丁基橡胶的发展和应用

 

　　1 卤化丁基橡胶

 

　　卤化丁基橡胶可分为氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶两类。丁基橡胶卤化后除产生额外的交联位置外，同时也增加了双键的反应性。卤化丁基橡胶除保留了丁基橡胶的低透气性、高减震性、耐老化性、耐候性、耐臭氧性和耐化学性等特性外，还增加了普通丁基橡胶所不具备的以下特性：硫化速度快、与天然橡胶和丁苯橡胶相容性好、与天然橡胶和丁苯橡胶的粘合性改善、可单独用氧化锌硫化、有更好的耐热性，以卤化丁基橡胶内胎代替NR 内胎其经济效益非常显着，有效地提高了轮胎的耐久性。

 

　　1.1 溴化丁基橡胶

 

　　溴化丁基橡胶（BIIR）的制备方法分为干混炼法和溶液法两种。干混炼法可分别把N-溴代琥珀酰亚胺10%、二溴二甲基乙内酰脲7.5%或活性碳吸附溴（31.2%重量比）30%加入到开炼机上的丁基橡胶中进行热混炼而制得；溶液法是将丁基橡胶溶解于氯化烃溶剂，再通过加入3%的溴而制得。该溴化过程是持续的，其产品质量均匀且稳定。溴化丁基橡胶有更多的活性硫化点，硫化速度快，与不饱和型橡胶能更好地粘合，有更高的耐老化性，较低的焦烧安全性。随着我国轮胎工业的发展，尤其是轿车轮胎向子午化、无内胎化和扁平化方向发展，对其气密层的气密性的要求越来越高。溴化丁基橡胶以其气密性、粘合性和耐老化性好以及硫化速度快等优点，已在我国轿车轮胎气密层中大量应用。其次，溴化丁基橡胶还可大量用于容器的衬里、药品瓶塞和胶垫等。溴化丁基橡胶由于其优异的气密性，一直在橡胶行业中独树一帜，但在对气密性要求更加严格的航空航天和高真空系统等应用领域，普通BIIR 的气密性显然不能满足要求。而将片状纳米有机粘土（OMMT）以纳米尺寸分散于BIIR 中，纳米厚度分散层具有非常大的形状目数，填料和基质橡胶的气密性优势相得益彰，得到的气密性更加优异，综合性能更好的纳米溴化丁基橡胶的应用范围会得到有效扩大。

 

　　1.2 氯化丁基橡胶

 

　　氯化丁基橡胶（CIIR）的制造方法分干胶混炼氯化和溶液氯化两种方法。前者是在开炼机上把吸附了氯气的活性碳或其它氯化剂混入丁基橡胶中经加热和混炼后制得。后者是先将橡胶溶于四氯化碳、氯仿或己烷等溶剂中，然后在常温下通入氯气进行氯化即制得氯化丁基橡胶。由于该工艺已实现连续氯化生产，所以已成为主要的生产方法。

 

　　极性氯原子的引入可克服丁基橡胶硫化速度慢、粘合性差、与高不饱和橡胶难于共硫化等问题。该胶能以单独使用或并用方式制造汽车或重型卡车无内胎轮胎的气密层、浅色或白色胎侧、内胎、胶带、胶管、密封、绝缘或粘合等胶料。目前我国生产的氯化丁基橡胶的品种比较少，在耐寒、耐热、共聚胶粘剂、易加工型及胶乳多样化等品种方面，基本上属于空白。国外产品牌号多达20~30 个，且有许多专用牌号，而我国仅有不到10 个牌号的品种，在国际市场上的竞争力明显薄弱。

 

　　2 支化丁基橡胶

 

　　2.1 星型支化丁基橡胶

 

　　星型支化丁基橡胶（SBBR）是美国埃克森公司推出的新型丁基橡胶。有低粘度级（SBB40）和高粘度级（如SBB50）两个系列。其分子结构并非一般线型长链，而是有节点的多臂星型结构的构造物。故在性能上有不冷流、不塌陷的特点，构造上的特殊性还导致具有比普通丁基橡胶高得多的强度、硬度和易加工性。

 

　　2.2 星型支化丁基橡胶

 

　　星型支化丁基橡胶（BSBBR）也为美国埃克森公司的产品，是一种具有星型支化结构的溴化丁基橡胶，是先经合成得到星型支化丁基橡胶，再经过溴化处理的制品。因此也称溴化星型支化丁基橡胶。其兼具星型支化丁基橡胶和溴化丁基橡胶的综合性能。它的品种有BSBR38 等。主要可用作胎侧胶、气密层胶和内胎胶等。近年来市场前景十分看好。

 

　　2.3 长链支化轻度交联丁基橡胶

 

　　长链支化轻度交联丁基橡胶（LCB）是我国自行开发的新型丁基橡胶。其特点是既有较长的支链又经过低度交联，故有不冷流、生胶强度高、加工特性好、硫化胶回弹率高等优点，适宜制作各种成型制品和胶粘剂。

 

　　3 磺化丁基橡胶

 

　　磺化丁基橡胶（SIIR）是丁基橡胶磺化后所得的产品。磺化剂可用二氧化硫或其它磺化物。该橡胶由于也含极性基团，所以也能得到氯化溴化的改性效果，因而也适宜用作聚合物的改性剂和胶粘剂等。

 

　　4 马来酸酐改性丁基橡胶

 

　　马来酸酐改性丁基橡胶（MIIR）是与在丁基橡胶上接枝马来酸酐的橡胶。由于丁基橡胶大分子链上引入极性侧基，可提高生胶的硬度、与其它聚合物胶料的相容性或粘合性能，因而可用作聚合物增容剂、改性剂、溶剂型和热熔型胶粘剂以及热塑性弹性体的原料等。

 

　　5 交联丁基橡胶

 

　　交联丁基橡胶又称三元丁基橡胶，是异丁烯、异戊二烯和二乙烯基等的三元共聚物。交联丁基橡胶的非硫化胶没有冷流现象，且有较高的弹性复原性和生胶强度，与相近不饱和度的普通丁基橡胶相比，具有更好的抗臭氧性能。交联丁基橡胶可与普通丁基橡胶共混，其共混胶可以改进普通丁基橡胶的生胶强度和冷流性。交联丁基橡胶可以用过氧化物硫化。用过氧化物硫化的交联丁基硫化胶可以与NBR、EPDM 和PE 并用。交联丁基橡胶的特殊性能使其主要用于密封剂、电器元件绝缘封装、汽车和建筑密封带、压敏粘合剂和垫圈等。

 

　　6 低分子量丁基橡胶

 

　　低分子量丁基橡胶的分子量大约在35 000~45 000 左右，不饱和度为3%~4%,具有高分子量丁基橡胶的基本特性，一般可用于涂料、密封、粘合剂、嵌缝等方面。

 

　　7 液体丁基橡胶

 

　　液体丁基橡胶的分子量一般在2 000~3 000,不饱和度为3.5%,其生产方法有聚合法和普通丁基橡胶降解法。液体丁基橡胶除具有低粘度和高不饱和度特性外，其它性能与普通丁基橡胶相似。利用其流动性可用于密封剂、嵌缝剂、电子元器件的灌封剂和涂料。

 

　　8 高阻尼丁基橡胶

 

　　高阻尼型丁基橡胶（HDIIR）是目前国外新开发的丁基橡胶，具有特高的减振缓冲性能和普通丁基橡胶的固有性能，在汽车工业中可用于制作各种胶垫和海绵等。

 

　　9 高粘度丁基橡胶

 

　　埃克森（EXXON）开发出一种高粘度丁基橡胶Butyl 068.这是一个高性能丁基橡胶品种。其特点是门尼粘度高，不饱和度小，硫化胶具有优异的物理性能和耐候性。它可以单独使用，也可以与直链型丁基橡胶并用，以制造可树脂硫化的耐热、耐屈挠硫化丁基橡胶制品。

 

　　10 丁基橡胶胶乳

 

　　丁基橡胶胶乳（IIRL）是把上述丁基橡胶制成溶液，加乳化剂且使之在水中乳化，经除溶剂和浓缩后制得。该胶乳具有机械和低温稳定性，与其它胶乳混溶性好，填料和着色剂易于在其中分散。制品具有耐老化、耐臭氧、耐化学腐蚀、阻气和阻水等优点，可用作胶粘剂、无纺布、织物和纸张涂覆剂、防毒手套或轮胎帘线浸胶等，其市场前景十分看好。

 

　　11 丁基橡胶系弹性体

 

　　11.1 接枝型热塑性弹性体

 

　　丁基橡胶系热塑性弹性体（TPE）是聚烯烃热塑性弹性体（TPO）中用量仅次于三元乙丙橡胶系热塑性弹性体的产品。其中具有代表性的接枝型热塑性弹性体是通过添加溴化羟甲基苯酚甲醛树脂使丁基橡胶与低密度聚乙烯（LDPE）或高密度聚乙烯（HDPE）接枝的聚合物，因此，该类聚烯烃热塑性弹性体兼有聚乙烯的热塑性和丁基橡胶的橡胶特性。与三元乙丙橡胶系热塑性弹性体相比较，有相同或更好的耐油、耐化学介质和电绝缘性能，其挤塑、注塑和吹塑等加工性能良好，可用于制作电线电缆、薄膜、胶鞋、滑雪靴、鞋底、鞋后跟等制品。

 

　　11.2 丁基橡胶系热塑性硫化胶

 

　　丁基橡胶系热塑性硫化胶（TPV）是国外新开发的热塑性硫化胶。丁基橡胶或卤化（氯化或溴化）丁基橡胶的热塑性硫化胶，兼有热固性丁基橡胶的气化阻隔性能，还具有比三元乙丙橡胶热塑性硫化胶高29 倍的空气阻隔或氧气透过的良好性能以及高4 倍的阻湿气透过性和较高的耐热、耐老化性能。若采用卤化丁基橡胶热塑性弹性体和高稳定性交联剂，能得到最高的耐热老化性能。可通过采用这种方法来制造要求高阻隔性而又耐热的橡胶制品。

 

　　11.3 共混型热塑性硫化胶

 

　　共混型热塑性硫化胶是采用丁基橡胶等一种以上橡胶作为橡胶相，又经部分、全部或选择性交联与塑料相构成的共混型热塑性弹性体。已有的胶种有三元乙丙橡胶与丁基橡胶或卤化丁基橡胶的共混型热塑性硫化胶等。丁基橡胶（卤化）与三元乙丙橡胶的并用和交联能提高并用胶的模塑性能，可用来制作要求有上述性能要求的橡胶制品。

 

　　12 结论和建议

 

　　丁基橡胶硫化胶具有低透气性和高减震性，对热、臭氧和化学品具有良好的抗腐蚀性。随着高分子阻尼材料在军事领域和民用产品上的广泛应用，丁基橡胶的高阻尼性受到越来越多的重视。目前，我国丁基橡胶的产量仅占全球合成橡胶产量的约6%,而且绝大多数用于诸如内胎、无内胎轮胎的气密层等轮胎部件或硫化胶囊和胎侧的制造，用于军工等高科技领域的较少，但随着重视各种长链支化和星形支化丁基橡胶、预交联和支化交联丁基橡胶、共聚改性卤化丁基橡胶、丁基橡胶系热塑性弹性体及其热塑性硫化胶、热塑性弹性体等的开发和应用，不仅增加了丁基橡胶的品种和产量，也降低了其市场价格，其在军工和民用方面的新用途也在不断地扩大，各种功能性产品得到很好的开发应用，丁基橡胶的市场发展前景广阔。