Structure Regulation of Chlorinated Trans-1，4-butadiene-co-isoprene Rubber

doi:10.7503/cjcu20250184

Abstract

Abstract:

The structure of trans butadiene-isoprene copolymer rubber（TBIR） involved in chlorination reaction is complex， and its derivative， chlorinated trans-1，4-poly（butadiene-co-isoprene） rubber（CTBIR）， achieves rubber elasticity and polarity mainly depending on its double bond and allyl chloride structures. This article aims to regulate the double bond and allyl chloride structure in CTBIR by controlling the chlorination reaction conditions， such as chlorination time， temperature， chlorine gas introduction methods， free radical scavengers， and UV irradiation. A high initial reaction temperature preserves the double bond content in CTBIR while reducing its chlorine content. The method of circulating chlorine gas facilitates achieving high chlorine content while maintaining high double bond content. The adding of 2,2,6,6-tetramethylpiperidyl-1-oxyl(TEMPO） is beneficial for maintaining the double bond content in CTBIR. The allyl chloride structure in CTBIR can be regulated by reaction temperature， reaction time and the addition of TEMPO. Regulating the structure of chlorination product provides a basis for the halogenation reaction of rubber. The regulation of halogenation products can provide the selection of reaction sites for the subsequent structural modification of CTBIR.

Key words: Chlorination, Trans-1, 4-poly（butadiene-co-isoprene）rubber, Allyl chlorine, Structure regulation, Molecular weight

CLC Number:

O631

TrendMD:

XING Yuhang, WANG Li, ZHAO Jiruo, SHAO Huafeng, HE Aihua. Structure Regulation of Chlorinated Trans-1，4-butadiene-co-isoprene Rubber[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(12): 20250184.

Figures/Tables 14

References 22

[1]	Shao H. F.， Ren S. T.， Wang R. G.， He A. H.， Polymer， 2020， 186， 122015
[2]	Li W. T.， Nie H. R.， Shao H. F.， Ren H. C.， He A. H.， Polymer， 2018， 156， 148—161
[3]	Liu X. Y.， Li W. T.， Niu Q. T.， Wang R. G.， He A. H.， Polymer， 2018， 140， 255—268
[4]	Qian Z. H.， Wang S.， Zong X.， Cai L.， He A. H.， Chem. J. Chinese Universities， 2023， 44（8）， 20230023
	钱浙濠，王硕，宗鑫，蔡磊，贺爱华. 高等学校化学学报， 2023， 44（8）， 20230023
[5]	Wu Y. F.， Li H. Y.， Cai L.， He A. H.， Chem. J. Chinese Universities， 2020， 41（3）， 565—571
	武营飞，李洪昱，蔡磊，贺爱华. 高等学校化学学报， 2020， 41（3）， 565—571
[6]	Guo Q. R.， Shao H. F.， He A. H.， Chem. J. Chinese Universities， 2020， 41（4）， 789—794
	国钦瑞，邵华锋，贺爱华. 高等学校化学学报， 2020， 41（4）， 789—794
[7]	Wang H.， Zhang X. P.， Nie H. R.， Wang R. G.， He A. H.， Compos. Part A⁃Appl. S.， 2019， 116， 197—205
[8]	Wang H.， Song L. Y.， Ma Y. S.， Wang R. G.， He A. H.， Acta Polym. Sin.， 2018， 3， 419—428
[9]	Wang H.， Zou C.， He A. H.， Acta Polym. Sin.， 2015， 12， 1387—1395
[10]	Luo S. F.， Zhao Y. J.， Wang S.， Zhou R. C.， Yang X.， He A. H.， Chem. J. Chinese Universities， 2025， 46（8）， 20250067
	罗淑芳，赵远进，王硕，周润川，杨霞，贺爱华. 高等学校化学学报， 2025， 46（8）， 20250067
[11]	Radabutra S.， Thanawan S.， Amornsakchai T.， Eur. Polym. J.， 2009， 45（7）， 2017—2022
[12]	Cao R. W.， Zhao X. Y.， Zhao X. Y.， Wu X. H.， Li X. L.， Zhang L. Q.， Ind. Eng. Chem. Res.， 2019， 58（36）， 16645—16653
[13]	Xue X. H.， Liu Y. F.， Han X. P.， Li G.， Wang Z. Y.， J. Wuhan Univ. Technol.， 2019， 34（1）， 201—206
[14]	Vitiello R.， Tesser R.， Turco R.， Santacesaria E.， Compagnone G.， Di Serio M.， Int. J. Polym. Anal. Charact.， 2017， 22（4）， 348—360
[15]	Nihmath A.， Ramesan M.T.， Polym. Adv. Technol.， 2018， 29（8）， 2165—2173
[16]	Yang L.， Wang J. C.， Luo L. Z.， Li S. F.， Zhao J. R.， Feng Y.， J. Appl. Polym. Sci.， 2018， 135（48）， 46880
[17]	Tuampoemsab S.， Nimpaiboon A.， Sakdapipanich J. T.， Polym. Test.， 2015， 43， 21—26
[18]	Eskina M. V.， Khachaturov A. S.， Krentsel L. B.， Litmanovich A. D.， Eur. Polym. J.， 1990， 26（2）， 181—188
[19]	Lenko D.， Schlogl S.， Kramer R.， Kern W.， Schaller R.， Holzner A.， Macromolecular Symposia， 2012， 311（1）， 9—17
[20]	Song X. P.， Wang L.， Shao H. F.， Zhao J. R.， He A. H.， Polym. Eng. Sci.， 2025， 65（3）， 1530—1539
[21]	Brame E. G.， J. Polym. Sci. Pol. Chem.， 1971， 9（7）， 2051—2061
[22]	Novak I.， Harrison L. J.， J. Org. Chem.， 2004， 69（22）， 7628—7634

Initial reaction temperature/℃	Time/s	Mass fraction of chlorine（%）	Molar fraction of double bond（%）
3	60	12.1	29.8
24	60	9.0	52.3
100	60	7.7	54.6
24	70	11.8	51.4

Initial reaction temperature/℃	Time/s	Mass fraction of chlorine（%）	Molar fraction of double bond（%）
3	60	12.1	29.8
24	60	9.0	52.3
100	60	7.7	54.6
24	70	11.8	51.4

Chlorine passing mode	Reaction temperature_max/℃	Molar fraction of double bond（%）	Mass fraction of chlorine（%）
Cyclic	28	18.8	35.4
Continuous	72	9.15	35.8

Chlorine passing mode	Reaction temperature_max/℃	Molar fraction of double bond（%）	Mass fraction of chlorine（%）
Cyclic	28	18.8	35.4
Continuous	72	9.15	35.8

m（TEMPO）/m（TBIR）	Molar fraction of double bond（%）	Mass fraction of chlorine（%）	Reaction temperature/℃
0	9.15	35.8	72
1.25∶1	31.5	36.4	78