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丁基橡膠

?丁基橡膠,一種重要的彈性材料,是一種聚合物材料,具有優異的彈性和耐磨性能。它由丁二烯單體聚合而成,因此也稱為聚丁二烯橡膠。作為一種重要的工程材料,丁基橡膠廣泛應用于汽車制造、建筑工程、電氣設備等領域。?丁基橡膠(簡稱ⅡR)是世界上第四大合成橡膠(SR)膠種,是異丁烯和異戊二烯在Friedel-Craft催化劑作用下進行陽離子聚合反應的產物,外觀為白色或淡黃色晶體,無臭無味,玻璃化溫度很低,不溶于乙醇和丙。由于丁基橡膠具有優良的氣密性和良好的耐熱、耐老化、耐酸堿、耐臭氧、耐溶劑、電絕緣、減震及低吸水等性能,使得其廣泛應用于內胎、水胎、硫化膠囊、氣密層、胎側、電線電纜、防水建材、減震材料、藥用瓶塞、食品(口香糖基料)、橡膠水壩、防毒用具、粘合劑、內胎氣門芯、防腐蝕制品、碼頭船護旋、橋梁支承墊以及耐熱運輸帶等方面。

目錄

基本介紹 編輯本段

丁基橡膠是一種合成橡膠,由異丁烯和少量異戊二烯合成。一般用于制作汽車輪胎和汽車隔音制品。在建筑防水領域,丁基橡膠以環保的名義被廣泛用于替代瀝青

丁基橡膠是一種合成橡膠,由異丁烯和少量異戊二烯合成。成品不容易漏,一般用來造車、飛機輪子的內胎。丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯的共聚物,1943年投入工業生產。

丁基橡膠

丁基橡膠,縮寫為IIR,是ISO丁烯 異戊二烯 橡膠的縮寫。具有良好的化學穩定性和熱穩定性,特別是氣密性和水密性。它的透氣性只有天然橡膠的1/7,1丁苯橡膠/5,而對蒸汽的滲透性是天然橡膠的1/200,1丁苯橡膠/140。因此主要用于制造各種內胎、蒸汽管、水胎、各種橡膠制品,如壩底和墊片。

發展歷史 編輯本段

1943年,美國埃索化學公司首次實現工業化生產。此后,加拿大、法國、蘇聯等國也相繼實現了丁基橡膠的工業化生產。80年代初,世界丁基橡膠的產能約為65萬噸,約占5%

自從丁基橡膠實現工業化生產以來,原料路線、生產工藝和聚合釜結構變化不大一般以氯甲烷為稀釋劑,三氯化鋁為催化劑,通過控制它們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,異戊二烯的量一般為異丁烯量的1.5%~4.5%,轉化率為60%~90%聚合溫度維持在-100℃(乙烯和丙烯用作冷卻劑)丁基橡膠的聚合是通過正離子反應進行的,反應溫度低,速度快,放熱集中,聚合物分子量隨溫度升高急劇下降。因此,快速排出聚合熱以控制反應在恒定的低溫下是生產中的主要問題。聚合釜(見圖)采用具有大傳熱面積和中心導管的管式反應器。運行時,下攪拌器高速旋轉,增加內循環,從而保證釜內各點溫度均勻。

為了改善丁基橡膠的共混性差,從1960年開始出現了鹵化丁基橡膠。這種橡膠是將丁基橡膠溶解在烷烴或環烷烴中,在攪拌下進行鹵化反應而制成的。它含溴約2%或含氯1.1%~1.3%,分別稱為溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠。鹵化后丁基橡膠的硫化速度大大提高,與其他橡膠的共混硫化性能提高,粘合性也明顯提高。鹵化丁基橡膠不僅用作普通丁基橡膠,也適用于制作無內胎輪胎的內密封層、子午線輪胎的胎側和粘合劑等。

丁基橡膠的制備方法多樣,常見的方法是通過聚合反應合成。具體而言,首先需要將丁二烯單體與催化劑進行反應,使其發生聚合反應形成長鏈聚合物。而在聚合反應過程中,可以通過控制反應條件來調節丁基橡膠的分子結構和性能。制備出的丁基橡膠可以通過不同的加工方法進行成型,如擠出、壓延或注塑等,以適應不同的應用需求。

材料特性 編輯本段

丁基橡膠具有許多顯著的特性,其中最重要的是其優異的彈性和耐磨性。它能夠在各種溫度下保持出色的彈性,因此廣泛應用于汽車制造業。汽車輪胎的制造中,丁基橡膠被用作胎面和胎側的重要原材料,以增加輪胎的抓地力和耐磨性。丁基橡膠還具有良好的耐油性和耐化學腐蝕性,因此在船舶、管道等領域也有廣泛的應用。

除了汽車制造業之外,丁基橡膠在建筑工程領域也扮演著重要角色。由于其耐候性和耐腐蝕性能,丁基橡膠常被用作屋頂材料、地坪涂料和建筑密封材料,以提供有效的防水、隔音和保溫效果。丁基橡膠還可用于制作電氣設備的絕緣材料,以防止電流泄漏和電氣故障。

盡管丁基橡膠具有許多優點,但它也存在一些局限性。丁基橡膠的耐熱性相對較差,不能長時間暴露于高溫環境中,否則會引起材料的老化和劣化。丁基橡膠的價格相對較高,限制了其在某些領域的廣泛應用。

生產方法 編輯本段

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制得的。
溶液法:傳統的淤漿法合成丁基橡膠生產工藝技術成熟,但由于聚合反應溫度低,制冷設備龐大,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 編輯本段

丁基橡膠因其聚合物所具有的獨特性能,所以被廣泛用于制造內胎、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,隨著其用量增加,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于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;粒徑大的有損于抗撕裂、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,適用于要求強度和耐磨耗性高的橡膠制品;
(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,并可用于降低產品成本;
(4)陶土的補強效果大于碳酸鈣,可顯著改善拉伸強度和定伸應力,但因pH值的關系有遲延硫化傾向,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,特別對于鹵化丁基橡膠,與二烯類橡膠一樣通過雙鍵用硫黃、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硫脲等進行硫化,對于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后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。

主要用途 編輯本段

制作各種輪胎的內胎、無內胎輪胎的氣密層、各種密封墊圈,在化學工業中作盛放腐蝕性液體容器的襯里、管道和輸送帶,農業上用作防水材料
2005年,中國丁基橡膠消費量近15萬噸,國產丁基橡膠不足3萬噸,80%依靠進口,從1999年至2004年,進口量年均增長率達26.9%。由于,國際石油市場價格不斷上升,丁基橡膠價格也不斷攀升。近幾年來丁基橡膠的價格由15000元/T左右,上升呈現在的32000元/T以上。而丁基橡膠制品的價格雖然有所上升,但整體算價格上升幅度不超過30%,遠遠趕不上丁基橡膠價格成倍的上升。所以很多使用丁基橡膠的企業把目光轉向了丁基橡膠的最佳替代產品――丁基再生橡膠

詞條總結 編輯本段

丁基橡膠是一種重要的彈性材料,具有優異的物理性質和廣泛的應用領域。隨著科學技術的不斷發展,我們相信丁基橡膠在未來會有更廣闊的應用前景,并且將繼續為各行各業的發展做出重要貢獻。

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