第四章橡胶配方设计丁基应用.ppt

丁基橡胶加工应用技术 丁基橡胶的结构特性决定着它具有优良的耐热老化、耐臭氧、耐氧、耐酸碱和极性溶剂、耐透气性，此外，电绝缘和耐电晕性能比一般合成橡胶好，耐水性能优异。 丁基橡胶硫化胶具有优良的耐热稳定性。硫黄硫化的丁基橡胶，可在100℃下于空气中长期使用。 用树脂硫化的丁基橡胶使用温度可达150～200℃。 丁基橡胶的这些结构特征，同时对其加工性能也带来若干负面影响。 （１）硫化速度慢与天然橡胶等高不饱和橡胶相比，其硫化速度慢，需要高温或长时间硫化。 （２）互黏性差需借助于增黏剂、增黏层改善与其他橡胶的黏合，且黏合力较低。 （３） 相容性差与其他橡胶相容性差，一般仅能与乙丙橡胶和聚乙烯等并用。 （４） 与补强剂之间作用弱 与不饱和橡胶相比，丁基橡胶与补强剂之间作用较弱，需进行热处理或使用添加剂，以增加橡胶的补强作用。 丁基橡胶常用的硫化体系包括： ①不饱和度高的丁基橡胶，在较高的温度条件(150℃-180℃)下进行硫化时，可以选用硫黄与超促进剂组成的硫黄体系进行硫化。使用硫黄系统具有物理机械性能、工艺性能和硫化速度都较适当的特点，但硫黄用量超过1.5份时易喷霜，制品适用温度范围较低，为100℃～140℃。不饱和度最低的丁基橡胶，活性很小，以至难于用硫黄和超促进剂硫化。 ②醌肟系统硫化的丁基橡胶，具有较高的耐臭氧性和耐热性，使用温度可达到150℃，硫化速度快,但胶料易焦烧。 ③ 树脂系统硫化丁基橡胶，生成热稳定的C-C-和-C-O-C交联键．几乎不产生硫化返原现象，对热、机械作用的稳定性要比-C-S-C-型交联键高，具有较高的耐热性，制品可以在150℃～l70℃下使用 硫化胶还具有低压缩变形性能和良好的耐疲劳及其它物理性能。树脂硫化的丁基橡胶，特别适用于制备硫化轮胎所用的风胎和胶囊。 适用于丁基橡胶硫化的最常用的树脂是叔丁基苯酚甲醛树脂(商品名2402树脂)，为淡黄色或棕色透明无定形固体。叔丁基酚醛树脂是由叔丁基苯酚与甲醛在碱触媒下缩合而得，分子中带有羟甲基、甲撑醚和亚甲基，分子结构如下： 酚醛树脂硫化组分一般由硫化剂和活化剂组成。 （1）硫化剂 酚醛树脂硫化剂应具备如下结构特征：适当的对位取代基、羟甲基含量和分子量等。 树脂中羟基的对位取代基对硫化胶性能有显著影响,对辛基酚醛树脂和对叔丁基酚醛树脂硫化胶性能较好。前者与丁基橡胶相容性优于后者，所以硫化胶的定伸应力又稍高于后者。 邻位羟甲基含量对酚醛树脂硫化性能有很大影响。当羟甲基含量小于3%时，酚醛树脂缺乏交联能力，不能进行硫化，胶料一直处于未硫化状态。只有当邻位羟甲基含量达6%以上时，它才具有正常交联能力。 酚醛树脂硫化剂的分子量不宜过大，超过620时，树脂硫化丁基橡胶的性能即下降。 常用酚醛树脂硫化剂有： 对叔丁基酚醛树脂，含羟甲基8%—11%，如2402树脂、101B树脂等； 对叔辛基酚醛树脂，如Amberol ST-137、SP-1045等； 烷基酚醛树脂，如R 17152等；酚醛树脂2123； 溴甲基对叔辛基酚醛树脂，如SP-1055、SP-1056、溴化酚醛树脂201等； 2,6-羟二甲基-4-氯苯酚树脂，如YDO等。 （2）活化剂 活化剂能促进树脂硫化，提高硫化速度。树脂硫化体系的活化剂主要品种有金属氯化物，如氯化亚锡、氯化铁，一般用量为1.5-2.5份；含卤聚合物，如氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、溴化丁基橡胶和氯化聚乙烯等，一般用量为5-10份。 不饱和度为0.94%的丁基橡胶，用酚醛树脂2402无法正常硫化，加入活化剂SnCl2·2H2O（1-5份），即可加快硫化速度，并改善硫化胶性能。加入金属氯化物活性剂可减少树脂用量到3份，并能降低硫化温度。 金属氯化物活化剂，会降低胶料焦烧时间，胶料易粘辊，分散不均，且腐蚀炼胶机滚筒。采用硫醇二苯胺及其含氯衍生物、二氯酚噻嗪及无水氯化锡，能避免对设备的腐蚀。氯磺化聚乙烯与SnCl2的混合物的作用也很有效。 在含氯化亚锡胶料中，不宜使用氧化锌。否则，会迟延硫化，降低硫化胶性能。因为在此条件下会生成非活性Zn[SnCl2(OH)2]类型络合盐，而影响SnCl2的活化作用。 与氯化亚锡不同，含卤聚合物活化剂可并用氧化锌，以加速硫化。在硫化过程中，含卤聚合物会放出氯化氢，与氧化锌作用生成氯化锌成为丁基橡胶树脂硫化的活化促进剂，从而加速硫化，并增加交联密度。 研究表明，在各种取代基树脂中，溴化酚醛树脂硫化活化较高，其硫化胶性能较好。且溴化酚醛树脂对不饱和度低于2.0%-2.5%的丁基橡胶也能进行硫化，并达到所需硫化程度。 含溴量为4%-5%的溴化甲基羟甲基叔辛基酚醛树脂硫化丁基橡胶，交联速度快，硫化胶热老化性能优于其他树脂硫化胶，强度和伸长率保持率较高，耐臭氧性能也好，且不需加入氯化亚锡。