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性能

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院 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性能

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院 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，其各項性能與作為對比試樣（國外進口）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)無內胎輪胎的氣密層。另外，載重輪胎是在極其嚴酷的環(huán)境和條件下工作（滾動）的，對橡膠的質量要求很高，故溴化丁基橡膠在這方面的用量高達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%（質量）。在選擇基礎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構密切相關。這種結構形式使鏈段排列緊密，從而阻止了氣體擴散。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，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是其分子量分布狹窄，這與其單體純度有關；也與合成基礎丁基橡膠時催化劑的低量消耗有關聯(lián)（見表1）。

丁基橡膠及溴化丁基橡膠被用于制造無內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，文中研究了是否有可能降低ББК-232中的溴含量及基礎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準，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，試樣在氧氣中預燃燒。

ББК的不飽和度用碘滴定法測定（企業(yè)內部方法）。

用具有不同特性（溴含量及不飽和度）的ББК試樣，按標準配方制備了無內胎輪胎氣密層膠料。具體膠料配方（質量份）∶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。第一段混煉在實驗室體系PolyLab os的密煉機RheoMix 3000 OS中進行，密煉室容積625 cm3，負荷起始溫度60 ℃，轉子轉速50 r/min，混煉時間5 min。在第一段混煉中制備成母煉膠。硫磺及促進劑在實驗室用煉膠機上加入，輥溫50±5 ℃。

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

按ASTM-5289標準在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LAP-100上進行硫化，硫化溫度150 ℃，硫化時間為達到正硫化t90的時間。按照ГOCT 269-66制備試樣，以測定其力學性能。按照ГOCT 270-25測定試樣的彈性強度性能。

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結果。

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性能及其與國外試樣的對比

（續(xù)前表）

對實驗結果進行的分析表明，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 ℃）推遲證實了這一點。試樣2是個例外，其中溴含量低，從而使硫化速率降低（達到50%硫化程度的時間延長），硫化密度下降，這些被最大轉矩與最小轉矩之差（MH-ML）所證實。所有這些都會影響硫化膠的強度性能。需要指出的是，當工業(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的強度指標及透氣性均與國外試樣的相近。

由以上研究結果可得出結論∶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.

[責任編輯：張啟躍]

TQ 333.6

B

1671-8232(2016)12-0027-03

2015-04-15