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中文名稱 ：丁基橡膠 屬 於 ：合成橡膠的一種 結 合 ：由異丁烯和少量異戊二烯合成 用 途 ：製造輪胎 |
丁基橡膠是合成橡膠的一種，由異丁烯和少量異戊二烯合成。一般被應用於製作輪胎。在建築防水領域，丁基橡膠以環保的名號已經全面普及代替瀝青。[1]
介紹
丁基橡膠是合成橡膠的一種，由異丁烯和少量異戊二烯合成。製成品不易漏氣，一般用來製造輪胎。丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯的共聚物，它在1943年投入工業生產。丁基橡膠，簡稱IIR，是Isobutylene Isoprene Rubber的縮寫。具有良好的化學穩定性和熱穩定性，最突出的是氣密性和水密性。它對空氣的透過率僅為天然橡膠的1/7，丁苯橡膠的1/5，而對蒸汽的透過率則為天然橡膠的1/200，丁苯橡膠的1/140。因此主要用於製造各種內胎、蒸汽管、水胎、水壩底層以及墊圈等各種橡膠製品。1943年，美國埃索化學公司首先實現了工業化生產。此後，加拿大、法國、蘇聯等也相繼實現了丁基橡膠的工業化生產。80年代初，世界丁基橡膠生產能力約為650kt，占合成橡膠總產量約5%。丁基橡膠自實現工業化生產以來，原料路線、生產工藝以及聚合釜的結構形式一直變化不大，一般採用氯甲烷作稀釋劑，三氯化鋁作催化劑，控制這兩者的用量可以調節單體的轉化率。根據產品不飽和度的等級要求，異戊二烯的用量一般為異丁烯用量的1.5%~4.5%，轉化率為 60%~90%。聚合溫度維持在-100℃(採用乙烯及丙烯作冷卻劑)。丁基橡膠的聚合是以正離子反應進行的，反應溫度低，速度快，放熱集中，且聚合物的分子量隨溫度的升高而急劇下降。因此，迅速排出聚合熱以控制反應在恆定的低溫下進行，是生產上的主要問題。聚合釜(見圖)採用具有較大傳熱面積並裝有中心導管的列管式反應器。操作時借下部攪拌器高速旋轉，增大內循環量，從而保證釜內各點溫度均勻。為改善丁基橡膠共混性差的缺點，1960年以來出現了鹵化丁基橡膠。這種橡膠是將丁基橡膠溶於烷烴或環烷烴中，在攪拌下進行鹵化反應製得。它含溴約 2%或含氯1.1%~1.3%，分別稱溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠。丁基橡膠鹵化後，硫化速度大大提高，與其他橡膠的共混性和硫化性能均有所改善，粘結性也有明顯提高。鹵化丁基橡膠除有一般丁基橡膠的用途外，特別適用於製作無內胎輪胎的內密封層、子午線輪胎的胎側和膠粘劑等。[2]
生產方法
淤漿法:淤漿法是以氯甲烷為稀釋劑，以H2O-AlCl3為引發體系，在低溫(-100℃左右)下將異丁烯與少量異戊二烯通過陽離子聚合製得的。 溶液法:傳統的淤漿法合成丁基橡膠生產工藝技術成熟，但由於聚合反應溫度低，製冷設備龐大，聚合釜連續運轉周期短，能耗高(1kg膠能量消耗約35~55MJ)。為了能提高反應溫度，對用溶液法合成丁基橡膠進行了大量的研究。
配方設計
丁基橡膠因其聚合物所具有的獨特性能,所以被廣泛用於製造內胎、防振橡膠、工業膠板、醫用橡膠等許多方面。本文主要就配合劑對丁基橡膠物性的影響進行敘述。
炭黑
- 炭墨對普通丁基橡膠物性的影響與對鹵化丁基橡膠基本相同。各種炭黑對物性的影響如下:
- (1)SAF(超耐磨爐黑)、ISAF(中超耐磨爐黑)、HAF(高耐磨爐黑)、MPC(可混槽黑)等粒徑小的炭黑,其硫化膠的拉伸強度和撕裂強度較大;
- (2)FT(細粒子熱裂炭黑)、MT(中粒子熱裂炭黑)等粒徑較大的炭黑,其硫化膠的伸長率大;
- (3)無論是哪一種炭黑,隨着其用量增加,硫化膠的定伸應力和硬度增大,而伸長率減小;
- (4)SRF(半補強爐黑)硫化膠的壓縮永久變形比其它炭黑都優異;
- (5)爐法炭黑的壓出加工性能優於槽法炭黑和熱裂炭黑等。
軟化劑
- 丁基橡膠大都用石油類油如石蠟油、石蠟和酯類增塑劑作為軟化劑,其中石油類油和酯類增塑劑對丁基橡膠物性的影響如下:
- (1)因油的添加,拉伸強度、定伸應力、硬度降低,伸長率增加;
- (2)因油的添加，門尼粘度降低，門尼焦燒時間增長;
- (3)因油的添加，壓出性能得到一定的改善;
- (4)因油的添加,耐臭氧、耐壓縮永久變形、耐熱性降低;
- (5)因酯類增塑劑的添加，低溫性能得到改善，但效果依油的型號而異;
- (6)因酯類增塑劑的添加，耐壓縮永久變形、耐熱性降低。
白色填充劑
- 白色填充劑與炭黑一樣，也是粒徑小的補強效果好，拉伸強度、定伸應力、撕裂強度、硬度等較大;粒徑大的有損於抗撕裂、耐屈撓和耐磨耗性等。各種白色填充劑對丁基橡膠的補強效果如下:
- (1)白炭黑的補強效果在白色填充劑中最大，適用於要求強度和耐磨耗性高的橡膠製品;
- (2)滑石粉的形狀有各種各樣，其中棒狀、粒狀的補強性能差，片狀的可顯著改善拉伸強度和定伸應力;
- (3)碳酸鈣高填充時可減少伸長率和彈性的損失，並可用於降低產品成本;
- (4)陶土的補強效果大於碳酸鈣，可顯著改善拉伸強度和定伸應力，但因pH值的關係有遲延硫化傾向，因此最好是添加少量二甘醇(DEG)等。
硫化體系
丁基橡膠除一般性硫黃硫化外還有各種硫化體系,可根據不同用途進行選擇，特別對於鹵化丁基橡膠，與二烯類橡膠一樣通過雙鍵用硫黃、醌和樹脂進行硫化，此外通過鹵基還可用金屬氧化物、二硫代氨基甲酸金屬鹽及硫脲等進行硫化，對於溴化丁基橡膠可用過氧化物硫化。國內有很多從事再生丁基橡膠生產的企業，丁基再生膠指的是利用已經經過硫化使用後的丁基廢舊橡膠通過再生工藝使其重新具有一定的使用價值的橡膠。丁基橡膠與丁基復原橡膠其生產用的原料不同，丁基橡膠是由異丁烯與少量的異戊二烯合成而得，丁基復原橡膠(丁基再生膠)則是廢舊橡膠加工而成。丁基橡膠是純生膠，丁基復原橡膠是含有多種助劑的混合物。所以如果想要降低丁基橡膠生產成本，我們可以選擇使用再生膠的做法，通過混合來降低其成本。[3]
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