③吸能性好:丁基橡胶分子结构中缺少双键,且侧链甲基分布密度大 ④耐臭氧和耐天候老化性 ⑤化学稳定性好 ⑥电绝缘性较好 ⑦渗透率极低 缺点: ①硫化速度慢 ②互黏性差 ③相容性差
④与补强剂之间作用弱
1.5国内外生产厂家
2.主要特性及用途
2.1主要特性
①气密性:在合成橡胶中,丁基橡胶具有最好的气密性,即有很小的透气率。气体通过聚合物的透气率主要取决于气体在聚合物中的扩散速率,而扩散速率与聚合物的分子运动有关。由于分子链中侧甲基密集排列限制了分子的热运动,所以丁基橡胶有很小的透气率。
②耐热老化性:丁基橡胶硫化胶具有优良的耐热老化性。有硫磺硫化的丁基橡胶,可于100℃的温度下,在空气中长期使用;采用树脂硫化的丁基橡胶使用温度可
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达150~200℃。
③能量吸收性:丁基橡胶的玻璃化转变温度为-65℃,虽然接近天然橡胶的-70℃,由于分子结构中有较少的双键和大量紧密排列的侧甲基,对弹性运动造成很大的位阻,因此其硫化胶具有非常低的回弹性,表现出很好的阻尼性,即吸收振动及冲击能量的特性。
④其他特性:除以上特性外,丁基橡胶还具有以下化学稳定性:由于其分子链的高度饱和,具有良好的耐臭氧性及耐天候性,对多数无机酸和有机酸均有良好的抗侵蚀性,耐碱和氨的作用[1]。
2.2用途
用途 所利用特性 轮胎 内胎、气密性 不透气性、耐热老化性 硫化胶囊 耐热、耐蒸汽性 汽车 车身支座 高度吸收能量性 医用 药瓶塞 不透气性、耐老化性 建筑 屋顶防水卷材 不透水性、耐天候及耐臭氧性 贮罐衬里 耐化学性 3.丁基橡胶的聚合机理、影响因素
3.1丁基橡胶的聚合机理
丁基橡胶的聚合反应历程可分为链引发、链增长、链终止等三个步骤。随着采用的催化剂的不同,阳离子的聚合催化剂的引发机理有所不同。丁基橡胶的生产以淤浆法为主,其聚合机理是典型的阳离子聚合机理。以氯甲烷为溶剂、三氯化铝为引发剂、水位共引发剂,在-103℃低温下进行阳离子共聚合,其反应机理如下[3]: ①链引发
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②链增长
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③链终止 a.自发终止
b.成键终止
丁基橡胶的聚合机理特征主要是:快引发、快增长、易转移、难终止。
3.2影响聚合反应的主要因素
①杂质
在丁基橡胶的聚合体系中,有原料、惰性气体、聚合反应器、管道都可能带来杂质。按照其作用原理,这些杂质可以分为给电子体和烯烃两大类。给电子体如水、甲醇、氯化氢、二甲醚、二氧化硫和氨等,分子中均含有未共用的电子对,而催化剂AlCl3则有未排满的电子层,因而这些杂质均可与AlCl3反应生成络合物。例如甲醇与AlCl3生成络合物[11]。当这些杂质含量极少时,与AlCl3生成的络合物可以离解成为活性催化剂;但是,杂质与AlCl3反应生成活性不高,会导致转化率降低。因为这些杂质具有链转移作用,当他们超过一定量时,则会致使
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聚合物分子量明显降低。分子量降低的程度与杂质和AlCl3反应生成的化合物的离解度的大小有关;离解度越大,能够进行转移的负离子浓度越高,聚合物的分子量越小;也与杂质AlCl3络合物的浓度有关;浓度越高,分子量越小[12]。
②单体浓度和配料比
在丁基橡胶的聚合体系中:单体浓度过高,反应温度升高的很快,反应过于激烈难以控制,容易导致结块,甚至催化剂还未加足量价被迫停止反应。而单体浓度过低时,结冰现象严重,(CH3Cl的冰点为-97°C)[15]也不能获得较高的转化率。
③聚合温度
随着聚合温度的提高,聚合物的分子量直线下降。这是因为单体链转移活化能总是比链生长的活化能大17.56~19.23kJ/mol[20],因此低温能够抑制单体的链转移从而有利于分子量的增大。需要指出的是,降低温度也有可能提高聚合速度,有利于生成高分子量的聚异丁烯。因为催化体系的实际能力与下列平衡有关:
而离子对与自由离子对对单体的引发具有不同的活性,因此有两种链生长:
已经证明Kp1远较Kp2大,而降低温度有利于平衡向右移动,也就是增加自由离子的浓度,有利于按Kp1方式进行。因此,聚合速度和分子量都将增加。提高溶剂的极性有利于自由离子的存在,因此也有类似降低温度的效应。
④催化剂
催化剂的用量很小时,单体转化率低,用量大时,转化率高。由于催化剂的用量少时杂质消耗了部分的催化剂,总督活性催化剂相对量较少,故导致转化率较低。催化剂用量已经超过杂质消耗的低限时,随着催化剂用量增加,转化率迅速上升。当催化剂用量达到一定程度时,聚合反应已经达到一定的深度。单体浓度大大降低,催化效率降低。工艺生产中引发剂一般为单体的0.02%~0.05%[18]。
⑤溶剂
溶剂决定了生成的聚合物的溶解度。丁基橡胶均相溶液聚合法或非均相溶液
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丁基橡胶综述分解
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