溴化丁基橡膠的應用與制備材料的性能

溴化丁基橡膠的應用與制備材料的性能

溴化丁基橡膠（biir）是溴化染料（iir）的溴化改性產(chǎn)品。其研究和開發(fā)始于20世紀50年代，始于20世紀70年代。目前,生產(chǎn)溴化丁基橡膠的企業(yè)主要是美國的Exxon公司和德國Bayer公司,生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的80%。而國內(nèi)生產(chǎn)溴化丁基橡膠的企業(yè)極少,所用溴化丁基橡膠基本依賴進口。溴化丁基橡膠與丁基橡膠的結(jié)構相似,具有丁基橡膠的很多優(yōu)異性能,如:減振性、低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,氣體和濕氣的低滲透性,耐熱、耐臭氧、耐紫外線照射和耐腐蝕等等。由于其結(jié)構上引入活潑的溴原子,雙鍵被活化,使得其硫化性能改善、熱穩(wěn)定性提高、與其它橡膠并用的相容性改善。溴化丁基橡膠的制備方法主要有兩種:干混煉法和溶液法兩種。前者是在開煉機上將溴化劑加入丁基橡膠中進行熱混煉,使溴化劑放出的溴與丁基橡膠發(fā)生反應;后者是將丁基橡膠溶劑,加入溴化改性劑。溶液法制備溴化丁基橡膠的溴化過程是連續(xù)的,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量均勻而穩(wěn)定,因而是工業(yè)上生產(chǎn)溴化丁基橡膠的常用方法。溴化丁基橡膠能夠橡膠包括天然膠、乙丙膠等多種橡膠并用。2.1輪胎氣密層膠溴化丁基橡膠能夠與天然橡膠以任意比例并用,產(chǎn)品可用于輪胎氣密層膠。茍登峰等研究了天然橡膠與溴化丁基橡膠用于制備輪胎氣密層。結(jié)果表明,溴化丁基橡膠的加入能夠提高氣密層的質(zhì)量,提高輪胎結(jié)構的完整性。2.2對物質(zhì)性的指認乙丙橡膠具有優(yōu)異的耐臭氧、耐熱、耐候性、耐化學藥品性能和良好的低溫性能,與溴化丁基橡膠并用可改善BIIR的耐熱老化性和抗硫化反原性,而BIIR可改善乙丙橡膠的氣密性。研究表明乙丙橡膠與BIIR的共混相容性及共硫化性良好;耐熱老化性、氣密性、耐壓縮永久變形性均較好;產(chǎn)品可用于制備橡膠密封材料、防水片材接縫膠粘劑等。2.3biir與白炭黑的相互作用順丁膠的耐磨性較好,但其防滑性(尤其是濕牽引性)差;溴化丁基橡膠濕牽引性好,而耐磨性較差,將兩者并用能夠取長補短。此研究采用白炭黑補強,采用N,N-二甲氨基乙醇、六甲基二硅氮烷和硅烷偶聯(lián)劑來改善BIIR與白炭黑之間的相互作用。研究結(jié)果表明,在BR中加入BIIR和白炭黑后胎面膠的耐磨性、牽引性和滾動阻力能得到顯著改善。2.4復合膠的制備溴化丁基橡膠與普通丁基橡膠的相容性很好,理論上可以以任何比例混合。在普通丁基橡膠體系中加入溴化丁基橡膠后,可以明顯改善并用膠的自粘性,同時加工性能也將得到改善。研究表明,溴化丁基橡膠用量的增加,硫化速度明顯加快;溴化丁基橡膠的含量對并用膠的物理機械性能、老化性能沒有太大的影響。尼龍(PA)和溴化丁基橡膠(BIIR)本身都是阻隔性能很好的材料,將兩者共混制得合金也應具備優(yōu)異的阻隔性能。鄧旭等利用動態(tài)硫化法制備PA-6/(BIIR)合金,通過對其拉伸強度、沖擊強度及熔體流動速率(MFR)等性能進行測試,討論了馬來酸酐(MAH)對合金力學性能和流動性能的影響,通過掃描電子顯微鏡觀察合金沖擊斷面的形貌。結(jié)果表明,當MAH的含量為0.5份時,合金的力學性能和流動性能最好,此時的拉伸強度為19.8MPa,斷裂伸長率為15%,缺口沖擊強度為26.1kJ/m2,MFR為0.15g/(10min)。該合金可以作為阻氣材料的襯里使用。溴化丁基橡膠也能夠和炭黑、白炭黑、粘土、竹粉等復合,制備復合材料。4.1炭黑和其他新材料制造氣密層王進文等研究了溴化丁基橡膠與炭黑復合的性能。利用炭黑和其他新材料制造氣密層具有可調(diào)節(jié)氣密層尺寸、降低透氣率的潛力,從而可提高外胎的耐久性。研究結(jié)果表明,炭黑的補強效果較好,硫化膠具有較好的力學性能。4.2白炭黑補充膠白炭黑是優(yōu)良的白色補強劑,能賦予橡膠較高的拉伸強度、拉扯斷伸長率、彈性、耐熱性和撕裂強度,在橡膠制品中有著廣泛地應用。譚志海等研究了白炭黑補強溴化丁基橡膠(BIIR)的性能及特點。結(jié)果表明:白炭黑補強的BIIR表現(xiàn)出了良好的工藝性能、力學性能和熱老化性能;硅烷偶聯(lián)劑(Si69)用量對硫化膠的力學性能有很大的影響;同時還發(fā)現(xiàn)白炭黑補強BIIR的拉伸應力軟化效應和應力松馳性能與炭黑補強BIIR有著明顯的區(qū)別。所制得的膠可用于輪胎的內(nèi)襯層。4.3木質(zhì)素羥甲基化膠近年來,橡膠與粘土制備納米復合材料成為研究的熱點。李峣等采用靜電紡絲工藝制備了表面形態(tài)良好的溴化丁基橡膠/黏土納米復合材料微米纖維,研究了其微觀結(jié)構。結(jié)果表明,靜電紡絲工藝制備的纖維內(nèi)部黏土空間分散狀態(tài)明顯優(yōu)于常規(guī)溶液法制備的橡膠/黏土納米復合材料,在制備方法上進行了有益的探索。木質(zhì)素是植物的主要成分之一,主要用作補強劑。近年來用甲醛改性木質(zhì)素制得的羥甲基化木質(zhì)素具有類似于酚醛樹脂的結(jié)構,對一些橡膠除有良好的補強作用外,還有交聯(lián)作用。楊軍等研究了羥甲基化木質(zhì)素對溴化丁基橡膠(BIIR)的補強作用。結(jié)果表明,木質(zhì)素羥甲基化可以明顯提高其對BIIR的補強能力,且100g木質(zhì)素用0.15mol甲醛羥甲基化最佳;在羥甲基化木質(zhì)素中加入水使其質(zhì)量分數(shù)為0.45和在膠料混煉中進行100℃的動態(tài)熱處理(熱煉)可以提高硫化膠的力學性能。采用50份羥甲基化木質(zhì)素的BIIR硫化膠力學性能最佳。生產(chǎn)竹類產(chǎn)品時產(chǎn)生的大量竹屑等邊角料,將其粉碎成一定粒徑的粉末后,即可作為天然纖維類填料使用。其經(jīng)化學改性后填入聚合物所制成的復合材料具有吸振減震的功能。劉燦培等將竹粉用乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶聯(lián)劑處理,再與苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物和溴化丁基橡膠的共混物進行復合,在過氧化二異丙苯(DCP)引發(fā)劑的作用下制得交聯(lián)型橡膠吸振復合材料。結(jié)果表明,最佳混煉溫度是125～155℃(控制物料的實際溫度不超過145℃);在170℃下用DCP引發(fā)交聯(lián)可得到外觀平整光滑的具有類似竹材加工性的復合材料;當竹粉和DCP用量分別為45份(質(zhì)量,下同)和0.8份時,復合材料具有較好的力學性能、較寬的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍和較大的損耗因子,吸振減震性能較好,但上限使用溫度應不超過150℃。溴化丁基橡膠在多種應用領域正逐步地替代普通丁基橡膠,如子午線輪胎,斜交輪胎,胎側(cè),耐熱內(nèi)胎,容器襯里,藥品瓶塞,機器襯墊等工業(yè)產(chǎn)品。目前我國的溴化丁基橡膠主要依賴進口,不但價格完全被外商控制,也會影響我國丁基橡膠產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展;我國的溴化丁基橡膠絕大部分應用在輪胎行業(yè)和橡膠瓶塞