氯化丁基橡膠(chlorobutyl rubber)是由丁基橡膠溶液經過氯氣處理制成的,氯化作用主要發生在2-甲基-1,3-丁二烯部分,大多數情況下表現為氯原子的取代反應。每個異戊二烯雙鍵鏈節大約能夠被一個氯原子所取代,而丁基橡膠原有的雙鍵基本得以保留。
物理性質
氯化丁基橡膠的密度約為0.93,常以白色至淡黃色的膠狀物質呈現。由于其分子結構中大部分為飽和丁基骨架,因此具備了丁基橡膠的一系列特點,包括低透氣透濕性、優異的減震性能、低溫玻璃化轉變、良好的耐老化和耐候性、多樣化的硫化選擇、快速的硫化速度以及出色的橡膠-金屬結合能力。
性能特點
耐熱性能
氯化丁基橡膠表現出良好的耐熱性能,即使在高溫環境下長時間暴露,其性能退化程度也相對較輕。在121℃的老化試驗中,其表現明顯優于天然橡膠。除了聚合物本身的特性影響外,硫化體系和補強體系的選擇也會對其耐熱性能產生顯著影響。
耐屈撓性
氯化丁基橡膠在制造輪胎和減震制品方面具有重要意義,其耐屈撓性能尤為突出。得益于其優秀的耐熱性能和緊密的硫化膠結構,氯化丁基橡膠的耐屈撓性能得到了提升。然而,由于其較大的滯后損失和動態使用過程中產生的較高熱量,可能會削弱其耐屈撓性能。
耐天候性能
氯化丁基橡膠硫化膠的耐天候性能與其使用的填充劑密切相關。碳黑作為一種優質的耐紫外線配合劑,當與氯化丁基橡膠混合使用時,能夠顯著增強其耐天候性能。相比之下,淺色硫化膠的耐天候性能較弱。
氣透性
氯化丁基橡膠的氣體滲透率非常低,與丁基橡膠相當。在24℃的測試條件下,其氣透率僅相當于丁苯橡膠的約九分之一,天然橡膠的約四分之一。
耐油性
盡管氯化丁基橡膠不屬于耐油橡膠類別,但通過合理的配方設計,可以使硫化膠獲得一定程度的耐油性能,并具有實際應用價值。硫化程度越高,硫化膠的耐油性能就越好。另外,將氯化丁基橡膠與一些耐油橡膠如丁腈橡膠或氯丁橡膠并用,也可以提高硫化膠的耐油性能。
主要應用
氯化丁基橡膠繼承了丁基橡膠的所有特性,并在此基礎上增加了硫化速度快、易于與其他橡膠共硫化、更高耐熱性、更低壓縮變形等優勢,使得其應用范圍極為廣泛。具體的應用領域包括:
輪胎
氣密層
氯化丁基橡膠在輪胎氣密層上的應用最為普遍,其次還包括黑色和白色胎側、內胎以及胎面改性等方面。氣密層對于維持輪胎內部的壓力和防止水分進入輪胎內部起著關鍵作用。氯化丁基橡膠的極低透氣性和透濕性確保了輪胎能夠保持合適的氣壓和較低的胎體內壓。
胎側
子午線輪胎的胎側工作條件較為嚴苛,需要承受大變形、高屈撓和易生熱等情況。因此,胎側硫化膠需要具備良好的耐屈撓龜裂、耐動態臭氧、耐天候老化和低生熱等特性。氯化丁基橡膠能夠很好地滿足這些需求,同時也具有良好的顏色保持性、與相鄰部件的良好粘接強度、耐腐蝕性和耐擦傷性。
胎面
輪胎胎面膠應提供良好的濕滑性能和牽引力。在高性能輪胎胎面膠中加入一定比例的氯化丁基橡膠,可以實現這一目標。特別是在冬季冰雪路面,氯化丁基橡膠能夠有效提高輪胎的抓地能力和附著力。
輸送帶
氯化丁基橡膠適用于生產耐熱、耐化學品的輸送膠帶。其固有的特性決定了其在這方面的適用性。全氯化丁基橡膠2244覆蓋膠可用于要求極高溫度的輸送帶,而氯化丁基橡膠與三元乙丙橡膠Vistalon5600(80:20)并用覆蓋膠可用于耐熱要求稍低的輸送膠帶。
防腐襯里
氯化丁基橡膠具有良好的耐酸堿性能,但不耐硝酸、硫酸和氯磺酸,適合用于制作防腐襯里的橡膠材料。
醫療用品
氯化丁基橡膠因其獨特的特性而在醫療行業中得到廣泛應用,主要用于生產藥用瓶塞等制品。其低透氣和透濕氣性、化學和生物惰性、耐熱、耐臭氧、耐紫外線、硫化中抽出物低,以及針刺時具有自密封性和落屑少等特點,使其成為理想的醫用橡膠材料。常見的產品包括抗生素瓶塞、注射器瓶塞、血液輸送瓶塞和采血瓶塞等。
工業制品
氯化丁基橡膠在工業橡膠制品中有廣泛的運用,主要包括減震制品和印刷膠輥等。其卓越的減震性能、耐屈撓疲勞、耐熱和耐臭氧性能,使其適用于制造各種減震制品,如汽車、飛機和船舶中的減震器,以及各種機電設備中的減震元件。
防護服
防護服和設備防護罩在軍事和民用領域都具有重要的作用,包括防核輻射、耐化學、耐生物污染和防火阻燃等功能。
參考資料 >
丁基橡膠.中國大百科全書.2024-08-12
丁苯橡膠.中國大百科全書.2024-08-12
氯磺酸.中國大百科全書.2024-08-12