丁基橡膠的發(fā)展和應(yīng)用

 

　　1 鹵化丁基橡膠

 

　　鹵化丁基橡膠可分為氯化丁基橡膠和溴化丁基橡膠兩類。丁基橡膠鹵化后除產(chǎn)生額外的交聯(lián)位置外，同時(shí)也增加了雙鍵的反應(yīng)性。鹵化丁基橡膠除保留了丁基橡膠的低透氣性、高減震性、耐老化性、耐候性、耐臭氧性和耐化學(xué)性等特性外，還增加了普通丁基橡膠所不具備的以下特性：硫化速度快、與天然橡膠和丁苯橡膠相容性好、與天然橡膠和丁苯橡膠的粘合性改善、可單獨(dú)用氧化鋅硫化、有更好的耐熱性，以鹵化丁基橡膠內(nèi)胎代替NR 內(nèi)胎其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，有效地提高了輪胎的耐久性。

 

　　1.1 溴化丁基橡膠

 

　　溴化丁基橡膠（BIIR）的制備方法分為干混煉法和溶液法兩種。干混煉法可分別把N-溴代琥珀酰亞胺10%、二溴二甲基乙內(nèi)酰脲7.5%或活性碳吸附溴（31.2%重量比）30%加入到開煉機(jī)上的丁基橡膠中進(jìn)行熱混煉而制得；溶液法是將丁基橡膠溶解于氯化烴溶劑，再通過加入3%的溴而制得。該溴化過程是持續(xù)的，其產(chǎn)品質(zhì)量均勻且穩(wěn)定。溴化丁基橡膠有更多的活性硫化點(diǎn)，硫化速度快，與不飽和型橡膠能更好地粘合，有更高的耐老化性，較低的焦燒安全性。隨著我國輪胎工業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車輪胎向子午化、無內(nèi)胎化和扁平化方向發(fā)展，對(duì)其氣密層的氣密性的要求越來越高。溴化丁基橡膠以其氣密性、粘合性和耐老化性好以及硫化速度快等優(yōu)點(diǎn)，已在我國轎車輪胎氣密層中大量應(yīng)用。其次，溴化丁基橡膠還可大量用于容器的襯里、藥品瓶塞和膠墊等。溴化丁基橡膠由于其優(yōu)異的氣密性，一直在橡膠行業(yè)中獨(dú)樹一幟，但在對(duì)氣密性要求更加嚴(yán)格的航空航天和高真空系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域，普通BIIR 的氣密性顯然不能滿足要求。而將片狀納米有機(jī)粘土（OMMT）以納米尺寸分散于BIIR 中，納米厚度分散層具有非常大的形狀目數(shù)，填料和基質(zhì)橡膠的氣密性優(yōu)勢(shì)相得益彰，得到的氣密性更加優(yōu)異，綜合性能更好的納米溴化丁基橡膠的應(yīng)用范圍會(huì)得到有效擴(kuò)大。

 

　　1.2 氯化丁基橡膠

 

　　氯化丁基橡膠（CIIR）的制造方法分干膠混煉氯化和溶液氯化兩種方法。前者是在開煉機(jī)上把吸附了氯氣的活性碳或其它氯化劑混入丁基橡膠中經(jīng)加熱和混煉后制得。后者是先將橡膠溶于四氯化碳、氯仿或己烷等溶劑中，然后在常溫下通入氯氣進(jìn)行氯化即制得氯化丁基橡膠。由于該工藝已實(shí)現(xiàn)連續(xù)氯化生產(chǎn)，所以已成為主要的生產(chǎn)方法。

 

　　極性氯原子的引入可克服丁基橡膠硫化速度慢、粘合性差、與高不飽和橡膠難于共硫化等問題。該膠能以單獨(dú)使用或并用方式制造汽車或重型卡車無內(nèi)胎輪胎的氣密層、淺色或白色胎側(cè)、內(nèi)胎、膠帶、膠管、密封、絕緣或粘合等膠料。目前我國生產(chǎn)的氯化丁基橡膠的品種比較少，在耐寒、耐熱、共聚膠粘劑、易加工型及膠乳多樣化等品種方面，基本上屬于空白。國外產(chǎn)品牌號(hào)多達(dá)20~30 個(gè)，且有許多專用牌號(hào)，而我國僅有不到10 個(gè)牌號(hào)的品種，在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭力明顯薄弱。

 

　　2 支化丁基橡膠

 

　　2.1 星型支化丁基橡膠

 

　　星型支化丁基橡膠（SBBR）是美國埃克森公司推出的新型丁基橡膠。有低粘度級(jí)（SBB40）和高粘度級(jí)（如SBB50）兩個(gè)系列。其分子結(jié)構(gòu)并非一般線型長鏈，而是有節(jié)點(diǎn)的多臂星型結(jié)構(gòu)的構(gòu)造物。故在性能上有不冷流、不塌陷的特點(diǎn)，構(gòu)造上的特殊性還導(dǎo)致具有比普通丁基橡膠高得多的強(qiáng)度、硬度和易加工性。

 

　　2.2 星型支化丁基橡膠

 

　　星型支化丁基橡膠（BSBBR）也為美國埃克森公司的產(chǎn)品，是一種具有星型支化結(jié)構(gòu)的溴化丁基橡膠，是先經(jīng)合成得到星型支化丁基橡膠，再經(jīng)過溴化處理的制品。因此也稱溴化星型支化丁基橡膠。其兼具星型支化丁基橡膠和溴化丁基橡膠的綜合性能。它的品種有BSBR38 等。主要可用作胎側(cè)膠、氣密層膠和內(nèi)胎膠等。近年來市場(chǎng)前景十分看好。

 

　　2.3 長鏈支化輕度交聯(lián)丁基橡膠

 

　　長鏈支化輕度交聯(lián)丁基橡膠（LCB）是我國自行開發(fā)的新型丁基橡膠。其特點(diǎn)是既有較長的支鏈又經(jīng)過低度交聯(lián)，故有不冷流、生膠強(qiáng)度高、加工特性好、硫化膠回彈率高等優(yōu)點(diǎn)，適宜制作各種成型制品和膠粘劑。

 

　　3 磺化丁基橡膠

 

　　磺化丁基橡膠（SIIR）是丁基橡膠磺化后所得的產(chǎn)品。磺化劑可用二氧化硫或其它磺化物。該橡膠由于也含極性基團(tuán)，所以也能得到氯化溴化的改性效果，因而也適宜用作聚合物的改性劑和膠粘劑等。

 

　　4 馬來酸酐改性丁基橡膠

 

　　馬來酸酐改性丁基橡膠（MIIR）是與在丁基橡膠上接枝馬來酸酐的橡膠。由于丁基橡膠大分子鏈上引入極性側(cè)基，可提高生膠的硬度、與其它聚合物膠料的相容性或粘合性能，因而可用作聚合物增容劑、改性劑、溶劑型和熱熔型膠粘劑以及熱塑性彈性體的原料等。

 

　　5 交聯(lián)丁基橡膠

 

　　交聯(lián)丁基橡膠又稱三元丁基橡膠，是異丁烯、異戊二烯和二乙烯基等的三元共聚物。交聯(lián)丁基橡膠的非硫化膠沒有冷流現(xiàn)象，且有較高的彈性復(fù)原性和生膠強(qiáng)度，與相近不飽和度的普通丁基橡膠相比，具有更好的抗臭氧性能。交聯(lián)丁基橡膠可與普通丁基橡膠共混，其共混膠可以改進(jìn)普通丁基橡膠的生膠強(qiáng)度和冷流性。交聯(lián)丁基橡膠可以用過氧化物硫化。用過氧化物硫化的交聯(lián)丁基硫化膠可以與NBR、EPDM 和PE 并用。交聯(lián)丁基橡膠的特殊性能使其主要用于密封劑、電器元件絕緣封裝、汽車和建筑密封帶、壓敏粘合劑和墊圈等。

 

　　6 低分子量丁基橡膠

 

　　低分子量丁基橡膠的分子量大約在35 000~45 000 左右，不飽和度為3%~4%,具有高分子量丁基橡膠的基本特性，一般可用于涂料、密封、粘合劑、嵌縫等方面。

 

　　7 液體丁基橡膠

 

　　液體丁基橡膠的分子量一般在2 000~3 000,不飽和度為3.5%,其生產(chǎn)方法有聚合法和普通丁基橡膠降解法。液體丁基橡膠除具有低粘度和高不飽和度特性外，其它性能與普通丁基橡膠相似。利用其流動(dòng)性可用于密封劑、嵌縫劑、電子元器件的灌封劑和涂料。

 

　　8 高阻尼丁基橡膠

 

　　高阻尼型丁基橡膠（HDIIR）是目前國外新開發(fā)的丁基橡膠，具有特高的減振緩沖性能和普通丁基橡膠的固有性能，在汽車工業(yè)中可用于制作各種膠墊和海綿等。

 

　　9 高粘度丁基橡膠

 

　　埃克森（EXXON）開發(fā)出一種高粘度丁基橡膠Butyl 068.這是一個(gè)高性能丁基橡膠品種。其特點(diǎn)是門尼粘度高，不飽和度小，硫化膠具有優(yōu)異的物理性能和耐候性。它可以單獨(dú)使用，也可以與直鏈型丁基橡膠并用，以制造可樹脂硫化的耐熱、耐屈撓硫化丁基橡膠制品。

 

　　10 丁基橡膠膠乳

 

　　丁基橡膠膠乳（IIRL）是把上述丁基橡膠制成溶液，加乳化劑且使之在水中乳化，經(jīng)除溶劑和濃縮后制得。該膠乳具有機(jī)械和低溫穩(wěn)定性，與其它膠乳混溶性好，填料和著色劑易于在其中分散。制品具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)腐蝕、阻氣和阻水等優(yōu)點(diǎn)，可用作膠粘劑、無紡布、織物和紙張涂覆劑、防毒手套或輪胎簾線浸膠等，其市場(chǎng)前景十分看好。

 

　　11 丁基橡膠系彈性體

 

　　11.1 接枝型熱塑性彈性體

 

　　丁基橡膠系熱塑性彈性體（TPE）是聚烯烴熱塑性彈性體（TPO）中用量僅次于三元乙丙橡膠系熱塑性彈性體的產(chǎn)品。其中具有代表性的接枝型熱塑性彈性體是通過添加溴化羥甲基苯酚甲醛樹脂使丁基橡膠與低密度聚乙烯（LDPE）或高密度聚乙烯（HDPE）接枝的聚合物，因此，該類聚烯烴熱塑性彈性體兼有聚乙烯的熱塑性和丁基橡膠的橡膠特性。與三元乙丙橡膠系熱塑性彈性體相比較，有相同或更好的耐油、耐化學(xué)介質(zhì)和電絕緣性能，其擠塑、注塑和吹塑等加工性能良好，可用于制作電線電纜、薄膜、膠鞋、滑雪靴、鞋底、鞋后跟等制品。

 

　　11.2 丁基橡膠系熱塑性硫化膠

 

　　丁基橡膠系熱塑性硫化膠（TPV）是國外新開發(fā)的熱塑性硫化膠。丁基橡膠或鹵化（氯化或溴化）丁基橡膠的熱塑性硫化膠，兼有熱固性丁基橡膠的氣化阻隔性能，還具有比三元乙丙橡膠熱塑性硫化膠高29 倍的空氣阻隔或氧氣透過的良好性能以及高4 倍的阻濕氣透過性和較高的耐熱、耐老化性能。若采用鹵化丁基橡膠熱塑性彈性體和高穩(wěn)定性交聯(lián)劑，能得到最高的耐熱老化性能。可通過采用這種方法來制造要求高阻隔性而又耐熱的橡膠制品。

 

　　11.3 共混型熱塑性硫化膠

 

　　共混型熱塑性硫化膠是采用丁基橡膠等一種以上橡膠作為橡膠相，又經(jīng)部分、全部或選擇性交聯(lián)與塑料相構(gòu)成的共混型熱塑性彈性體。已有的膠種有三元乙丙橡膠與丁基橡膠或鹵化丁基橡膠的共混型熱塑性硫化膠等。丁基橡膠（鹵化）與三元乙丙橡膠的并用和交聯(lián)能提高并用膠的模塑性能，可用來制作要求有上述性能要求的橡膠制品。

 

　　12 結(jié)論和建議

 

　　丁基橡膠硫化膠具有低透氣性和高減震性，對(duì)熱、臭氧和化學(xué)品具有良好的抗腐蝕性。隨著高分子阻尼材料在軍事領(lǐng)域和民用產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，丁基橡膠的高阻尼性受到越來越多的重視。目前，我國丁基橡膠的產(chǎn)量僅占全球合成橡膠產(chǎn)量的約6%,而且絕大多數(shù)用于諸如內(nèi)胎、無內(nèi)胎輪胎的氣密層等輪胎部件或硫化膠囊和胎側(cè)的制造，用于軍工等高科技領(lǐng)域的較少，但隨著重視各種長鏈支化和星形支化丁基橡膠、預(yù)交聯(lián)和支化交聯(lián)丁基橡膠、共聚改性鹵化丁基橡膠、丁基橡膠系熱塑性彈性體及其熱塑性硫化膠、熱塑性彈性體等的開發(fā)和應(yīng)用，不僅增加了丁基橡膠的品種和產(chǎn)量，也降低了其市場(chǎng)價(jià)格，其在軍工和民用方面的新用途也在不斷地?cái)U(kuò)大，各種功能性產(chǎn)品得到很好的開發(fā)應(yīng)用，丁基橡膠的市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。