丁基與鹵化丁基橡膠的性能用途及研發(fā)

1、丁基與鹵化丁基橡膠的性能用途及研發(fā)引言：丁基橡膠和鹵化丁基橡膠在當今世界科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中 發(fā)揮著 重要的作用， 其生產(chǎn)工藝、 生產(chǎn)方法和生產(chǎn)技術(shù)在應(yīng)用中 也同時承載著 不斷提高的重任， 丁基橡膠因其自身優(yōu)良的性能一 直是合成橡膠的研究 熱點， 但在我國應(yīng)用較多而生產(chǎn)較少， 目前 需要投入大量的人力、物力 來滿足丁基橡膠這種匱乏的局面。丁基橡膠的定義 丁基橡膠具有優(yōu)良的氣密性和良好的耐熱、耐老化 等性能， 使其在內(nèi)胎、 胎側(cè)、電線電纜、防水建材、藥用瓶塞、 橡膠水 壩、 防毒面具、粘合劑、內(nèi)胎氣門芯、防腐蝕制品以及耐熱運輸帶等 方 面具有廣泛的應(yīng)用。丁基橡膠的特性及用途丁基 橡膠的1、結(jié)構(gòu)及特性

2、丁基橡膠是以異丁烯為主體和少量異戊二烯首尾結(jié)合 的線 形高分子。 由于聚合物中只含有少量異戊二烯， 所以丁基橡膠的 不 飽和度較低，為 0 . 5%? 3 . 3%,約是天然橡膠的 1 /50。 丁基橡膠的性質(zhì) 是由異丁烯決定的， 因其甲基側(cè)鏈多， 故彈性比 天然橡膠差。 丁基橡 膠的化學(xué)不飽和度極低， 分子鏈絕大部分是 惰性異丁烯鏈段，因而具有 優(yōu)良的耐氧、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)和 耐熱老化性能； 異丁烯單元的甲基 圍繞主鏈呈螺旋形排列， 排列 密集，空間位阻大，限制了分子熱運動， 能有效地阻止氣體分子 透過，使其氣密性極佳； 另外還具有良好的吸能特性、 電絕緣性。隨著高分子阻尼材料在軍事領(lǐng)域和

3、民用產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，高阻尼性能也越來越受到重視丁基橡膠具有結(jié)構(gòu)對稱的 良好的結(jié)晶配位， 使分子鏈的熱運動能力下降， 從而有效地阻止 了氣體分子透過。 雖 然丁基橡膠的氣體溶解度與其它烴類橡膠接 近，但是它的氣體擴散速度比 其它橡膠低得多， 使得丁基橡膠的 氣透性在烴類橡膠中是最低的， 這是 丁基橡膠最重要的基本性能 之一，它決定了丁基橡膠在輪胎、氣密層、醫(yī) 藥用膠塞等方面的 主要用途。事物都具有兩面性， 丁基橡膠的這些結(jié)構(gòu)特征同時對其加工 性能也 帶來若干負面影響： 硫化速度慢， 與天然橡膠等高不飽 和橡膠相比， 其硫化速度慢3倍左右，需要高溫或長時間硫化；互粘性差，須借助于增粘劑、增粘層改

4、善與其它橡膠的粘合， 且粘合力較低； 與其它橡膠 相容性差，一般僅能與乙丙橡膠和聚乙烯等并用；與補強劑之間作用 弱，與不飽和橡膠相比，丁 基橡膠與補強劑之間作用較弱，需要進行熱處 理或使用添加劑， 以增加橡膠的補強作用，提高拉伸強度、定伸應(yīng)力、彈 性、耐磨 和電絕緣性能等。 丁基橡膠的以上缺點可以通過鹵化而得以改 善。2、用途2.1 在汽車輪胎上的應(yīng)用 丁基橡膠具有優(yōu)良的耐熱性能和抗撕裂性 能。 因此用于制造 汽車內(nèi)胎可使車胎保持合適氣壓， 使外胎與地 面接觸面的磨損更 均勻，并可以減少爆胎的危險，即使在惡劣條件 下，仍能確保車 胎的壽命及安全性。對于在高溫狀態(tài)或充氣不足的 惡劣條件下， 丁基

5、橡膠內(nèi)胎仍能確保最大的輪胎壽命及安全性。 較 小的撕裂可 減少破孔的尺寸， 使丁基橡膠內(nèi)胎的修補更簡易方便。延長外胎 的使用壽命，同時增加駕駛的穩(wěn)定性和安全性，降低滾動 阻力， 繼而減少燃料消耗，達到節(jié)約能源的目的。目前，丁基橡膠 在輪 胎工業(yè)等部門成了不可缺少的橡膠原料， 是制造輪胎內(nèi)胎的最 好 膠種。2.2 在醫(yī)藥用瓶塞上的應(yīng)用 醫(yī)藥用瓶塞是直接與藥品相接觸的密封 包裝用特殊橡膠制 品，其性能和質(zhì)量直接影響到藥品的有效性、安全性、 質(zhì)量穩(wěn)定 性及使用方便性。 由于瓶塞直接與藥劑接觸， 有可能由于瓶塞 可 萃取物分散浸入藥劑而污染藥品， 或者因為瓶塞吸收藥品中的某 些成 分而降低藥品的活性。

6、 瓶塞還需要具備優(yōu)良的密封性， 以避 免水及空氣 進入藥劑，引起氧化或其它反應(yīng)。采用丁基橡膠可以彌補天然橡膠的這些不足。 丁基橡膠不但 透氣率 低，而且還有優(yōu)良的耐氧化、耐酸堿、耐熱和耐化學(xué)破壞 的性能。三、鹵化丁基橡膠的特性及用途1 、結(jié)構(gòu)與特性 由于鹵化丁基橡膠分子的主鏈結(jié)構(gòu)與丁基橡膠相同， 因而鹵 化丁基橡膠一方面具有丁基橡膠分子主鏈所固有的一切特性， 如 耐熱，耐臭氧，耐化學(xué)腐蝕介質(zhì)， 滯后性高， 屈撓疲勞強度高和 透 氣性低等。另一方面，在鹵化丁基橡膠分子結(jié)構(gòu)中，由于有取 代鹵 原子存在， 使烯丙基位的雙鍵被活化， 通過該烯丙基鹵可以 進行 多種交聯(lián)反應(yīng)；鹵原子存在也提高了鹵化丁基橡

7、膠的極性， 改善了 其與其它通用橡膠和補強劑的相容性。 也就是說， 鹵化丁 基橡膠 除與丁基橡膠材料具有相同的性能外， 還可以通過鹵原子 用氧化鋅、胺類或酚類進行硫化。在鹵化丁基橡膠分子中的每1 0 0 個聚合單元內(nèi)，約含有 1? 2 個具有這種反應(yīng)基的鹵代異戊 二烯單元，并且是隨 機分布的。2、硫化特性鹵化丁基橡膠存在多種硫化體系， 其中最有特色的是采用氧 化鋅或 氧化鋅鹵化鋅體系的硫化。 其過程和機理為： 鹵化丁基 橡膠添加氧化 鋅后脫鹵， 氧化鋅與所產(chǎn)生的少量鹵化氫反應(yīng)生成 鹵化鋅，鹵化鋅可以 引發(fā)鹵化丁基橡膠分子鏈中的不飽和雙鍵進 行陽離子聚合反應(yīng)， 在鹵化 丁基橡膠分子鏈間形成穩(wěn)定的

8、碳碳 交聯(lián)鍵。鹵化鋅同時也具有催化鹵化 丁基橡膠脫鹵化氫的作用， 鹵化丁基橡膠脫鹵化氫后形成共軛二烯烴結(jié)構(gòu)， 使發(fā)生聚合反應(yīng) 的幾率增大。鹵化鋅和共軛二烯烴結(jié)構(gòu)是交聯(lián)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的 前提。應(yīng)用3.1 在汽車輪胎和瓶塞上的應(yīng)用隨著輪胎技術(shù)的發(fā)展更新， 采用丁基橡膠制造的內(nèi)胎輪胎將 逐漸被由鹵化丁基橡膠制造的子午胎輪胎所取代。目前80% 以上的鹵化丁基橡膠用于生產(chǎn)子午胎氣密層， 其作用是防止胎內(nèi)的空 氣和濕 氣與輪胎的鋼轉(zhuǎn)接觸， 并保持輪胎適宜穩(wěn)定的氣壓， 以達 到子午胎最佳 性能。成品表現(xiàn)為耐在瓶塞上的應(yīng)用， 由于鹵化丁基橡膠與丁基橡膠相比， 膠料 硫化速度較快，可采用低硫或無硫硫化體系，交聯(lián)后結(jié)構(gòu)

9、穩(wěn)定， 熱穩(wěn)定，最高處理溫度比丁基橡膠高 1 0C。 另外， 丁基橡膠經(jīng)過鹵化改 性后， 引入了極性較大的鹵原子， 使分子間 吸引力增大， 分子鏈之間 的空隙減小， 這對進一步提高橡膠瓶塞 的氣密性和防止藥物向瓶塞內(nèi)擴 散滲透是有益處的。3.2 在其他方面的應(yīng)用 利用其耐化學(xué)性和抗阻燃性，制造用于特殊 場所的防核輻 射、耐化學(xué)、 耐生物和防火阻燃的防護服以及防毒手套和 防毒面 具等。丁基與鹵化丁基橡膠的研發(fā)4.1 反應(yīng)器的改進和開發(fā)ExxonMobil 對其軸流列管循環(huán)式反應(yīng)器進行改進，提高了 反應(yīng)器的 傳熱和傳質(zhì)效率。 國內(nèi)研究人員首次使用新型超重力旋 轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器 成功實現(xiàn)合成丁基橡膠的

10、聚合反應(yīng)。4.2 工藝技術(shù)及過程控制的改進 工藝技術(shù)和過程控制的改進有： 改進反應(yīng)體系的稀釋劑 氯甲烷回收技術(shù)聚合反應(yīng)過程的控制新引 發(fā)體系研究控 制陽離子聚合淤漿穩(wěn)定化技術(shù)。4.3 新品種和新工藝的開發(fā) 丁基與鹵化丁基橡膠在應(yīng)用中不斷遇到 新的挑戰(zhàn)， 這就需要 對新工藝的探究和新品種的開發(fā)， 新工藝的開發(fā)基 本上現(xiàn)在應(yīng)用的有三種：連續(xù)淤漿工藝技術(shù)新型溶液法生產(chǎn)工藝氣 相法 生產(chǎn)技術(shù)。新品種的開發(fā)現(xiàn)在通過對丁基進行不同方法的改性， 也 不斷的開發(fā)出其他品種： 改變分子結(jié)構(gòu)的星形支化丁基和其 經(jīng)溴化處 理的星形支化溴化丁基橡膠通過聚合法和降解法生 產(chǎn)的液體丁基材料，結(jié)語：丁基橡膠和鹵化丁基橡膠是具有獨特特性的一類橡膠丁基橡膠和鹵化丁基橡膠具有優(yōu)異的氣密性能， 一直是輪 胎工業(yè)不