溴化丁基橡胶的应用与制备材料的性能

溴化丁基橡胶的应用与制备材料的性能

溴化丁基橡胶（biir）是溴化染料（iir）的溴化改性产品。其研究和开发始于20世纪50年代，始于20世纪70年代。目前,生产溴化丁基橡胶的企业主要是美国的Exxon公司和德国Bayer公司,生产的产品产量约占全球产量的80%。而国内生产溴化丁基橡胶的企业极少,所用溴化丁基橡胶基本依赖进口。溴化丁基橡胶与丁基橡胶的结构相似,具有丁基橡胶的很多优异性能,如:减振性、低玻璃化转变温度,气体和湿气的低渗透性,耐热、耐臭氧、耐紫外线照射和耐腐蚀等等。由于其结构上引入活泼的溴原子,双键被活化,使得其硫化性能改善、热稳定性提高、与其它橡胶并用的相容性改善。溴化丁基橡胶的制备方法主要有两种:干混炼法和溶液法两种。前者是在开炼机上将溴化剂加入丁基橡胶中进行热混炼,使溴化剂放出的溴与丁基橡胶发生反应;后者是将丁基橡胶溶剂,加入溴化改性剂。溶液法制备溴化丁基橡胶的溴化过程是连续的,生产出来的产品质量均匀而稳定,因而是工业上生产溴化丁基橡胶的常用方法。溴化丁基橡胶能够橡胶包括天然胶、乙丙胶等多种橡胶并用。2.1轮胎气密层胶溴化丁基橡胶能够与天然橡胶以任意比例并用,产品可用于轮胎气密层胶。苟登峰等研究了天然橡胶与溴化丁基橡胶用于制备轮胎气密层。结果表明,溴化丁基橡胶的加入能够提高气密层的质量,提高轮胎结构的完整性。2.2对物质性的指认乙丙橡胶具有优异的耐臭氧、耐热、耐候性、耐化学药品性能和良好的低温性能,与溴化丁基橡胶并用可改善BIIR的耐热老化性和抗硫化反原性,而BIIR可改善乙丙橡胶的气密性。研究表明乙丙橡胶与BIIR的共混相容性及共硫化性良好;耐热老化性、气密性、耐压缩永久变形性均较好;产品可用于制备橡胶密封材料、防水片材接缝胶粘剂等。2.3biir与白炭黑的相互作用顺丁胶的耐磨性较好,但其防滑性(尤其是湿牵引性)差;溴化丁基橡胶湿牵引性好,而耐磨性较差,将两者并用能够取长补短。此研究采用白炭黑补强,采用N,N-二甲氨基乙醇、六甲基二硅氮烷和硅烷偶联剂来改善BIIR与白炭黑之间的相互作用。研究结果表明,在BR中加入BIIR和白炭黑后胎面胶的耐磨性、牵引性和滚动阻力能得到显著改善。2.4复合胶的制备溴化丁基橡胶与普通丁基橡胶的相容性很好,理论上可以以任何比例混合。在普通丁基橡胶体系中加入溴化丁基橡胶后,可以明显改善并用胶的自粘性,同时加工性能也将得到改善。研究表明,溴化丁基橡胶用量的增加,硫化速度明显加快;溴化丁基橡胶的含量对并用胶的物理机械性能、老化性能没有太大的影响。尼龙(PA)和溴化丁基橡胶(BIIR)本身都是阻隔性能很好的材料,将两者共混制得合金也应具备优异的阻隔性能。邓旭等利用动态硫化法制备PA-6/(BIIR)合金,通过对其拉伸强度、冲击强度及熔体流动速率(MFR)等性能进行测试,讨论了马来酸酐(MAH)对合金力学性能和流动性能的影响,通过扫描电子显微镜观察合金冲击断面的形貌。结果表明,当MAH的含量为0.5份时,合金的力学性能和流动性能最好,此时的拉伸强度为19.8MPa,断裂伸长率为15%,缺口冲击强度为26.1kJ/m2,MFR为0.15g/(10min)。该合金可以作为阻气材料的衬里使用。溴化丁基橡胶也能够和炭黑、白炭黑、粘土、竹粉等复合,制备复合材料。4.1炭黑和其他新材料制造气密层王进文等研究了溴化丁基橡胶与炭黑复合的性能。利用炭黑和其他新材料制造气密层具有可调节气密层尺寸、降低透气率的潜力,从而可提高外胎的耐久性。研究结果表明,炭黑的补强效果较好,硫化胶具有较好的力学性能。4.2白炭黑补充胶白炭黑是优良的白色补强剂,能赋予橡胶较高的拉伸强度、拉扯断伸长率、弹性、耐热性和撕裂强度,在橡胶制品中有着广泛地应用。谭志海等研究了白炭黑补强溴化丁基橡胶(BIIR)的性能及特点。结果表明:白炭黑补强的BIIR表现出了良好的工艺性能、力学性能和热老化性能;硅烷偶联剂(Si69)用量对硫化胶的力学性能有很大的影响;同时还发现白炭黑补强BIIR的拉伸应力软化效应和应力松驰性能与炭黑补强BIIR有着明显的区别。所制得的胶可用于轮胎的内衬层。4.3木质素羟甲基化胶近年来,橡胶与粘土制备纳米复合材料成为研究的热点。李峣等采用静电纺丝工艺制备了表面形态良好的溴化丁基橡胶/黏土纳米复合材料微米纤维,研究了其微观结构。结果表明,静电纺丝工艺制备的纤维内部黏土空间分散状态明显优于常规溶液法制备的橡胶/黏土纳米复合材料,在制备方法上进行了有益的探索。木质素是植物的主要成分之一,主要用作补强剂。近年来用甲醛改性木质素制得的羟甲基化木质素具有类似于酚醛树脂的结构,对一些橡胶除有良好的补强作用外,还有交联作用。杨军等研究了羟甲基化木质素对溴化丁基橡胶(BIIR)的补强作用。结果表明,木质素羟甲基化可以明显提高其对BIIR的补强能力,且100g木质素用0.15mol甲醛羟甲基化最佳;在羟甲基化木质素中加入水使其质量分数为0.45和在胶料混炼中进行100℃的动态热处理(热炼)可以提高硫化胶的力学性能。采用50份羟甲基化木质素的BIIR硫化胶力学性能最佳。生产竹类产品时产生的大量竹屑等边角料,将其粉碎成一定粒径的粉末后,即可作为天然纤维类填料使用。其经化学改性后填入聚合物所制成的复合材料具有吸振减震的功能。刘灿培等将竹粉用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂处理,再与苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物和溴化丁基橡胶的共混物进行复合,在过氧化二异丙苯(DCP)引发剂的作用下制得交联型橡胶吸振复合材料。结果表明,最佳混炼温度是125～155℃(控制物料的实际温度不超过145℃);在170℃下用DCP引发交联可得到外观平整光滑的具有类似竹材加工性的复合材料;当竹粉和DCP用量分别为45份(质量,下同)和0.8份时,复合材料具有较好的力学性能、较宽的玻璃化转变温度范围和较大的损耗因子,吸振减震性能较好,但上限使用温度应不超过150℃。溴化丁基橡胶在多种应用领域正逐步地替代普通丁基橡胶,如子午线轮胎,斜交轮胎,胎侧,耐热内胎,容器衬里,药品瓶塞,机器衬垫等工业产品。目前我国的溴化丁基橡胶主要依赖进口,不但价格完全被外商控制,也会影响我国丁基橡胶产业的健康发展;我国的溴化丁基橡胶绝大部分应用在轮胎行业和橡胶瓶塞