溴化丁基橡膠的結(jié)構(gòu)與性能

溴化丁基橡膠的結(jié)構(gòu)與性能

0溴化異戊二烯共聚反應(yīng)溴化二聚膠是用丁基烯和溴化二聚基烯的反應(yīng)制的?？梢暈楫惗〈己蜕倭慨愇於嫉墓簿畚?。其中，異戊二醇在鏈中隨機(jī)分布。在溴化丁基橡膠分子中,由于(b)位有取代溴原子存在,使得(a)位置上的碳原子雙鍵被活化,通過該烯丙基溴可以進(jìn)行多種交聯(lián)反應(yīng)。溴化丁基橡膠的分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。1.2性能特性1.2.1通丁基橡膠的特性丁基橡膠溴化后,除了產(chǎn)生額外的交聯(lián)位置外,同時(shí)存在不飽和雙鍵和烯丙基溴,因此除了保持了丁基橡膠原有的低透氣性、高衰減性、耐老化性、耐天候性、耐臭氧性及耐化學(xué)藥品性等特性外,還增添了普通丁基橡膠所不具備的以下特性:(1)需用硫化劑的量少,硫化速度快;(2)能用各種硫化劑硫化,而丁基橡膠則不能;(3)能與天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠等并用;(4)溴化丁基橡膠本身或與其他橡膠有良好的硫化粘合性能,丁基橡膠則較差;(5)耐熱性能比丁基橡膠優(yōu)異。這些特點(diǎn)使得其在多種應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步替代普通丁基橡膠,如子午線輪胎、斜交輪胎、胎側(cè)、耐熱內(nèi)胎、容器襯里、藥品瓶塞以及機(jī)械襯墊等工業(yè)產(chǎn)品。由于溴化丁基橡膠可以采用氧化鋅硫化,使得其具有更好的熱穩(wěn)定性,在貯存和加工過程中不變色。溴化丁基橡膠與普通丁基橡膠的耐熱性能比較見表1所示。1.2.2鹵化丁基橡膠溴化丁基橡膠和氯化丁基橡膠硫化膠的許多性能基本相同,兩者都保持了丁基橡膠所具有的透氣性低、耐老化、耐候和耐屈撓疲勞等性能,并且能與天然橡膠和其他不飽和橡膠共硫化和粘合。當(dāng)兩種鹵化丁基橡膠的應(yīng)力-應(yīng)變相近時(shí),老化疲勞壽命相當(dāng)。兩種鹵化丁基橡膠與天然橡膠并用時(shí),透氣性都隨天然橡膠含量的增加而增大,耐熱老化性能和老化后的屈撓性能都逐漸下降,但是兩種鹵化丁基橡膠之間的性能也有差別:(1)溴化丁基橡膠具有更多的活化硫化點(diǎn),硫化速度更快,與不飽和橡膠能更好地粘合;(2)溴化丁基橡膠的老化性能優(yōu)于氯化丁基橡膠,特別是在150℃的高溫下更好;(3)由于溴化丁基橡膠的硫化速度快,與其他橡膠并用時(shí),如果配方不變,兩者不能完全互換;(4)溴化丁基橡膠的焦燒安全性比氯化丁基橡膠低。溴化丁基橡膠與氯化丁基橡膠的力學(xué)性能比較見表2所示。2加工與應(yīng)用2.1硫化體系變化BIIR與普通丁基橡膠的結(jié)構(gòu)類似,其配合和加工性能也大同小異,只是硫化體系有所變化。BIIR存在雙鍵,且含有反應(yīng)性溴,因此可用多種硫化方法進(jìn)行硫化,使其應(yīng)用范圍更加廣泛。2.1.1利用含硫酸鈉的硫化由于BIIR中C-Br鍵的高活性,與IIR和CIIR的硫化相比其具有以下特點(diǎn):(1)硫化劑類型多,BIIR對(duì)多種硫化都具有良好的適應(yīng)性,其硫化體系一般是以氧化鋅為基礎(chǔ),再配合硫磺和促進(jìn)劑,還可以用過氧化物硫化以獲得低壓縮變形。采用了不同硫化體系,其性能和用途也各不相同。(2)硫化活性較高,硫化速度快,焦燒時(shí)間短,硫化劑用量少。(3)與高不飽和橡膠共硫化的可能性更大,只需要使用硫磺和DM體系即可完成并用膠的共硫化。不同硫化體系溴化丁基橡膠膠料的性能情況見表3所示。2.1.1.硫化膠體系biir硫磺硫化體系在BIIR硫化中占有重要地位,其配合組成可分為純硫磺硫化和硫磺-促進(jìn)劑硫化兩大類。單純用硫磺硫化體系也可以進(jìn)行硫化,但膠料易返原,且硫化膠性能較差,需要添加氧化鋅以穩(wěn)定其硫化狀態(tài),因而應(yīng)用較少。硫磺與促進(jìn)劑及氧化鋅組成的硫化體系可有效硫化BIIR,并獲得綜合性能良好的硫化膠。常用的促進(jìn)劑有噻唑類、次磺酰胺和秋蘭姆等。除硫磺外,給硫體(如TMTD、MDB)也具有單獨(dú)硫化交聯(lián)BIIR的功能,其膠料焦燒時(shí)間較長(zhǎng),加工安全性良好,但硫化膠性能不夠理想,特別是壓縮永久變形較大,耐熱性較差,因此在配方中很少單獨(dú)使用。在硫磺硫化體系中,當(dāng)硫磺增加用量時(shí),硫化產(chǎn)品很容易噴霜。所以,一定要控制硫磺的用量(一般在0.5~1.5份)。在該體系中添加促進(jìn)劑TMTD和DM可以提高硫化速度,改善硫化膠的力學(xué)性能。硫磺硫化體系最重要的應(yīng)用是BIIR與其他橡膠并用時(shí),硫磺用量保持較低的水平,就可以獲得良好的力學(xué)性能和耐熱性能。2.1.1.硫化膠料和其它促進(jìn)劑溴化丁基橡膠與普通丁基橡膠的一個(gè)不同點(diǎn),就是它可以使用氧化鋅硫化,一般用量3~6份。氧化鋅硫化體系不僅能單獨(dú)硫化BIIR,而且還能與其他多種硫化劑協(xié)同使用,改善硫化膠的性能。氧化鋅硫化體系包括氧化鋅硫化和氧化鋅-促進(jìn)劑硫化兩大類。當(dāng)用氧化鋅硫化時(shí),膠料的焦燒安全性好、耐老化性能較佳,但是硫化速度慢、硫化膠強(qiáng)度較低、膠料容易發(fā)黏。所以可在該硫化體系中加入促進(jìn)劑、活化劑等以增加膠料的交聯(lián)密度。硬脂酸可加快氧化鋅硫化速度、減少焦燒安全性、降低硫化程度,硬脂酸加鈣會(huì)同時(shí)降低硫化程度和硫化速度。氧化鋅硫化的硫化膠耐熱性能較好,并常用于產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和低抽出物產(chǎn)品(如藥用瓶塞)的硫化。為了提高硫化速度和交聯(lián)度、減少焦燒時(shí)間,常使用秋蘭姆和硫化氨基甲酸鹽促進(jìn)劑。促進(jìn)劑TMTD、DM和Voltac不僅可以改善硫化膠力學(xué)性能和耐老化性能,而且還可以同時(shí)改善其硫化粘接性能。二硫代氨基甲酸鹽(如ZDC)能促進(jìn)氧化鋅硫化,改善硫化膠的耐熱性和壓縮永久變形等性能,且能用于低溫硫化工藝。2.1.1.利用催化劑、其它方法做作為橡膠防老劑的芳香族胺類化合物,如防老劑DPPD(N,N‘-二苯基對(duì)苯二胺)和防老劑ADPA(丙酮與二苯胺的反應(yīng)產(chǎn)物)等都可用作BIIR的硫化劑,硫化膠的耐熱、壓縮永久變形及耐臭氧性能非常優(yōu)異。馬來酰亞胺硫化體系能有效地硫化BIIR,其特點(diǎn)是耐熱、耐臭氧和壓縮永久變形性能優(yōu)異,它與氧化鋅共用時(shí),能提高硫化活性;與過氧化物共用時(shí),可增強(qiáng)交聯(lián)效果,提高硫化膠性能。不過,由于胺類硫化體系硫化速度較慢,且硫化膠的力學(xué)性能較差,必須加入TMTD等促進(jìn)劑和活化劑等,一般很少使用。2.1.1.其它新型硫化膠以嗎啡啉類(如DTDM)作為主要的硫化劑,并輔之以秋蘭姆類(TMTD)配合硫化BIIR,其硫化膠具有較好的力學(xué)性能和耐老化性能,且硫化速度快、焦燒安全性好,也可以用于與天然橡膠并用的場(chǎng)合。2.1.1.對(duì)有機(jī)過氧化物的增效與IIR不同,BIIR能用過氧化物硫化。但是,使用有機(jī)過氧化物時(shí),硫化速度慢,且力學(xué)性能較差,所以必須加入間苯撐二馬來酰亞胺作助劑才能使過氧化物硫化膠具有良好的應(yīng)力-應(yīng)變性能、耐熱性能和低壓縮永久變形。2.1.1.膠料的硫化BIIR使用少量樹脂便可以硫化,如使用2份烷基酚醛樹脂(SPl045)即可硫化。但是要求高定伸應(yīng)力、低壓縮永久變形的膠料時(shí),其用量可達(dá)7份,一般應(yīng)用范圍為1~7份。硫化膠有很好的耐熱性能,但它的硫化速度較慢。酚醛樹脂是通過烷基化反應(yīng)進(jìn)行的,因此,影響其硫化速度和起始交聯(lián)的因素與影響氧化鋅硫化的相同,為制造藥用BIIR制品提供了另一個(gè)無硫硫化體系。樹脂硫化的特點(diǎn)是耐臭氧性、壓縮永久變形及耐屈撓性能良好,但耐熱性比促進(jìn)劑EZ和秋蘭姆硫化的差。2.1.1.防焦劑的用量烷基苯酚二硫化物(如Vultac5#)對(duì)溴化丁基橡膠硫化活性較高,即使使用防焦劑也易焦燒。在溴化丁基橡膠與高不飽和橡膠并用膠中,一般不需要像氯化丁基橡膠那樣使用Vultac5#促進(jìn)劑共硫化。使用硫磺和DM體系即可完成并用膠的共硫化,以達(dá)到良好的粘接水平。2.1.1.催化劑的選擇BIIR可用硫脲進(jìn)行硫化,硫脲化合物適用于白色膠料配合,其硫化膠的耐臭氧、耐熱性良好。促進(jìn)劑1,2-亞乙基硫脲(NA—22)的焦燒時(shí)間和硫化速度較快,而促進(jìn)劑ETU、EUR等常用的硫脲化合物對(duì)于BIIR的硫化速度較慢,而且硫化膠的性能較低。此外硫脲化合物配合硫化膠的耐熱性比促進(jìn)劑EZ差,而其壓縮永久變形卻與用促進(jìn)劑EZ的相當(dāng)。對(duì)于硫脲化合物的硫化速度,BIIR快于CIIR,但BIIR存在易焦燒的缺點(diǎn)。2.1.2強(qiáng)制系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)體系對(duì)BIIR的力學(xué)性能具有重要的影響,是BIIR獲得實(shí)際使用價(jià)值不可缺少的配合組分之一。其主要品種有炭黑和白色補(bǔ)強(qiáng)劑兩大類。2.1.2.biir2030的性能的影響溴化丁基橡膠和普通丁基橡膠一樣,是一種結(jié)晶性橡膠,本身有一定的拉伸強(qiáng)度。但是添加適量的補(bǔ)強(qiáng)填料可以提高溴化丁基橡膠的力學(xué)性能,也可以改善其加工性能。不同填料對(duì)溴化丁基橡膠(BIIR2030)性能的影響見表4所示。由表4可知,炭黑對(duì)溴化丁基橡膠有很好的補(bǔ)強(qiáng)作用,特別是高結(jié)構(gòu)的炭黑(如N330)對(duì)溴化丁基橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用最好。炭黑對(duì)膠料硬度和拉斷強(qiáng)度的影響為:N330>N990>噴霧炭黑,而對(duì)伸長(zhǎng)率的影響則正好相反,用噴霧炭黑的影響最大。隨著炭黑用量的不同,膠料的性能有很大變化。隨著炭黑用量的增加,硬度和拉斷變形增大,而拉伸強(qiáng)度在增加到一定程度時(shí)便停止下來,并會(huì)有較小程度的下降。拉斷伸長(zhǎng)率會(huì)隨炭黑用量的增加而逐漸減小。幾種礦物填料對(duì)溴化丁基橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用相對(duì)來說小一些,且補(bǔ)強(qiáng)效果基本接近。2.1.2.充填劑性能對(duì)比白炭黑是一種優(yōu)良的白色補(bǔ)強(qiáng)劑,能賦予橡膠較高的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、彈性、耐熱性和撕裂強(qiáng)度,在橡膠制品中具有廣泛的應(yīng)用。溴化丁基橡膠具有良好的氣密性、耐疲勞性、耐老化性和耐化學(xué)藥品性能,而且具有良好的加工工藝性能,廣泛應(yīng)用于輪胎等行業(yè)。炭黑和白炭黑作為BIIR的補(bǔ)強(qiáng)填充劑,在性能上有明顯差別。將相同用量(60份)的白炭黑(牌號(hào)為HI-si233)和幾種不同類型的炭黑(N115、N326、N660、N550和N762)分別加入BIIR中進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5所示。從表5中數(shù)據(jù)可以看出,Hi-sil233補(bǔ)強(qiáng)BI-IR混煉膠的焦燒時(shí)間(Ts2)長(zhǎng),門尼黏度較低,其加工工藝性能比炭黑補(bǔ)強(qiáng)膠料好。同時(shí)發(fā)現(xiàn),Hi-Sil233補(bǔ)強(qiáng)BIIR硫化膠的力學(xué)性能不比炭黑補(bǔ)強(qiáng)BIIR差,而且其熱老化性能和壓縮永久變形優(yōu)于炭黑補(bǔ)強(qiáng)的BIIR硫化膠。另外,由于白炭黑表面含有親水性硅醇基團(tuán),這些基團(tuán)會(huì)導(dǎo)致白炭黑粒子之間相互聚集,難以在橡膠中分散,難以混煉均勻。此外,該基團(tuán)對(duì)促進(jìn)劑有強(qiáng)烈的吸附作用,會(huì)延遲硫化。因此,通常在使用白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí),要加入硅烷偶聯(lián)劑(如Si69等)或多元醇類化合物等改性劑,以改善白炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能。2.1.3提高硫化膠的穩(wěn)定性BIIR常用的增塑劑品種有石油類操作油和酯類增塑劑,其主要功能是改善BIIR的加工性能,并改善其硫化膠的耐低溫性能。石蠟油和環(huán)烷油因與BIIR的相容性較好而被優(yōu)先選用,芳香族油由于與BIIR的相容性較差,且有脫色、污染,并會(huì)降低低溫屈撓性等缺點(diǎn)而較少使用。增加石蠟油用量可以使膠料的黏度、硬度和定伸應(yīng)力下降,適當(dāng)增加油用量可以使膠料的強(qiáng)度增加。2.1.4充填膠質(zhì)材料的增黏劑在BIIR貼合過程中,膠料需要有良好的自黏性能,否則生產(chǎn)就會(huì)無法正常進(jìn)行。為了加速成型接頭和與其他部件、金屬件的粘接貼合,必須借助增塑體系,增加膠料的粘接能力。HI-IR的常用增黏劑包括:非反應(yīng)型酚醛樹脂(如SP-1068、SP-1077)、苯酚-乙炔樹脂、烴類樹脂等。前兩增黏劑的增黏效果較好,烴類樹脂(如Escorez1102)的增黏效果雖然較烷基酚醛樹脂差,但因其價(jià)格較低,且很安全,不會(huì)縮短焦燒時(shí)間。而酚醛樹脂可能與BIIR發(fā)生反應(yīng),從而縮短焦燒時(shí)間。為了增加與高不飽和橡膠的粘接性能,可適當(dāng)提高增塑劑的用量。2.1.5輥筒和輥筒內(nèi)產(chǎn)生黏在加工過程中,BIIR會(huì)對(duì)加工設(shè)備的金屬表面(如輥筒)出現(xiàn)粘附現(xiàn)象,為此,需要使用防粘劑。BIIR常用的防粘劑品種為堿土金屬硬脂酸,如硬脂酸鋅、硬脂酸以及羥基硬脂酸甲酯等。2.1.6硫化體系的選擇在鹵化丁基橡膠的加工中,常用的防焦劑有氧化鈣、氧化鉛、氧化鎂、硬脂酸鋅、噻唑和胍的化合物等。由于BIIR的硫化速度較CIIR快,其焦燒安全性相對(duì)更低,為此可以通過調(diào)整硫化體系的類型和用量來獲得滿意的加工安全性。一般采用氧化鎂和苯并噻唑促進(jìn)劑延遲焦燒來改善膠料的加工安全性,一般用量為:氧化鎂0.2~1.0份,促進(jìn)劑苯并噻唑0.5~1.5份。2.2硫化速度的排列溴化丁基橡膠能與多種橡膠以任意比例并用,如天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠等。制得的并用硫化膠有較好的性能,在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),在相同配合情況下,各種并用膠的硫化速度排列順序?yàn)?天然橡膠>丁腈橡膠>三元乙丙橡膠>氯丁橡膠。顯然,并用天然橡膠后硫化速度特別快,容易焦燒,所以在關(guān)注加工操作的同時(shí),也可以考慮加入某些防焦劑。與氯丁橡膠并用時(shí),硫化速度較慢,必須加入氧化鎂等活化劑。2.2.1新型溴化丁基橡膠的合成采用溴化丁基橡膠和普通丁基橡膠并用,除了保持兩者都具備的物理性能(不透氣性、耐老化、耐化學(xué)藥品等)之外,最重要的是可以大大縮短并用膠料的硫化時(shí)間,改善了加工性能,降低了膠料黏度。此外,在溴化丁基橡膠中加入普通丁基橡膠也是一條降低生產(chǎn)成本的重要途徑。普通丁基橡膠與溴化丁基橡膠并用可以改善膠料自黏性,工藝性能良好;并用膠中隨著溴化丁基橡膠用量的增加,硫化速度明顯加快,并用膠的紫外吸光度與易氧化物兩項(xiàng)指標(biāo)會(huì)逐漸得到改善;并用膠中溴化丁基含量的變化對(duì)并用膠的力學(xué)性能、老化性能沒有太大的影響;普通丁基橡膠與溴化丁基橡膠并用膠的硫化體系采用硫磺硫化或嗎啡啉硫化效果良好。通過對(duì)并用不同比例溴化丁基橡膠的混煉膠的力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn),隨著生膠中溴化丁基橡膠比例的增加,并用膠的力學(xué)性能指標(biāo)出現(xiàn)在類似拋物線上的拐點(diǎn),一般都在溴化丁基橡膠占生膠70%~85%左右分布。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,并用膠力學(xué)性能的變化范圍相對(duì)較小,老化后的性能也相當(dāng)好。這就為以并用膠替代純溴化丁基橡膠,從而降低生產(chǎn)成本提供了可行性。溴化丁基橡膠與普通丁基橡膠在硫化體系中有很大的區(qū)別,一方面BIIR的硫化速度比IIR快得多;另一方面,兩者的硫化方式也有較大的差異。例如,BIIR可以用氧化鋅硫化,而IIR則不行,因此,將上述兩者并用時(shí),必須采用能同時(shí)滿足2種橡膠硫化要求的共硫化體系,并注意平衡兩者之間的硫化速度。在力學(xué)性能與老化性能指標(biāo)方面,用硫磺硫化的并用膠的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、永久變形等指標(biāo)幾乎與純BIIR體系相近,而用嗎啡啉硫化體系的并用膠則稍差一些。在化學(xué)性能方面,不同的硫化體系并用膠性能差別很大。這是因?yàn)楫a(chǎn)品的硫化結(jié)構(gòu)、硫化程度、硫化殘余物都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響,因此,在醫(yī)用領(lǐng)域使用并用膠時(shí)必須選擇合適的硫化體系。2.2.2既硫化材料的合成溴化丁基橡膠能以任意比例與天然橡膠并用。溴化丁基橡膠與天然橡膠并用硫化速度快,可提高天然橡膠的氣密性,改善其耐熱、耐天候老化和耐各種化學(xué)藥品的性能。相反,天然橡膠則能提高以溴化丁基橡膠為主的膠料的粘合性及拉伸強(qiáng)度等性能。2.2.3溴化丁基橡膠在甲基橡膠中的應(yīng)用,其符合三元乙丙橡膠溴化丁基橡膠與三元乙丙橡膠并用,可以改變硫化速度(隨著溴化丁基橡膠在并用膠中含量的增加,硫化速度急劇下降,直到溴化丁基橡膠的含量達(dá)到50%為止,隨后出現(xiàn)相反的趨勢(shì)),改善以此為基礎(chǔ)的膠料的粘合、氣密性和阻尼特性,反過來,三元乙丙橡膠可以改善以溴化丁基橡膠為基礎(chǔ)的膠料的低溫脆性、耐臭氧和耐熱性能。2.2.4基礎(chǔ)膠料成本溴化丁基橡膠與氯丁橡膠并用的目的主要在于降低以溴化丁基橡膠為基礎(chǔ)的膠料成本。溴化丁基橡膠與G型和W型氯丁橡膠一樣,可以采用氧化鋅或者硫磺硫化。溴化丁基橡膠與氯丁橡膠并用膠料的耐熱、耐臭氧性能良好,耐壓縮永久變形、耐天候老化性與氯丁橡膠相同。2.2.5提高產(chǎn)品力學(xué)性能在溴化丁基橡膠中并用丁腈橡膠,可以改善膠料的耐油、耐化學(xué)藥品性能,提高產(chǎn)品的壓縮永久變形性能,但力學(xué)性能較差。與丁腈橡膠并用,溴化丁基橡膠還可以改善丁腈橡膠的低溫屈撓性、耐臭氧、耐酯和耐酮的性能,但是耐油性能和拉伸強(qiáng)度有所下降。2.2.6順丁橡膠/biir共混膠料順丁橡膠與溴化丁基橡膠并用的目的,是利用溴化丁基橡膠良好的濕牽引性和順丁橡膠較好的耐磨性以及低滾動(dòng)阻力相互補(bǔ)充,取長(zhǎng)補(bǔ)短。順丁橡膠/BIIR共混膠料可用在胎面膠中,用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)。因?yàn)楹袖寤』鹉z的胎面膠料雖然具有良好的濕牽引性,但是耐磨性很差,原因之一是丁基橡膠與炭黑之間的相互作用差,而通過硅烷把橡膠與白炭黑偶聯(lián)起來,就能大大改善丁基橡膠與填充劑的相互作用,得到良好的補(bǔ)強(qiáng)效果。在順丁橡膠胎面膠料中加入白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的溴化丁基橡膠,胎面膠的三大性能耐磨性、牽引性和滾動(dòng)阻力都得到顯著改善。2.3對(duì)產(chǎn)品的再生膠用量的影響溴化丁基橡膠有很好的再生利用功能,這也是溴化丁基橡膠不同于其他橡膠的一大優(yōu)點(diǎn)。把已經(jīng)充分硫化過的溴化丁基膠料切成1mm左右的薄片,然后在開煉機(jī)上拉20~30個(gè)薄通(輥距小于0.5mm,不需要冷卻水),之后包輥出片。我們發(fā)現(xiàn),溴化丁基橡膠能完全呈片狀,表面光滑,并且保持了一定的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。而其他橡膠在這一過程之后一般都變成顆粒狀。這一特點(diǎn)可以大大節(jié)約溴化丁基橡膠的生產(chǎn)成本。在再生膠的應(yīng)用上,最重要的是再生膠對(duì)物理性能的影響。對(duì)摻入不同比例再生膠的溴化丁基橡膠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究發(fā)現(xiàn),加入再生膠的溴化丁基膠料隨著再生膠用量的增加,其拉伸強(qiáng)度會(huì)逐漸下降,而伸長(zhǎng)率會(huì)逐漸升高。這與其他橡膠的再生應(yīng)用情況一樣,加入再生膠的比例增加必導(dǎo)致其力學(xué)性能下降,但是相對(duì)于其他橡膠而言,總體上這個(gè)變化不是十分明顯,特別是再生膠添加量在15%以內(nèi)其性能保持良好。另外,通過對(duì)其化學(xué)特性的研究發(fā)現(xiàn),再生膠對(duì)溴化丁基橡膠產(chǎn)品的化學(xué)性能也沒有明顯影響,這主要是因?yàn)樵偕z與原膠的化學(xué)成分相似,只是硫化程度有差異,經(jīng)過混合塑煉、高溫硫化后,產(chǎn)品的化學(xué)成分還是一致的,因此并用膠基本上不影響產(chǎn)品的化學(xué)性能。由此可見,溴化丁基橡膠具有很好的再生利用性能和價(jià)值,它的再生工藝非常簡(jiǎn)單,不需要經(jīng)過高溫脫硫等復(fù)雜工藝,只要經(jīng)過一定的塑煉就可以使用,并且與溴化丁基橡膠的原膠混合性能良好。2.4溴化丁基橡膠的硫化BIIR的加工工藝主要包括混煉、壓延、壓出和硫化等工序,避免產(chǎn)生焦燒和氣泡是加工過程中的主要內(nèi)容。溴化丁基橡膠分子鏈上存在雙鍵,同時(shí)含有溴原子,因此可以采用多種方法進(jìn)行硫化,應(yīng)根據(jù)橡膠制品所要求的物理性能選擇硫化體系。溴化丁基橡膠的混煉、壓延和壓出操作工藝與門尼黏度相同的普通丁基橡膠相似,但由于溴化丁基橡膠硫化速度較快,容易焦燒,所以應(yīng)該注意下列情況:(1)溴化丁基橡膠的混煉溫度若超過130℃有焦燒危險(xiǎn),并且溫度過高,膠料容易破碎,導(dǎo)致膠料加工不良;(2)溴化丁基橡膠對(duì)模具具有腐蝕性,所以在模壓時(shí)要加以防護(hù),應(yīng)使用高質(zhì)量的模具,并用涂層保護(hù),避免使用水基脫模劑以及保持高溫狀態(tài),避免模具溫度反復(fù)波動(dòng)等。2.4.1加入硫化體系配合劑BIIR可用開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉,當(dāng)采用開煉機(jī)進(jìn)行混煉時(shí)輥筒速比宜為1:1.25,前輥輥溫為40℃,后輥溫度為55℃左右?；鞜捈恿享樞?yàn)?(1)投入部分橡膠,使其包輥,并存有少量堆積膠。最好使用新近生產(chǎn)的BIIR膠料,以利于操作。(2)加入防焦劑、酸吸收劑、硬脂酸及1/4補(bǔ)強(qiáng)劑,進(jìn)行混煉。(3)加入剩余BIIR,調(diào)整輥距,保留少量堆積膠。(4)加入剩余補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑,補(bǔ)強(qiáng)劑必須在加入增塑劑之前加入,但增塑劑可以與非補(bǔ)強(qiáng)劑一起逐步加入,并保留少量堆積膠。(5)加入硫化體系配合,包括氧化鋅和促進(jìn)劑,輥溫需控制,以防焦燒。(6)最后經(jīng)薄通、下片和冷卻完成混煉過程。密煉機(jī)混煉時(shí)一般采用兩段混煉工藝,第一段制備母煉膠,其中不含硫化組分,如氧化鋅和促進(jìn)劑;第二段在較低溫度下加入硫化體系配合劑。采用密煉機(jī)混煉BIIR時(shí),投料量一般高于通用橡膠的5%~10%,以利于配合劑的分散和排除卷入的空氣。BIIR混煉前宜在40℃下預(yù)熱24h,否則,若采用冷橡膠混煉,會(huì)導(dǎo)致配合劑分散不良的聚合物結(jié)團(tuán)。BIIR混煉操作時(shí),應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題:(1)在投入配合劑之前,先將BIIR在密煉機(jī)中塑煉1.5min,以縮短混煉時(shí)間;(2)防焦劑(如氧化鎂)宜在第一段加入,有利于安全和混煉;(3)補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)該在混煉早期加入,以增加膠料剪切力,有利于分散;(4)增塑劑應(yīng)該在后期加入,以保證膠料在混煉前期維持最大剪切力;(5)混煉溫度要低一些,溫度過高時(shí)膠料易碎,而高于140℃時(shí)會(huì)使聚合物脫鹵化氫,導(dǎo)致硫化膠性能下降,第一階段混煉最高排膠溫度一般應(yīng)控制在130℃以下;(6)第二階段混煉時(shí),可在密煉機(jī)或開煉機(jī)上加入硫化劑(如氧化鋅和促進(jìn)劑),對(duì)于大多數(shù)硫化體系來說排膠溫度不宜超過95℃;(7)混煉膠下料后,須壓片、冷卻,但應(yīng)該避免浸隔離液或冷卻水,否則易在后續(xù)加工中產(chǎn)生氣泡。2.4.2biir膠片壓延和縫合時(shí)常見的主要參數(shù),在壓延或閉合時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氣泡,這可根據(jù)其特征分析,將其作為壓延和閉合的一個(gè)界面不穩(wěn)定的試驗(yàn)設(shè)備BIIR的壓延包括熱煉、供料和壓延。熱煉一般在開煉機(jī)上進(jìn)行,輥筒速比為1:1.1。由于BIIR易包低溫輥,因此接取輥筒的溫度比另一輥筒低10℃~15℃,供料溫度為80℃~90℃。BIIR也可用擠出機(jī)向壓延機(jī)供料,要求擠出機(jī)與壓延機(jī)同速協(xié)調(diào),同時(shí)還應(yīng)該防止膠料焦燒。以輪胎氣密層為例,壓延作業(yè)通常使用四輥壓延機(jī),壓延操作時(shí)應(yīng)該注意如下幾點(diǎn):(1)溫度,冷輥溫度為75℃~80℃,熱輥溫度為85℃~95℃;(2)速度,BIIR典型壓延速度為25~30m/min,并確保壓延輥、冷卻輥和收卷輥轉(zhuǎn)速一致;(3)氣泡,壓延機(jī)輥筒間保持少量堆積膠,兩層膠片貼合時(shí)保持分離狀態(tài),直至到達(dá)擠出輥壓力點(diǎn),夾角最好大于80°,否則易夾入空氣,產(chǎn)生氣泡;(4)貯存和停放,貼合好的氣密層膠片可用經(jīng)過處理的棉布或聚丙烯膜片作隔離層貯存,并停放20~24h,以確保膠料完全冷卻,應(yīng)力松弛,減少隨后氣密層在未硫化輪胎中的流動(dòng)變形。BIIR膠片在壓延或貼合時(shí)易產(chǎn)生氣泡,主要出現(xiàn)在氣密層內(nèi)部、兩層之間界面或氣密層與背層之間界面處以及氣密層與胎體層之間界面處3個(gè)區(qū)域。層內(nèi)氣泡的防止方法主要有以下幾種:(1)確保膠料混煉充分,分散良好,防止氣泡產(chǎn)生;(2)壓延前,膠料在冷卻過程中宜處于懸掛狀態(tài),以利于徹底干燥;(3)確保返回料干燥并分散良好;(4)混煉和壓延中,保留最少量堆積膠。層間氣泡的防止方法主要有以下幾種:(1)膠料配方中避免使用易揮發(fā)油;(2)壓延時(shí)遵