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通用橡胶: 丁基橡胶IIR

丁基橡胶IIR是异丁烯单体与少量异戊二烯的共聚反应。美国标准石油公司的R.M.Thomas和W.J.Sparks于1937年成功开发。1939年,中央测试装置生产出来,1943年,它实现了工业化,称为gr-i。现代数字是iir。加拿大Polysar公司于1944年用美国技术建成并投入运行。1959年后,法国、英国、美国、比利时、日本等国家相继建厂生产。1955年,美国古德里奇公司首次探讨了丁基橡胶的改性,并成功研制出溴化丁基橡胶。1965年加拿大Polysar公司在此基础上进一步改进了工艺,1971年实现了溴化丁基橡胶的工业生产。在此期间,美国埃索化工公司于1960年开发和生产氯化丁基橡胶。1971年,它在英国建立了一家工厂。Polysar加拿大公司也在1979年生产氯化丁基橡胶。1965年后,前苏联也采用干溴化法生产溴化丁基橡胶。


我国丁基橡胶的研究始于1966年,先后进行了含烃溶剂组成和浆体法的丁基橡胶中心试验。目前世界上共有9套丁基橡胶生产装置,1991年总产能(含卤化丁基橡胶)达到75万吨。


一、丁基橡胶结构


它是一种结构规则的线性分子,是一种结晶橡胶。


(2)分子主链主要由C-C单键组成。可极化双键的数目非常少,并且替代物是对称的和非极性的。因此,它基本上是全橡胶(不饱和度很低,只有天然橡胶的1/50)。它具有很强的结构稳定性,是一种典型的非极性橡胶。


(3)在主链上,有两个甲基侧基围绕主链螺旋排列,每一个甲基侧基的周期为1.86nm。因此,空间大,分子链不灵活,结构紧凑。


丁基橡胶的性能与功能特点


丁基橡胶为白色或灰色半透明弹性体,密度为0.91-0.92g/cm3。其功能特点如下:


(1)丁基橡胶分子链弹性差,结构紧凑,气密性最高。例如,在室温下,丁基橡胶的渗透系数约为天然橡胶的1/20,顺丁橡胶的1/45,丁苯橡胶的1/8,乙丙橡胶的1/13,丁腈橡胶的1/2。各种橡胶的透气性如图1-5所示。


(2)丁基橡胶具有优异的耐热性、耐候性、耐臭氧老化性和耐化学腐蚀性。适当配合的丁基硫化胶可在150-170(?)下长期使用。C,耐热极限可达200(?)基础橡胶制品长期暴露在阳光和空气中,其功能变化不大。特别是耐臭氧老化性能比天然橡胶高出10-20倍。丁基橡胶除具有强氧化性浓酸外,对酸、碱和氧化还原溶液具有优异的耐性。在极性溶剂如醇、酮和酯中膨胀很小。上述特性是由于丁基橡胶的不饱和度很低。确定了结构稳定性和非极性。


(3)丁基橡胶由于具有典型的非极性和低吸水性(室温吸水率比其他橡胶低l0-15倍),因此比其他橡胶具有更好的电绝缘和耐电晕性能。其介电常数仅为2.1,体积电阻可达l016_uuux。厘米以上,比普通橡胶高10-100倍。


(4)丁基橡胶分子链虽然柔韧性差,但由于其周期长,在低温下难以结晶,因此仍具有优异的耐寒性。其玻璃化温度仅高于顺丁、乙丙、异戊二烯和天然橡胶,在-50℃时仍能保持柔软。


丁基橡胶分子链内阻大,在交变应力作用下能显著地吸收冲击和感觉,使振幅衰减更快。它能在-30-150摄氏度的温度范围内保持良好的减震性能,见图1-6。


纯丁基橡胶硫化胶具有较高的拉伸强度和断裂伸长率,这是由受拉丁基橡胶的结晶度决定的。这意味着不加炭黑的丁基硫化胶具有很好的强度,可用于生产浅色产品。


但是,丁基橡胶也有许多缺陷:(a)硫化速度很慢,需要超加速剂和高温,硫化时间长;(b)加工性能差,特别是自粘和互粘,往往依靠胶粘剂或中间层的能力来保证彼此之间的粘合,但b焊接强度不高;(c)室温下弹性低,永久变形大,滞后损耗大,发热。高;(d)耐油性差;(e)润湿性差,与炭黑等补强剂相互作用,补强效果不好。对炭黑混合物进行热处理,以进一步提高其润湿性和补强性能;(f)与天然橡胶及其他组分橡胶(EPDM外)相容性差,共硫化性差,难以与其他不饱和橡胶配合使用。


_在丁基橡胶的分子结构中引入卤素原子,可以对卤化丁基橡胶进行改性,克服了硫化慢、粘着力差、不易与其它橡胶配套使用的缺点。因此,可以得到卤化丁基橡胶(通常是氯化或溴化的)。其分子结构式如下:


卤代丁基橡胶主要由氯丙烯和双键活性点硫化而成。丁基橡胶的各种硫化体系适用于卤化丁基橡胶,但卤化丁基橡胶的硫化速度较快。另外,卤化丁基橡胶可由氧化锌等金属氧化物按3~5份硫化,但硫化速度较慢。


丁基橡胶具有优异的气密性和耐热性,因此其最大的用途是制造充气轮胎的内胎和无内胎轮胎的气密层。消耗量占丁基橡胶总消耗量的70%以上。由于丁基橡胶具有很高的化学稳定性,因此也可用于制造水轮胎、风轮胎和胶囊。用丁基橡胶制造轮胎时,轮胎具有良好的吸收感、行驶平顺、无噪音、路面牵引力大、牵引制动性能好等特点。


丁基橡胶还可用于制作耐酸碱腐蚀产品和耐化学腐蚀的容器织物,非常适合制作各种电气绝缘材料、绝缘层和高、中、低压电缆的涂胶。此外,丁基橡胶还可用于制造各种耐热、防水的密封垫片、蒸汽软管和减震器。此外,丁基橡胶还可用于防水建筑材料、道路填料、蜡添加剂和聚烯烃改性剂。


丁基橡胶分类


丁基橡胶按不饱和度一般分为5个等级,分别为0.6%-1.0%、L.L%-1.5%、1.6%-2.0%、2.1%-2.5%和2.6%-3.3%。根据门尼粘度的凸性和所用抗氧化剂的污染程度,每个等级可分为几个等级。


不足直接影响丁基橡胶的性能。规则如下:


加入不饱和橡胶后,


(1)硫化速度加快,硫化度增加;


(2)由于硫化程度足够,耐热性得到提高。


(3)耐臭氧性和耐化学性下降;


(4)电气绝缘降低;


(5)提高了粘附性和相容性;


_拉伸强度和断裂伸长逐渐降低,恒伸长应力和硬度不断增加。


生胶门尼粘度的凹凸值影响化合物的塑性,硫化胶的强度和弹性门尼粘度,硫化胶的相对分子量增加,硫化胶的拉伸强度增加,收缩变形减小,低温恢复较好,但对橡胶的力学性能影响不大。加工性能恶化,压延、挤出困难。


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