6．丁基橡膠IIR

丁基橡膠IIR,是異丁烯單體與少量異戊二烯共聚合而成。1937年由美國Standard oil公司的R.M．Thomas和W．J．Sparks研究開發成功，1939年中間試驗裝置生產，1943年工業化生產，稱GR－I?，F代號為IIR。加拿大Polysar公司采用美國技術于1944年建廠投產。1959年后，法國、英國、美國、比利時、日本等國先后建廠生產。1955年美國Goodrich公司首先對丁基橡膠進行改性研究，開發成功溴化丁基橡膠。1965年加拿大Polysar公司又在此基礎上進一步完善工藝，于1971年實現了溴化丁基橡膠的工業化生產。在此期間，美國Esso化學公司于1960年研制成功并商品生產氯化丁基橡膠，又于1971年在英國建廠工業生產。1979年加拿大Polysar公司也同時生產氯化丁基橡膠。前蘇聯1965年后，也采用干法溴化方法生產溴化丁基橡膠。

我國于1966年開始對丁基橡膠的研究，并先后進行過以烴類溶劑合成和淤漿法合成丁基橡膠的中間試驗。目前全**有9套丁基橡膠生產裝置，總生產能力(包括鹵化丁基橡膠)1991年已達75萬噸。

⑴丁基橡膠的分類品種  

丁基橡膠通常按不飽和程度的大小分為五級，其不飽和度分別為0.6%～1.0％、l.l%～1.5％、1.6%～2.0％、2.1%～2.5％、2.6%～3.3％。而每級中又可依據門尼黏度的高低和所用防老劑有無污染性分為若干牌號。

不飽和度對丁基橡膠的性能有著直接影響，規律如下：

 隨著橡膠不飽和程度的增加，

①硫化速度加快，硫化度增加；

②因硫化程度充分，耐熱性提高；

③耐臭氧性、耐化學藥品侵蝕性下降；

④電絕緣性下降；

⑤黏著性和相容性好轉；

⑥拉伸強度和扯斷伸長率逐漸下降，定伸應力和硬度不斷提高。

生膠門尼黏度值的高低，則影響膠料可塑性及硫化膠的強度和彈性門尼黏度值增大，相對分子質量亦大，硫化膠的拉伸強度提高，壓縮變形減小，低溫復原性更好，但工藝性能惡化，使壓延、壓出困難。

⑵丁基橡膠的結構

①是首尾結合的線型分子，結構規整，為結晶性橡膠。

②分子主鏈主要由C—C單鍵組成，可極化的雙鍵數目極少，取代基對稱、無極性。因此基本屬飽和橡膠(不飽和程度極低，僅為天然橡膠的l／50)，結構穩定性很強，并且是較典型的非極性橡膠。

③在分子主鏈上，每隔一個次甲基就有兩個甲基側基圍繞著主鏈呈螺旋形式排列，等同周期為1.86nm。因此，空間阻礙大，分子鏈柔性差，結構緊密。

⑶丁基橡膠的性質、性能特點

丁基橡膠為白色或灰白色半透明彈性體，密度0.91~0.92g/cm³。其性能特點如下：

①丁基橡膠因分子鏈柔性差，結構緊密，其氣密性為橡膠之首。如在常溫下丁基橡膠的透氣系數約為天然橡膠的l/20、順丁橡膠的l/45、丁苯橡膠的1/8、乙丙橡膠的1/13、丁腈橡膠的1/2。各種橡膠的空氣滲透率見圖1-5。

②丁基橡膠有極好的耐熱、耐天候、耐臭氧老化和耐化學藥品腐蝕性能，經恰當配合的丁基硫化膠，在150～170℃下能較長時間使用，耐熱極限可達200℃。了基橡膠制品長時間暴露在日光和空氣中，其性能變化很小，特別是抗臭氧老化性能比天然橡膠要好l0～20倍以上。丁基橡膠對除了強氧化性濃酸以外的酸、堿及氧化—還原溶液均有極好的抗耐性，在醇、酮及酯類等極性溶劑中溶脹很小。以上特性是由丁基橡膠的不飽和程度極低。結構穩定性強和非極性所決定。

③由于丁基橡膠典型的非極性和吸水性小(在常溫下的吸水速率比其他橡膠低l0～15倍)的特點，使其電絕緣性和耐電暈性均比一般合成橡膠好，其介電常數只有2.1，而體積電阻可達l0¹⁶Ω·cm以上，比一般橡膠高10～100倍。

④丁基橡膠分子鏈的柔性雖差，但由于等同周期長，低溫下難于結晶，所以仍保持良好的耐寒性，其玻璃化溫度僅高于順丁、乙丙、異戊和天然橡膠，于-50℃低溫下仍能保持柔軟性。

⑤丁基橡膠在交變應力下，因分子鏈內阻大，使振幅衰減較快，所以吸收沖擊或震動的效果良好，它在-30～150℃溫度范圍內能保持良好的減震性，見圖1-6。

⑥丁基橡膠純膠硫化膠有較高的拉伸強度和扯斷伸長率，這是由于丁基橡膠在拉伸狀態下具有結晶性所決定的。這意味著不加炭黑補強的丁基硫化膠已具有較好的強度，故可用來制造淺色制品。

但是，丁基橡膠也有不少缺點：(a)硫化速度很慢，需要采用超促進劑和高溫、長時間才能硫化；(b)加工性能較差，尤其是自黏和互黏性極差，常需借助膠黏劑或中間層才能保證相互間的黏合，但結合強力也不高；(c)常溫下彈性低，長久變形大，滯后損失大，生熱較高；(d)耐油性差；(e)與炭黑等補強劑的濕潤性及相互作用差，故不易獲得良好的補強效果。*好對炭黑混煉膠進行熱處理，以進一步改善對炭黑的濕潤性及補強性能；(f)與天然橡膠和其他合成橡膠(三元乙丙橡膠除外)的相容性差，其共硫化性差，難與其他不飽和橡膠并用。

⑦鹵化改性  為克服丁基橡膠硫化速度慢、黏著性差、與其他橡膠難于并用的缺點，可以在丁基橡膠分子結構中引入鹵素原子來進行改性，這樣便得到鹵化(通常為氯化或溴化)丁基橡膠。其分子結構式為：

鹵化丁基橡膠主要利用烯丙基氯及雙鍵活性點進行硫化。丁基橡膠的各種硫化系統均適于鹵化丁基橡膠，但鹵化丁基橡膠的硫化速度較快。此外，鹵化丁基橡膠還可用硫化氯丁橡膠的金屬氧化物如氧化鋅3～5份硫化，但硫化較慢。

因丁基橡膠具有突出的氣密性和耐熱性，所以其*大用途是制造充氣輪胎的內胎和無內胎輪胎的氣密層，其耗量約占丁基橡膠總耗量的70％以上。又由于丁基橡膠的化學穩定性高，還用于制造水胎、風胎和膠囊。用丁基橡膠制造輪胎外胎時，吸收震動好、行車平穩、無噪聲，對路面抓著力大，牽引與制動性能好。 

丁基橡膠還可用于制造耐酸堿腐蝕制品及化工耐腐蝕容器襯里，并極適宜制做各種電絕緣材料，高、中、低壓電纜的絕緣層及包皮膠。此外，丁基橡膠還可用于制造各種耐熱、耐水的密封墊片、蒸汽軟管和防震緩沖器材，此外丁基橡膠還可以用于防水建材，道路填縫，蠟添加劑和聚烯烴改性劑等。