量分析方法测定了微胶囊中液体聚硫橡胶的相对含量。实验结果表明,以1％的十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,芯壁质量比为4∶10,在20℃条件下以500r/min的速率搅拌18h后可获得表面光滑、颗粒均匀、包覆膜完整的理想形貌的微胶囊,平均粒径为35.82μm。该条件制备的聚硫橡胶微胶囊中液体聚硫橡胶含量为28.44％,聚硫橡胶的包覆率为88.73％,聚硫橡胶密度下降19.86％。为新一代微胶囊基聚硫橡胶密封材料的研发与工业应用提供了新思路与技术支持。
参考文献
[1] 王卓,焦博,王茹,等. 二硫化钠聚硫橡胶的合成与性能分析[J]. 化工技术与开发,2025,54(10):88-92,40. DOI:10.3969/j.issn.1671-9905.2025.10.016.
[2] 王璇,杨杰,白云龙,等. 基于溶剂蒸发法的聚硫橡胶微胶囊的制备[J]. 高分子材料科学与工程,2024,40(10):1-10. DOI:10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0197.