溴化丁基橡胶配合体系的研究+文献综述(2)
溴化丁基橡胶( BIIR ) 是IIR 的改性产物,改性目的是为了提高IIR 的活性, 改善它与不饱和橡胶的相容性, 提高互粘性、自粘性及共交联能力。同时保持IIR 的原有特性[1]。
溴化丁基橡胶研究开发始于20世纪50年代，于1971年由加拿大的Polysar公司(现属拜尔公司)和在1980年由Exxon Chemical公司分别进行商业化生产[2]。目前世界上溴化丁基橡胶产品基本上由美国的Exxon 公司德国的Lanxess公司等国外大公司垄断。我国卤化丁基橡胶研究起步较晚，研究不多。我国尚不能生产溴化丁基橡胶，所需产品全部依赖进口。不但价格完全被外商控制，而且直接影响到我国丁基橡胶产业的健康发展[3]。
目前，我国绝大部分的溴化丁基橡胶都应用在轮胎和橡胶瓶塞行业，其他方面的应用很少。 随着我国无内胎轮胎和轮胎子午线的不断发展以及在医用瓶塞中的广泛应用，溴化丁基橡胶的需求量会越来越供不应求。因此，开发和研究溴化丁基橡胶的生产工艺具有很大的现实意义[4]。
1.2 溴化丁基橡胶的结构与特性
由文献[5]可知，丁基橡胶的溴化是取代反应而不是加成反应。
在溴化丁基橡胶分子中，由于(b ) 位有取代溴原子存在，使得(a ) 位置上的碳原子双键被活化，通过该烯丙基溴可以进行多种交联反应[6]。溴化丁基橡胶的分子结构示意图如图 1.1所示
图1.1溴化丁基橡胶分子结构示意图
张扬[7]等人认为溴化丁基橡胶的溴化结构是溴原子结合在异戊二烯的甲基上, 即溴代伯位烯丙基结构, 和溴原子结合在双键的α碳原子上, 即溴代仲位烯丙基结构。伯位卤素比仲位卤素更加稳定, 不易被取代, 而且溴代伯位烯丙基结构含量越多, 硫化速度更快和与不饱和橡胶的硫化粘合力更佳。
1.3 溴化丁基橡胶的配合体系
1.3.1 溴化丁基橡胶的补强体系
为改善橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性，要对橡胶进行补强。最常用的补强剂是炭黑，其次是白炭黑、碳酸镁、活性碳酸钙、古马隆树脂、活性陶土、松香树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、木质素等。下面简单介绍橡胶工业用的主要补强剂。
1.3.1.1 炭黑
橡胶工业中，炭黑是用量仅次于生胶而居第二位的原材料。炭黑为极微细的碳元素粒子，含碳量达95~99%以上。炭黑的微晶结构不像石墨晶体那样规整，为类石墨晶体。所谓准晶体是指介于晶体状态和无定形状态之间的中间状态。炭黑粒子是由这种类石墨晶体紧密堆集而成的。炭黑的粒径越细，其补强性能越优越；炭黑结构度越高，其定伸应力及模量越高。细粒径的补强性品种主要用于轮胎胎面，赋予轮胎优良的耐磨性能。
炭黑是目前在橡胶工业中性能最好，用量最大的补强剂。高结构的炭黑对溴化丁基橡胶有很好的补强作用，如N330对溴化丁基橡胶的补强作用最好。胶料性能随着炭黑用量的不同有很大变化。但炭黑添加量过大会造成生热大、耐疲劳性差等缺点。
1.3.1.2 炭黑的补强机理
因为炭黑表面具有不均匀特性所以炭黑能够起到补强作用，炭黑粒子表面存在一系列能量不等的活性点且能沿炭黑粒子表面移动，橡胶链与炭黑表面活性点间的吸附结合能量各不相同，多数是范德华力的吸附，少量为强固的化学吸附。当受到适当的应力作用的时候，物理吸附点能够解吸，化学吸附点能够沿炭黑粒子表面滑动，这种特征产生两种补强效应。一是当受外力作用时，物理吸附点的解吸和化学吸附点的滑动将吸收和缓冲外力的作用能量；二是吸附点的解吸、滑动将使橡胶内部的应力出现被大多数橡胶分子链均化分担的效应。这两种效应的结果使得橡胶的制品强度得以提高[8]。
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