丁基橡胶的配方设计

丁基橡胶因其聚合物所具有的独特性能,所以被广泛用于制造内胎、防振橡胶、工业胶板、医用橡胶等许多方面。本文主要就配合剂对丁基橡胶物性的影响进行叙述。 炭墨对普通丁基橡胶物性的影响与对卤化丁基橡胶基本相同。各种炭黑对物性的影响如下:
(1)SAF(超耐磨炉黑)、ISAF(中超耐磨炉黑)、HAF(高耐磨炉黑)、MPC(可混槽黑)等粒径小的炭黑,其硫化胶的拉伸强度和撕裂强度较大;
(2)FT(细粒子热裂炭黑)、MT(中粒子热裂炭黑)等粒径较大的炭黑,其硫化胶的伸长率大;
(3)无论是哪一种炭黑,随着其用量增加,硫化胶的定伸应力和硬度增大,而伸长率减小;
(4)SRF(半补强炉黑)硫化胶的压缩永久变形比其它炭黑都优异;
(5)炉法炭黑的压出加工性能优于槽法炭黑和热裂炭黑等。 丁基橡胶大都用石油类油如石蜡油、石蜡和酯类增塑剂作为软化剂,其中石油类油和酯类增塑剂对丁基橡胶物性的影响如下:
(1)因油的添加,拉伸强度、定伸应力、硬度降低,伸长率增加;
(2)因油的添加,门尼粘度降低,门尼焦烧时间增长;
(3)因油的添加,压出性能得到一定的改善;
(4)因油的添加,耐臭氧、耐压缩永久变形、耐热性降低;
(5)因酯类增塑剂的添加,低温性能得到改善,但效果依油的型号而异;
(6)因酯类增塑剂的添加,耐压缩永久变形、耐热性降低。 白色填充剂与炭黑一样,也是粒径小的补强效果好,拉伸强度、定伸应力、撕裂强度、硬度等较大;粒径大的有损于抗撕裂、耐屈挠和耐磨耗性等。各种白色填充剂对丁基橡胶的补强效果如下:
(1)白炭黑的补强效果在白色填充剂中最大,适用于要求强度和耐磨耗性高的橡胶制品;
(2)滑石粉的形状有各种各样,其中棒状、粒状的补强性能差,片状的可显著改善拉伸强度和定伸应力;
(3)碳酸钙高填充时可减少伸长率和弹性的损失,并可用于降低产品成本;
(4)陶土的补强效果大于碳酸钙,可显著改善拉伸强度和定伸应力,但因pH值的关系有迟延硫化倾向,因此最好是添加少量二甘醇(DEG)等。 丁基橡胶除一般性硫黄硫化外还有各种硫化体系,可根据不同用途进行选择，特别对于卤化丁基橡胶,与二烯类橡胶一样通过双键用硫黄、醌和树脂进行硫化,此外通过卤基还可用金属氧化物、二硫代氨基甲酸金属盐及硫脲等进行硫化,对于溴化丁基橡胶可用过氧化物硫化。
国内有很多从事再生丁基橡胶生产的企业，丁基再生胶指的是利用已经经过硫化使用后的丁基废旧橡胶通过再生工艺使其重新具有一定的使用价值的橡胶。丁基橡胶与丁基复原橡胶其生产用的原料不同，丁基橡胶是由异丁烯与少量的异戊二烯合成而得，丁基复原橡胶（丁基再生胶）则是废旧橡胶加工而成。丁基橡胶是纯生胶，丁基复原橡胶是含有多种助剂的混合物。所以如果想要降低丁基橡胶生产成本，我们可以选择使用再生胶的做法，通过混合来降低其成本。

丁基橡胶基本配合
丁基橡胶的基本配合包括硫化体系、补强体系、增塑体系和防老体系等。
一、丁基橡胶分子中含有少量异戊二烯链接，这是丁基橡胶硫化的基础。主要采用三种方法硫化：硫磺硫化、二肟类和对亚硝基化合物硫化、酚醛树脂硫化。一般讲，硫磺硫化体系在加工、硫化胶性能等方面综合性能较好；醌肟类体系硫化速度，硫化胶密实、耐热、耐臭氧；树脂类硫化体系的硫化胶性能耐高温性优异。
（一）、硫磺硫化体系
丁基橡胶硫化机理与天然橡胶相同，硫化体系由硫磺、活性剂、促进剂等组成。
1、硫化组分
（1）、硫磺 硫磺为硫化剂，一般2-3份即可获得最佳定伸应力和耐臭氧性能。硫磺在丁基橡胶中溶解度较低，若总量超过1.5份，容易喷霜。硫化时，形成多硫键或双硫键交联结构和单硫结构，前者采用硫磺量较多为普通体系；后者硫磺用量较少或采用硫给予体，为有效硫化体系。
（2）、活化剂 丁基橡胶在硫化硫化过程中，会产生硫化氢，破坏橡胶中的双硫键，引起氧化还原反应。氧化锌能与硫化氢反应生成硫化锌，阻止氧化还原，使硫化顺利进行。一般为5份左右，与氧化锌配合使用的活化剂主要为硬脂酸，一般为1-2份，用量大时会降低定伸应力。
（3）、促进剂 丁基橡胶的硫磺硫化必须使用促进剂，多以超促进剂或超超促进剂，如秋兰姆类或氨基甲酸盐类为主，且用量较多。考虑硫化速度、交联密度、焦烧安全和硫化胶性能的综合性能平衡，一般采用一种或几种主促进剂与一种辅助促进剂并用，常用辅助促进剂有M、DM，作用是在加工过程中防止焦烧，硫化时促进硫化。
a、秋兰姆类 此类为丁基橡胶硫磺硫化体系主促进剂，常用品种TMTD、TETD、TMTM、TRA（DPTT）等。其中TMTD为最常用品种，其硫化初始速度较快，常与促进剂M或促进剂DM并用，一般不超过1.5份。
b、二硫代氨基甲酸盐类 其结构同秋兰姆类类似，但活性更大。主要品种有TeEDC、CDD、CED、Bz、SED等，可同M、DM或TMTD等并用，也可并用。
c、噻唑类 此类为丁基橡胶硫磺硫化体系中辅助促进剂，主要品种有M、DM。提高焦烧安全性。用量为0.5-1份，超过1.5份会降低硫化胶的定伸应力和拉伸强度。
2、硫化体系类型
主要有三种：硫磺硫化、硫给予体硫化、低硫高促硫化体系。
（1）、硫磺硫化体系 组成为：硫磺0.75-2.0份；二硫代氨基甲酸盐或秋兰姆促进剂1.5-1.5份；噻唑类促进剂0.5-1.5份。硫化胶物理机械性能较好，但耐热性差。
（2）、硫给予体硫化体系 组成为二硫代吗啡啉和TRA2份；秋兰姆和二硫代氨基甲酸盐2份。硫化胶耐热性高，压缩永久变形小。缺点是交联不充分，拉伸强度较低，成本较高。
（3）、低硫高促硫化体系 组成为：硫磺0.3-0.5份；噻唑类促进剂0-1.0份；秋兰姆或二硫代氨基甲酸盐类促进剂3.0-4.0份。硫化胶的压缩永久变形小，耐热性好，但强度低、焦烧安全性差，配方成本较高。
（二）、醌肟硫化体系
醌肟硫化体系能有效地硫化丁基橡胶。即使双键最少的丁基橡胶也能有效的进行硫化。
1、硫化机理
对醌二肟或对-二苯甲酰苯醌二肟同丁基橡胶硫化时，先与氧或金属氧化物反应生成对二亚硝基苯，再与、异戊二烯单元的双键进行交联，形成C-N-C立体网状结构。
2、硫化组分
由硫化剂、活化剂、促进剂和防焦剂组成。
（1）、硫化剂 常用的有GMF和DBGMF。DBGMF的焦烧安全性较大。用量一般为2份（GMF）-6份（DBGMF）
（2）、活化剂 以氧化锌为主，它可以改善硫化，提高硫化胶的耐热性，但对焦烧有一定的负面影响。
（3）、促进剂 常用氧化铅、过氧化铅、四氧化三铅和DM。铅类有污染胶料的倾向，一般不用于浅色胶料。浅色胶料采用DM。
（4）、防焦剂 常用二苯硫脲、十八烷基胺和二苄胺。
（三）、树脂硫化体系