溴化丁基橡胶的制备

徐州工业职业技术学院论文i摘要：溴化丁基橡胶（BIIR）是丁基橡胶（IIR）的溴化改性产品,其研究开发始于20世纪50年代,目的是提高IIR硫化性能并改善它与其他橡胶并用的相容性。目前主要生产溴化丁基橡胶的公司包括美国固特异公司、加拿大宝兰山公司(后被德国拜耳公司收购)、比利时Antwerp公司、美国埃克森公司、德国朗盛公司等国外大公司所垄断。溴化丁基橡胶的制备方法主要有干混炼法和溶液法两种。干混炼法是在开炼机上将溴化剂加入丁基橡胶中进行热炼，使溴化剂放出的溴与丁基橡胶发生反应，生成溴化丁基橡胶。溶液法的制备过程是在丁基橡胶中加入溶剂溶解、加入溴化剂溴化、中和洗涤多余的溴化剂、去除多余的溶剂、回收产品。相比于干混炼法制备的溴化丁基橡胶来说，溶液法的溴化过程是连续的，生产的产品性能更加稳定。BIIR不仅保持了IIR原有的透气性低、衰减性高、耐老化、耐候、耐臭氧及耐化学药品性能等特点，还增添了普通IIR所不具备的特性:硫化剂用量少,硫化速度快；能用各种硫化剂硫化；能与天然橡胶（NR）,丁苯胶（SBR）,丁腈橡胶（NBR）和氯丁胶（CR）等并用；BIIR本身与其他橡胶有良好的硫化粘合性能，IIR则较差；耐热性能比IIR优异。溴化丁基橡胶主要用于子午线轮胎和斜交轮胎的气密层（内衬层）、胎侧、耐热内胎、容器衬里、品瓶塞、机械垫等。关键词：溴化丁基橡胶；合成；应用徐州工业职业技术学院论文iiAbstractBrominizedbutylrubber(BIIR)isbutylrubber(IIR)ofthemodifiedproducts,brominatedbeganitsresearchanddevelopmentinthe1950s,thepurposeistoimprovetheperformanceandimproveitsIIRvulcanizedrubberandcompatibilitywithother.Mainproductionbrominizedbutylrubbercompany,includingtheUnitedStates,CanadaLanShantreasureGoodyearcompany(GermanbayercompanyacquisitionsbyAntwerp,Belgium),America,Germany,exxonroxarforeignbigcompanymonopolizedbyetc.Brominizedbutylrubbermainpreparationmethodsofdrymixingmethodandsolutionofthetwo.Drymixingmethodisinopenrefinedmachinewillbrominizedbutylrubberwerethermalrefining,brominatedagentofbromineandbutylrubber,generatingbrominizedbutylrubber.Thepreparationmethodofsolutioninbutylrubber,addingsolventdissolvejoinbrominatedagentbrominated,andwashingredundantbrominatedagent,removeexcesssolvent,recyclingproducts.Comparedtothedrymixpreparedbrominizedbutylrubber,solutionmethodofbrominatedprocessiscontinuous,theproductionofproductsmorestableperformance.NotonlykeeptheBIIRIIRoriginalpermeability,lowandhighattenuation,agingresistance,heatresistance,chemicalresistanceandozone-resistingperformancecharacteristics,butalsoaddstotheordinaryIIRpossessesthecharacteristicsofsulfidingagent,andspeed,Useallsortsofsulfidingagentvulcanization,Withnaturalrubber(NR),butylbenzenerubber(SBR),NBR(NBR)andneoprene(CR);andetc.BIIRitselfandotherrubbervulcanizationgoodbondingperformanceispoorer;IIR,Excellentheat-resistantthanIIR.Brominizedbutylrubberismainlyusedinradialtireandbiastyre,theairlayer(layer),liningsidewallandheat-resistanttube,containerliner,cork,mechanicalcushionetc.KeyWords:Brominzedbutylrubber；synthesis；application徐州工业职业技术学院论文iii目录第一章前言........................................................11.1溴化丁基橡胶的简介.............................................11.2溴化丁基橡胶的性能特点........................................21.3本课题的主要内容..............................................2第二章溴化丁基橡胶的合成.........................................32.1干混炼法......................................................32.2溶液法.......................................................3第三章溴化丁基橡胶的用途.........................................63.1在轮胎中的应用.................................................63.2在非轮胎中的应用..............................................6第四章展望.......................................................7参考文献..........................................................8致谢..............................................................8徐州工业职业技术学院论文1第一章前言1.1溴化丁基橡胶的简介丁基橡胶（IIR）由异丁烯和少量异戊二烯共聚而成,不饱和度低。IIR具有很多优异性能,如低气透性、良好的热稳定性、优异的抗臭氧和抗化学腐蚀性、高阻尼性及卓越的减震性能等[1]。但普通IIR的硫化速度较慢,与高不饱和橡胶相容性差,自粘性和互粘性不好。卤化丁基橡胶(HIIR)是IIR的改性产物,包括氯化丁基橡胶（CIIR）和溴化丁基橡胶（BIIR）。其中CIIR中氯质量分数为0.011-0.013,BIIR中溴质量分数为0.017-0.022。卤原子的引入使IIR的性能得到改善,如硫化速度提高、与其它橡胶相容性及粘合性能改善等。IIR和HIIR广泛用于轮胎、减震材料和药用瓶塞等,轮胎工业是其最重要的应用领域,主要用于内胎、内衬层、气密层、胎侧胶、硫化胶囊和水胎等。随着子午线轮胎的快速发展以及轮胎档次的不断提高,我国IIR和HIIR的消耗量不断增大,IIR和HIIR在我国发展潜力巨大[2]。BIIR是丁基橡胶IIR的溴化改性产品，其研究开发始于20世纪50年代,目的是提高IIR硫化性能并改善它与其他橡胶并用的相容性。美国固特异公司于1954年用本体间歇法工艺开发出BIIR产品(牌号为Hycar2202)，但是1969年该装置由于生产过程困难复杂而停产。1965年,加拿大宝兰山公司(后被德国拜耳公司收购)成功地开发出一种连续溶液法BIIR生产工艺，并于1971年在其Sarnia厂实现工业化生产,1980年又在比利时Antwerp建设了生产装置,开始工业化生产。1980年,埃克森公司引进宝兰山公司技术,在英国Fawley建设了BIIR工业化生产装置,此后又在美国的IIR装置上增加了BIIR生产。1985年,埃克森公司与JSR公司合作在日本Kashima建立了BIIR生产装置,基础胶由Kawasaki工厂提供前世界上BIIR生产基本由美国埃克森公司、德国朗盛公司等国外大公司所垄断。北京燕山石油化工公司建有目前我国惟一一套IIR生产装年生产能力为3万t，但是只能生产普通IIR产品。预计2011年我国IIR的消徐州工业职业技术学院论文2费量将达到约27万t,其中卤化丁基橡胶(XIIR)的需求量将达到约20万t,我国IIR(包括XIIR)的生产发展前景广阔[3,4]。1.2溴化丁基橡胶的性能特点与普通IIR比较，IIR溴化后产生额外的交联位置，同时存在不饱和双键和烯丙基溴，因此BIIR不仅保持了IIR原有的透气性低、衰减性高、耐老化、耐候、耐臭氧及耐化学药品性能等特点，还增添了普通IIR所不具备的特性:(1)硫化剂用量少,硫化速度快；(2)能用各种硫化剂硫化；(3)能与天然橡胶（NR）,丁苯胶（SBR）,丁腈橡胶（NBR）和氯丁胶（CR）等并用；(4)BIIR本身与其他橡胶有良好的硫化粘合性能，IIR则较差；(5)耐热性能比IIR优异。这些特点使得BIIR在多个应用领域正在逐步地替代普通IIR,生产如子午线轮胎和斜交轮胎的胎侧、耐热内胎、容器衬里、药用瓶塞以及机械衬垫等工业产品。BIIR采用氧化锌硫化,热稳定性更好,在贮存和加工过程中不变色[1]。1.3本课题的主要内容本论文主要对溴化丁基橡胶的制备方法和应用进行综述。制备溴化丁基橡胶主要有干混炼法和溶液法两种。干混炼法研是在开炼机上将溴化剂加入丁基橡胶中进行热混炼，使溴化剂放出的溴与丁基橡胶发生反应，生成溴化丁基橡胶。目前工业上较常使用溶液法。溶液法制备溴化丁基橡胶时溴化过程是连续的,其产品质量比干混炼法制备的更加均匀稳定。溴化丁基橡胶在轮胎中和非轮胎制品中均有应用。徐州工业职业技术学院论文3第二章溴化丁基橡胶的合成溴化丁基橡胶的制备方法主要有干混炼法和溶液法两种。2.1干混炼法干混炼法[5]是在开炼机上将溴化剂加入丁基橡胶中进行热混炼，使溴化剂放出的溴与丁基橡胶发生反应，生成溴化丁基橡胶。常用的溴化剂有：（1）N-溴代琥珀酰亚胺10%；（2）二溴二甲基乙内酰脲7.5%；（3）活性炭吸附溴（活性炭100g吸附溴31.2g）30%。用N-溴代琥珀酰亚胺或二溴二甲基乙内酰脲溴化的丁基橡胶，要经过135℃、30min的热空气处理；而用而用活性炭吸附溴，然后与丁基橡胶混炼溴化的溴化丁基橡胶则不需进行热处理，但活性炭混入橡胶中会影响橡胶的物理机械性能。2.2溶液法伍一波等[6]研究了溴化丁基橡胶的制备与结构表征。制备溴化丁基橡胶第一步将丁基橡胶在开炼机上破胶,压成薄片,裁成0.5cm×0.5cm×0.5cm的小颗粒。将40g橡胶颗粒加入到330mL正庚烷溶剂中溶胀12h后,室温下搅拌使其充分溶解,最终形成0.112g/mL的溶胶。第二步将液溴在正庚烷溶剂中稀释,于0.1MPa且黑暗的条件下迅速将