丁基橡胶
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中文名称 ：丁基橡胶 属 于 ：合成橡胶的一种 结 合 ：由异丁烯和少量异戊二烯合成 用 途 ：制造轮胎 |
丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。一般被应用于制作轮胎。在建筑防水领域，丁基橡胶以环保的名号已经全面普及代替沥青。[1]
目录
介绍
丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。制成品不易漏气，一般用来制造轮胎。丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物，它在1943年投入工业生产。丁基橡胶，简称IIR，是Isobutylene Isoprene Rubber的缩写。具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。1943年，美国埃索化学公司首先实现了工业化生产。此后，加拿大、法国、苏联等也相继实现了丁基橡胶的工业化生产。80年代初，世界丁基橡胶生产能力约为650kt，占合成橡胶总产量约5%。丁基橡胶自实现工业化生产以来，原料路线、生产工艺以及聚合釜的结构形式一直变化不大，一般采用氯甲烷作稀释剂，三氯化铝作催化剂，控制这两者的用量可以调节单体的转化率。根据产品不饱和度的等级要求，异戊二烯的用量一般为异丁烯用量的1.5%~4.5%，转化率为 60%~90%。聚合温度维持在-100℃(采用乙烯及丙烯作冷却剂)。丁基橡胶的聚合是以正离子反应进行的，反应温度低，速度快，放热集中，且聚合物的分子量随温度的升高而急剧下降。因此，迅速排出聚合热以控制反应在恒定的低温下进行，是生产上的主要问题。聚合釜(见图)采用具有较大传热面积并装有中心导管的列管式反应器。操作时借下部搅拌器高速旋转，增大内循环量，从而保证釜内各点温度均匀。为改善丁基橡胶共混性差的缺点，1960年以来出现了卤化丁基橡胶。这种橡胶是将丁基橡胶溶于烷烃或环烷烃中，在搅拌下进行卤化反应制得。它含溴约 2%或含氯1.1%~1.3%，分别称溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶。丁基橡胶卤化后，硫化速度大大提高，与其他橡胶的共混性和硫化性能均有所改善，粘结性也有明显提高。卤化丁基橡胶除有一般丁基橡胶的用途外，特别适用于制作无内胎轮胎的内密封层、子午线轮胎的胎侧和胶粘剂等。[2]
生产方法
淤浆法:淤浆法是以氯甲烷为稀释剂，以H2O-AlCl3为引发体系，在低温(-100℃左右)下将异丁烯与少量异戊二烯通过阳离子聚合制得的。 溶液法:传统的淤浆法合成丁基橡胶生产工艺技术成熟，但由于聚合反应温度低，制冷设备庞大，聚合釜连续运转周期短，能耗高(1kg胶能量消耗约35~55MJ)。为了能提高反应温度，对用溶液法合成丁基橡胶进行了大量的研究。
配方设计
丁基橡胶因其聚合物所具有的独特性能,所以被广泛用于制造内胎、防振橡胶、工业胶板、医用橡胶等许多方面。本文主要就配合剂对丁基橡胶物性的影响进行叙述。
炭黑
- 炭墨对普通丁基橡胶物性的影响与对卤化丁基橡胶基本相同。各种炭黑对物性的影响如下:
- (1)SAF(超耐磨炉黑)、ISAF(中超耐磨炉黑)、HAF(高耐磨炉黑)、MPC(可混槽黑)等粒径小的炭黑,其硫化胶的拉伸强度和撕裂强度较大;
- (2)FT(细粒子热裂炭黑)、MT(中粒子热裂炭黑)等粒径较大的炭黑,其硫化胶的伸长率大;
- (3)无论是哪一种炭黑,随着其用量增加,硫化胶的定伸应力和硬度增大,而伸长率减小;
- (4)SRF(半补强炉黑)硫化胶的压缩永久变形比其它炭黑都优异;
- (5)炉法炭黑的压出加工性能优于槽法炭黑和热裂炭黑等。
软化剂
白色填充剂
- 白色填充剂与炭黑一样，也是粒径小的补强效果好，拉伸强度、定伸应力、撕裂强度、硬度等较大;粒径大的有损于抗撕裂、耐屈挠和耐磨耗性等。各种白色填充剂对丁基橡胶的补强效果如下:
- (1)白炭黑的补强效果在白色填充剂中最大，适用于要求强度和耐磨耗性高的橡胶制品;
- (2)滑石粉的形状有各种各样，其中棒状、粒状的补强性能差，片状的可显著改善拉伸强度和定伸应力;
- (3)碳酸钙高填充时可减少伸长率和弹性的损失，并可用于降低产品成本;
- (4)陶土的补强效果大于碳酸钙，可显著改善拉伸强度和定伸应力，但因pH值的关系有迟延硫化倾向，因此最好是添加少量二甘醇(DEG)等。
硫化体系
丁基橡胶除一般性硫黄硫化外还有各种硫化体系,可根据不同用途进行选择，特别对于卤化丁基橡胶，与二烯类橡胶一样通过双键用硫黄、醌和树脂进行硫化，此外通过卤基还可用金属氧化物、二硫代氨基甲酸金属盐及硫脲等进行硫化，对于溴化丁基橡胶可用过氧化物硫化。国内有很多从事再生丁基橡胶生产的企业，丁基再生胶指的是利用已经经过硫化使用后的丁基废旧橡胶通过再生工艺使其重新具有一定的使用价值的橡胶。丁基橡胶与丁基复原橡胶其生产用的原料不同，丁基橡胶是由异丁烯与少量的异戊二烯合成而得，丁基复原橡胶(丁基再生胶)则是废旧橡胶加工而成。丁基橡胶是纯生胶，丁基复原橡胶是含有多种助剂的混合物。所以如果想要降低丁基橡胶生产成本，我们可以选择使用再生胶的做法，通过混合来降低其成本。[3]
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