丁基橡膠的發展和應用

 

　　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生額外的交聯位置外，同時也增加了雙鍵的反應性。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、可單獨用氧化鋅硫化、有更好的耐熱性，以鹵化丁基橡膠內胎代替NR 內胎其經濟效益非常顯著，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%、二溴二甲基乙內酰脲7.5%或活性碳吸附溴（31.2%重量比）30%加入到開煉機上的丁基橡膠中進行熱混煉而制得；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。該溴化過程是持續的，其產品質量均勻且穩定。溴化丁基橡膠有更多的活性硫化點，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。隨著我國輪胎工業的發展，尤其是轎車輪胎向子午化、無內胎化和扁平化方向發展，對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點，已在我國轎車輪胎氣密層中大量應用。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異的氣密性，一直在橡膠行業中獨樹一幟，但在對氣密性要求更加嚴格的航空航天和高真空系統等應用領域，普通BIIR 的氣密性顯然不能滿足要求。而將片狀納米有機粘土（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，填料和基質橡膠的氣密性優勢相得益彰，得到的氣密性更加優異，綜合性能更好的納米溴化丁基橡膠的應用范圍會得到有效擴大。

 

　　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行氯化即制得氯化丁基橡膠。由于該工藝已實現連續氯化生產，所以已成為主要的生產方法。

 

　　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。該膠能以單獨使用或并用方式制造汽車或重型卡車無內胎輪胎的氣密層、淺色或白色胎側、內胎、膠帶、膠管、密封、絕緣或粘合等膠料。目前我國生產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。國外產品牌號多達20~30 個，且有許多專用牌號，而我國僅有不到10 個牌號的品種，在國際市場上的競爭力明顯薄弱。

 

　　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（SBB40）和高粘度級（如SBB50）兩個系列。其分子結構并非一般線型長鏈，而是有節點的多臂星型結構的構造物。故在性能上有不冷流、不塌陷的特點，構造上的特殊性還導致具有比普通丁基橡膠高得多的強度、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品，是一種具有星型支化結構的溴化丁基橡膠，是先經合成得到星型支化丁基橡膠，再經過溴化處理的制品。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。主要可用作胎側膠、氣密層膠和內胎膠等。近年來市場前景十分看好。

 

　　2.3 長鏈支化輕度交聯丁基橡膠

 

　　長鏈支化輕度交聯丁基橡膠（LCB）是我國自行開發的新型丁基橡膠。其特點是既有較長的支鏈又經過低度交聯，故有不冷流、生膠強度高、加工特性好、硫化膠回彈率高等優點，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，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 交聯丁基橡膠

 

　　交聯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。交聯丁基橡膠的非硫化膠沒有冷流現象，且有較高的彈性復原性和生膠強度，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。交聯丁基橡膠可與普通丁基橡膠共混，其共混膠可以改進普通丁基橡膠的生膠強度和冷流性。交聯丁基橡膠可以用過氧化物硫化。用過氧化物硫化的交聯丁基硫化膠可以與NBR、EPDM 和PE 并用。交聯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）開發出一種高粘度丁基橡膠Butyl 068.這是一個高性能丁基橡膠品種。其特點是門尼粘度高，不飽和度小，硫化膠具有優異的物理性能和耐候性。它可以單獨使用，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，經除溶劑和濃縮后制得。該膠乳具有機械和低溫穩定性，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、耐化學腐蝕、阻氣和阻水等優點，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、耐化學介質和電絕緣性能，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定性交聯劑，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，又經部分、全部或選擇性交聯與塑料相構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 結論和建議

 

　　丁基橡膠硫化膠具有低透氣性和高減震性，對熱、臭氧和化學品具有良好的抗腐蝕性。隨著高分子阻尼材料在軍事領域和民用產品上的廣泛應用，丁基橡膠的高阻尼性受到越來越多的重視。目前，我國丁基橡膠的產量僅占全球合成橡膠產量的約6%,而且絕大多數用于諸如內胎、無內胎輪胎的氣密層等輪胎部件或硫化膠囊和胎側的制造，用于軍工等高科技領域的較少，但隨著重視各種長鏈支化和星形支化丁基橡膠、預交聯和支化交聯丁基橡膠、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和應用，不僅增加了丁基橡膠的品種和產量，也降低了其市場價格，其在軍工和民用方面的新用途也在不斷地擴大，各種功能性產品得到很好的開發應用，丁基橡膠的市場發展前景廣闊。