丁基橡胶的优异性能及应用实例

橡胶品种多，根据实际使用条件和技术要求，以及不同橡胶的性能特点，对不同橡胶制品，可选用适当的橡胶品种，所选橡胶品种通过加入不同品种和用量的配合剂及硫化等工艺条件，对其品质进行优化调节；也可选不同橡胶配合使用，以扬长补短；或进行合理设计橡胶制品的结构，使橡胶充分发挥其优良特性，满足制品的使用要求。

橡胶的应用非常广泛，在建筑工业中，用作桥梁支座、建筑物地下防震基础、隔音吸声材料；在交通运输业中，有大量使用与消耗的轮胎、弹性车轮、各种空气弹簧及缓冲器、铁路轨枕垫等；在机电工业中，做成各种冲击与振动隔离的支座、密封垫片、还有大量绝缘材料，各种输气、输油、输液的胶管，各种用途的输送带与传动带。在民用方面，有各种胶布、雨鞋等。

以汽车轮胎为例，轮胎由外胎、内胎、垫带组成，其产量在橡胶制品中最大，用胶量最多，占橡胶制品生胶消耗总量一半以上。根据轮胎使用情况，轮胎结构中每一部分在行驶中起不同作用，受到的作用力也不相同，有压应力、摩擦力，冲击力、屈挠力等。由于使用条件不同，对各部分胶料性能要求也有所侧重，对胎面胶胶料，因它直接与地面接触摩擦，为使轮胎在运行中具有高牵引力、耐刺伤，有缓冲冲击性能及防滑等使用性能，要求胎面胶有较高抗拉强度，定伸强度，有好的抗撕裂性，优异的耐磨性。在保证这些性能的前提下，要有好的弹性与较低的动态生热，以防止胶的热老化，提高耐疲劳性，延长轮胎使用寿命。为此，选用耐磨性、耐热性好的丁苯橡胶，通过配方设计，增加其定伸强度与抗张强度，但丁苯橡胶反复变形生热大，耐屈挠性差，为克服此缺点，对胎面胶进行分层配方，让丁苯与天然橡胶配合，用作外胎胎面胶，并通过胎面花纹设计，改善其散热条件，以满足轮胎重载、耐磨、弹性好、寿命长的使用要求。

胎侧胶是外胎侧壁覆盖胶，主要作用在于保护胎体帘线不受机械损伤。不受潮它处于轮胎变形最大的部位，要求胎侧胶有突出的抗屈挠疲劳、耐老化龟裂与抗刺伤性能，胎侧胶常选用弹性好、生热小的顺丁橡胶、天然橡胶，掺用顺丁橡胶的胎面胶，低温性能得到提高，用顺丁橡胶与丁苯橡胶并用，性能上可以取长补短，提高轮胎的行驶里程。

轮胎的内胎，要求透气率小、耐热、耐撕裂、伸长率大、永久变形小。由于丁基橡胶具有优异的气密性及高热态抗撕裂性，耐候性优良，抗臭氧性能是天然橡胶的10倍以上，因此常选用丁基橡胶作轮胎内胎，内胎中空气压力保持情况见表2-26。

表2-26 内胎中空气压力保持情况

从内胎要求透气率低、有耐热性和机械强度三方面考虑，通常选用中不饱和度、门尼粘度大的丁基橡胶，为提高耐寒性和挤出性能，可加适当增塑剂，丁基橡胶不饱和程度较低，与其他胶料配合性差，所以一般不宜与其他胶料并用。为提高强度，常选用炭黑做补强剂，又考虑内胎是薄壁制品，应选择适宜的硫化温度与硫化时间，以满足制品使用性能和技术要求。

丁基橡胶有很好的电绝缘性、低吸水性，耐老化与耐臭氧性，其性能可见表2-27、表2-28、表2-29。因此非常适合制作高、中、低压电绝缘材料。尤其是户外用耐大气老化的绝缘护套等。用作电缆绝缘层要选择不饱和程度低的丁基橡胶，添加配合剂时要避免加入极性物质影响其绝缘性。用丁基橡胶制作的绝缘电缆，电压可耐3万伏。

中不饱和度和高不饱和度丁基橡胶其硫化速度高于低不饱和度丁基橡胶。选用它们制造低硬度密封材料及缓冲器材具有良好的弹性和低温屈挠性。

表2-27 乙丙橡胶和丁基橡胶的电性能比较

表2-28 几种绝缘橡胶电性能的耐水稳定性

表2-29 几种橡胶耐臭氧性的比较(www.xing528.com)

试验条件：臭氧浓度0.044％，150％拉伸，常温。

由表2-29可见，耐臭氧性能更好的是不饱和程度更低、硫化速度更慢的乙丙橡胶。它可以与丁基橡胶以任意比例掺用，乙丙橡胶加入到丁基橡胶中，可使丁基橡胶制品耐热性提高，用来制造各种耐热胶管。把乙丙橡胶掺入其他橡胶中，可改善它们的耐臭氧性和低温性，但会影响其他橡胶的耐油性、粘合性和抗撕裂性。乙丙橡胶适合制造耐热运输带、蒸汽胶管，也适用于码头缓冲器及桥梁减振垫及各种防水橡胶材料。

氯丁橡胶在火焰中能放出氯化氢气体而阻止燃烧。因此常用通用型氯丁橡胶作耐燃运输带。

耐燃运输带的带芯广泛采用玻璃布为骨架材料。带芯由上下覆盖胶层保护，与物料接触的一面为上覆盖胶，是运输带的工作面，较厚，下覆盖胶为运输带非工作面，较薄。但要求覆盖胶耐磨、耐撕裂、耐冲击。因此上覆盖胶常用氯丁橡胶与天然橡胶并用，以提高耐燃性，下覆盖胶常用氯丁橡胶与丁苯橡胶并用，以提高耐磨性与强度。耐燃运输带可运送带有明火的矿物烧结材料及水泥熟料，也宜用于矿井，以保证安全生产。

三角传动带是机械工业中传递动力用的主要橡胶产品之一。三角带在运转过程中，带中不同结构部位受到的应力不同，分为若干结构层，包布层、强力层、伸长层与压缩层，见图2-8。

层与层之间有位移存在，并借助于橡胶层的弹性变形相互联系，橡胶在不断变形过程中产生很大的剪切应力，使产生滞后损失而导致发热。如无级变速三角带，使用时弯曲半径小，生热大，须承受一定的侧压力，要求传送带在使用升温条件下，能保持一定的横向刚性，即在升温条件下，胶料不变软。用氯丁橡胶与天然橡胶并用的三角带包布层，升温不但不变软，反而越用越硬，且有一定的耐油性，延长了使用寿命。层间采用氯丁橡胶与顺丁橡胶并用，氯丁橡胶具有良好的粘结性，使各层紧密联系成整体，减少层间位移，而顺丁橡胶可使胶料弹性增加，动态生热减小，防止三角带早期老化脱层而损坏。三角带压缩层胶用炭黑补强，并加入破碎人造纤维，以增加刚性，这种以氯丁橡胶为主的无级变速三角带耐磨性、耐屈挠性、耐热性都优于天然胶制三角带。

图2-8 三角带结构图

胶管是由内、外胶层和骨架层（纺织品或金属材料）组成的中空管状制品，全胶管无骨架层，因此要求胶料具有一定的硬挺性，用于输送液体、气体或粉状具有流动性的固体物质。根据工作环境、工作介质、工作压力的不同，要求胶管有耐油、耐化学腐蚀、耐压力、耐老化及抗液体或气体渗透等性能。

氯丁橡胶和丁腈橡胶都是极性橡胶，有优良的耐油性，常用来制作耐油胶管。对耐油压力胶管来说，内外胶层尤其是内层胶，要有对油的较好的抗溶胀性，并对气体、液体有较好的抗渗漏性。通常选用丁腈橡胶与氯丁橡胶作为胶管的内层胶。氯丁橡胶与丁腈橡胶有很好的相容性，掺20％～30％氯丁橡胶的丁腈橡胶能提高耐臭氧能力。作为外层胶除有抗油性外，还要有一定的硬挺性，可在胶中掺大量填料，同时在丁腈橡胶中也可掺入丁苯橡胶，但丁苯橡胶掺量不宜超过20％，否则使抗油性下降。并且门尼粘度变化，不利于压延操作。

丁腈橡胶耐化学药品性好，还可用以制造耐酸、碱的其他橡胶制品。各种橡胶的耐酸、碱性能见表2-30。

表2-30 各种橡胶的耐酸、碱性能