江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué)材料學(xué)院 廣東 廣州 510641）

低溴含量及低不飽和度溴化丁基橡膠ББК-232膠料及其硫化膠的諸項(xiàng)性能

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué)材料學(xué)院 廣東 廣州 510641）

合成了溴含量1.6%、不飽和度1.4%～1.5%（moL）。多分散系數(shù)為2.0的溴化丁基橡膠ББК-232，其各項(xiàng)性能與作為對比試樣（國外進(jìn)口）的溴化丁基橡膠相似，工藝性能也有所改善。

溴化丁基橡膠；不飽和度；溴含量；膠料及硫化膠性能

丁基橡膠及其溴化丁基橡膠具有許多獨(dú)特的性能，目前在世界合成橡膠市場上十分暢銷。由于溴化丁基橡膠具有低透氣性、低透水性及低水蒸氣滲透性，且與其他高不飽和度橡膠具有良好的粘合性能，故主要用于生產(chǎn)無內(nèi)胎輪胎的氣密層。另外，載重輪胎是在極其嚴(yán)酷的環(huán)境和條件下工作（滾動）的，對橡膠的質(zhì)量要求很高，故溴化丁基橡膠在這方面的用量高達(dá)80%。在子午線轎車輪胎配方中，為了提高輪胎的使用壽命，也使用了溴化丁基橡膠。由于溴化丁基橡膠制氣密層的高質(zhì)量，從而使輪胎中的氣壓保持穩(wěn)定，降低輪胎的滾動阻力和胎面磨耗，增加輪胎的滾動里程，尤其重要的是提高了輪胎的安全性。

研究所用的溴化丁基橡膠，系直接采用溶液法使丁基橡膠溴化而得。丁基橡膠由異丁烯與少量異戊二烯，采用氯化鋁作催化劑經(jīng)低溫懸浮共聚制得。用于輪胎制造的溴化丁基橡膠的溴含量為1.5%～2.2%（質(zhì)量）。在選擇基礎(chǔ)丁基橡膠的各個參數(shù)時，要使溴化時的門尼黏度下

降3～5個單位，不飽和度下降0.1%～0.2%，制得的溴化丁基橡膠的分子量特性及分散系數(shù)與原丁基橡膠無甚區(qū)別（見表1）。

表1 丁基橡膠與溴化丁基橡膠的分子量特性

鹵化丁基橡膠的低透氣性與大分子鏈的線性結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這種結(jié)構(gòu)形式使鏈段排列緊密，從而阻止了氣體擴(kuò)散。此外，溴化丁基橡膠的透氣性還與橡膠的多分散系數(shù)有關(guān)，分子量分布越窄，透氣性越低。

牌號為ББК-232的溴化丁基橡膠的特點(diǎn)是其分子量分布狹窄，這與其單體純度有關(guān)；也與合成基礎(chǔ)丁基橡膠時催化劑的低量消耗有關(guān)聯(lián)（見表1）。

丁基橡膠及溴化丁基橡膠被用于制造無內(nèi)胎輪胎氣密層的原因之一，而它的分子量分布狹窄，而且膠料的門尼黏度較之國外對比試樣要高得多。此外，ББК-232膠料的硫化速率快、焦燒時間短，加之熱老化后其差別更大。ББК-232硫化膠具有較高的不透氣性[與初始性能（溴含量、不飽和度、門尼黏度）相同]。

鑒于以上特點(diǎn)，文中研究了是否有可能降低ББК-232中的溴含量及基礎(chǔ)丁基橡膠中的不飽和度，以期改善氣密層膠料的加工性能。以氣密層橡膠ББК-232的氣密性不低于國外同類樣品為標(biāo)準(zhǔn)，來決定要降低多少溴含量。

所研究試樣的分子量特性是在液相色譜儀Breeze上測定的。該色譜儀的高分辨淋洗柱的質(zhì)量測定范圍從5×104～4×106，并在40 ℃下以四氫呋喃作為抽提液，用Waters公司的實(shí)用程序包外理凝膠色譜數(shù)據(jù)。

ББК中的溴含量用電位滴定法按ASTM D 3566-03規(guī)定測得，試樣在氧氣中預(yù)燃燒。

ББК的不飽和度用碘滴定法測定（企業(yè)內(nèi)部方法）。

用具有不同特性（溴含量及不飽和度）的ББК試樣，按標(biāo)準(zhǔn)配方制備了無內(nèi)胎輪胎氣密層膠料。具體膠料配方（質(zhì)量份）∶ББК，100.0；硬脂酸，1.0；氧化鋅，3.0；操作油caнтeн 4240，8.0；炭黑П-514，60.0；聚合硫磺，0.5；促進(jìn)劑DM（二硫化二苯并噻唑），1.5。

膠料分兩段加工。第一段混煉在實(shí)驗(yàn)室體系PolyLab os的密煉機(jī)RheoMix 3000 OS中進(jìn)行，密煉室容積625 cm3，負(fù)荷起始溫度60 ℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速50 r/min，混煉時間5 min。在第一段混煉中制備成母煉膠。硫磺及促進(jìn)劑在實(shí)驗(yàn)室用煉膠機(jī)上加入，輥溫50±5 ℃。

膠料黏度及焦燒時間在門尼黏度儀MV2000E上，按俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)ГOCT 10722-76加以測定。老化后的各項(xiàng)性能按Michelin公司的內(nèi)部方法測定（55 ℃，6 h）。

按ASTM-5289標(biāo)準(zhǔn)在MDR-2000硫化儀上，于160 ℃、30 min條件下研究分析了膠料的硫化特性。

膠料在電加熱硫化機(jī)LAP-100上進(jìn)行硫化，硫化溫度150 ℃，硫化時間為達(dá)到正硫化t90的時間。按照ГOCT 269-66制備試樣，以測定其力學(xué)性能。按照ГOCT 270-25測定試樣的彈性強(qiáng)度性能。

在GDP-C儀器上，按DIN 53536（Brugger Muncher）規(guī)定，用壓力法測定透氣性。

表2列出了不同溴含量及不同不飽和度的膠料及硫化膠的試驗(yàn)結(jié)果。

表2 俄羅斯產(chǎn)不同溴含量及不同不飽和度溴化丁基橡膠的各項(xiàng)性能及其與國外試樣的對比

（續(xù)前表）

對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的分析表明，將ББК-232橡膠中的溴含量降至1.6%，不飽和度降至1.4%～1.5%（moL）（試樣3、4），可顯著提高其膠料的工藝性能。門尼黏度降低及焦燒起步時間（t35，130 ℃）推遲證實(shí)了這一點(diǎn)。試樣2是個例外，其中溴含量低，從而使硫化速率降低（達(dá)到50%硫化程度的時間延長），硫化密度下降，這些被最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩之差（MH-ML）所證實(shí)。所有這些都會影響硫化膠的強(qiáng)度性能。需要指出的是，當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)膠料試樣中防老劑（硬脂酸鈣）含量減少后，其硫化特性與對比試樣相近。工業(yè)生產(chǎn)試樣3及4的強(qiáng)度指標(biāo)及透氣性均與國外試樣的相近。

由以上研究結(jié)果可得出結(jié)論∶合成多分散性系數(shù)為2.0的ББК-232溴化丁基橡膠，可降低橡膠中的含溴量及不飽和度，從而可以改善膠料的工藝性能，但前提是，橡膠的強(qiáng)度性能及透氣性要與國外對比試樣相近。

[1] COФPOHOBa O.B等. CBOЙCTBA PEЗИHOBЫX CMECEЙ И PEЗИH HA OCHOBE БPOMБУTИЛ КAУЧУКA MAPКИ ББК-232 C ПO(jiān)HИЖEHHЫM COДEPЖAHИEM БPOMA И HИЗКOЙ OCTATOЧHOЙ HEHACЫЩEHHOCTЬЮ[J]. Кayчyк и peзинa, 2014(04):10-12.

[責(zé)任編輯：張啟躍]

TQ 333.6

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1671-8232(2016)12-0027-03

2015-04-15