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具有耐油、耐高溫、阻透等特殊性能的橡膠,專列為特種橡膠,如氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠等。
(1)氯丁橡膠
氯丁橡膠是以氯丁二烯為單體,采用氧化還原體系進(jìn)行乳液聚合制得。氯丁二烯聚合速度快,易于形成支鏈和交聯(lián),聚合時(shí)須加入調(diào)節(jié)劑來控制分子量和結(jié)構(gòu)。采用硫作為調(diào)節(jié)劑時(shí),得到硫調(diào)型(G型)氯丁橡膠;采用非硫磺時(shí),則得非硫調(diào)型(G型)氯丁橡膠。
氯丁橡膠具有優(yōu)異的耐燃性,是通用橡膠中耐燃性最好的。其耐油、耐溶劑、耐老化性能俱佳,耐油性僅次于丁腈橡膠。氯丁橡膠是結(jié)晶性橡膠,有自補(bǔ)強(qiáng)性,生膠強(qiáng)度高,還具有良好的粘著性、耐水性和氣密性,其耐水性是合成橡膠中最好的,氣密性比天然橡膠大5~6倍。缺點(diǎn)是電絕緣性較差,耐寒性不好,密度大,貯存穩(wěn)定性差,貯存過程中易硬化變質(zhì)。廣泛用于耐熱運(yùn)輸帶、耐油耐化學(xué)腐蝕膠管和容器襯里、膠輥、密封膠條等橡膠制品。
(2)丁腈橡膠及特殊品種的丁腈橡膠
丁腈橡膠是丁二烯和丙烯腈的無規(guī)共聚物。通常采用高溫(50℃)或低溫(5℃)乳液聚合法制備,其中丁二烯單元以反一1,4結(jié)構(gòu)為主,丙烯腈結(jié)合量在18%~50%范圍內(nèi),按其含量,可以分成五類:極高腈基含量(腈基高于43%)、高腈基含量(腈基含量36%~42%)、中高腈基含量(腈基含量31%~35%)、中腈基含量(腈基含量25%~30%)、低腈基含量(腈基含量24%以下)。
腈基的引入,增加了丁腈橡膠的耐油性和耐熱性,降低了回彈性和介電性能。丁腈橡膠的特點(diǎn)是:耐弱極性溶劑和油類,對芳烴、酮、酯稍有溶脹;比天然膠、丁苯膠耐熱,在空氣中120℃下可長期使用,耐寒性卻降低;氣密性好,僅次于丁基橡膠。
丁腈橡膠主要應(yīng)用于耐油制品,如各種密封圈。還可以用作聚氯乙烯的長效增塑劑,提高抗沖性能。與酚醛并用作結(jié)構(gòu)膠粘劑等等。
丁腈橡膠經(jīng)過加氫反應(yīng),就成為飽和的氫化丁腈橡膠。將乳液聚合得到的丁腈橡膠溶解在溶劑中,在一定的溫度、壓力和催化劑作用下,催化劑進(jìn)行“選擇性氫化”生成高度飽和的丁腈橡膠。一般氫化丁腈橡膠(HNBR)中氫化程度在85%~88%,腈基含量在17%~50%,門尼粘度50~100。目前商品化的HNBR主要有日本Zeon公司的Zetpol和拜耳公司Therban系列。
HNBR具有極好的應(yīng)力一應(yīng)變性能、耐磨性、極好的低溫性能和液體阻隔性能。其最大的用途是制作汽車工業(yè)中的同步調(diào)速帶。其他主要用途包括動力方向盤、空氣調(diào)節(jié)和燃油系統(tǒng)、航空、油田及食品包裝等工業(yè)。
(3)丁基橡膠及鹵化丁基橡膠
丁基橡膠是異丁烯與少量異戊二烯在A1C1。一CHCl。體系中和一100℃下的共聚物,丁基橡膠不溶于氯甲烷,以細(xì)粉狀沉析出來。丁基橡膠中異戊二烯單元的殘留雙鍵可供交聯(lián)使用,其中異戊二烯單元含量習(xí)慣稱作不飽和度,在0.6%~3.0%之間,按其含量,可以分成4~5個(gè)商品等級。丁基橡膠呈線形結(jié)構(gòu),兩單元頭尾連接,無規(guī)分布,異戊二烯以反一1,4結(jié)構(gòu)為主。丁基橡膠分子量在20萬以上才不發(fā)粘。
丁基橡膠的特點(diǎn)是氣密性優(yōu),耐熱老化,耐臭氧,適宜于制作內(nèi)胎、膠囊、氣密層及膠管、密封膠等,但硫化速度慢,彈性、強(qiáng)度、粘結(jié)性、以及與其他橡膠的相容性較差。
為了提高丁基橡膠的硫化速度,提高與不飽和橡膠的相容性,改善自粘性及其與其他材料的粘結(jié)性,可對丁基橡膠進(jìn)行氯化和溴化。一般氯化的含氯量為1.1%~1.3%,主要反應(yīng)在異戊二烯鏈節(jié)雙鍵的d位上,溴化丁基橡膠含溴量為2%左右。
丁基橡膠及鹵化丁基橡膠主要用于輪胎的黑白胎側(cè)、內(nèi)襯和內(nèi)胎。
異丁烯與其他二烯烴的共聚物也稱丁基橡膠,還可以制成三元膠,環(huán)戊二烯作第三單體,可提高耐臭氧性能。