氯丁橡胶（CR）的特性和应用

氯丁橡胶（Chloroprene or neoprene Rubber，CR），是由2-氯-1，3丁二烯乳液聚合而成，根据引发体系不同，主要分为两种类型：一种是硫磺调节型，以硫磺或秋兰姆作分子量调节剂，又称G型，即CR-120系列，电缆常用CR-1211，CR1212，CR1213；另一种是54-1型氯丁橡胶，它是乳液聚合过程中采用硫醇为调节剂，故又称非硫调节型氯丁橡胶，又称W型，即CR-230系列，电缆常用CR-2322。前者分子量较低，后者分子量较高，实践表明，这两种氯丁橡胶在电线电缆行业中都可以应用，特别是54-1型氯丁橡胶，由于不含硫磺，稳定性高，最适于电线电缆行业。此外，电线电缆行业还使用CR-321、CR-322型，它们的性能介于G型与W型之间。

1.氯丁橡胶的结构

1）分子链中四种结构同时存在；反式-1，4-聚氯丁二烯、顺式1，4-聚氯丁二烯、1，2-聚氯丁二烯、3，4-聚氯丁二烯。其结构式如下：

其中1，4结构为主约占96%，以反式-1，4-聚氯丁二烯为主要成分，约为85%～86%，其余1，2-聚氯丁二烯约为3%，3，4-聚氯丁二烯约为1%左右。反式-1，4-聚氯丁二烯决定着氯丁橡胶的结晶度，其比例越大、结晶度越高，即使在25～30℃也能结晶。不过当温度升到60～70℃时，其结晶现象消失。可见分子链规整性好。分子量在10～30万之间。

2）经X光测定，氯丁橡胶的恒等周期为0.48nm，可见恒等周期比天然橡胶短，氯原子侧基彼此靠近，因此对分子链旋转有较大的阻碍作用，弹性较差。氯丁橡胶的空间结构如下：

3）分子链中含有氯原子，极性较大，在通用橡胶中其极性仅次于丁腈橡胶。

4）每一个氯丁二烯链节都含有一个双键，不饱和度较高。但由于氯原子与双键的共轭作用，氯丁橡胶中的双键的化学稳定性比天然橡胶高，甚至也比顺丁橡胶高。

2.氯丁橡胶的性能

1）物理性能

氯丁橡胶的耐热性很好，能在150℃下短期使用，在90～110℃能使用四个月之久，因分子中含有氯原子，使其具有独特的耐燃性，但氯原子的存在也使玻璃化温度升高，耐寒性变差。

由于分子链排列规整和紧密，故气体不易透过，氯丁橡胶的透气性比天然橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶等都低，仅次于丁基橡胶。氯丁橡胶的物理性能见表7-3。

表7-3 氯丁橡胶的物理性能

2）力学性能(www.xing528.com)

由于氯丁橡胶的分子链结构比较规整，又含有极性比较大的氯原子，容易形成紧密的有规则的排列，所以氯丁橡胶拉伸时易生成结晶，这就使它具有较高的拉伸强度，即使不加补强剂的硫化氯丁橡胶，也有优良的物理力学性能，这点与天然橡胶是相似的，这种性能通常称之为自补强性。炭黑的补强作用对氯丁橡胶的拉伸强度没有多少帮助，但可增大定伸强度并改善耐磨、抗撕裂等性质。其力学性能见表7-4。

表7-4 氯丁橡胶的力学性能

3）电性能

氯丁橡胶分子结构中含有氯原子，使分子的极性增大，所以它的介电系数和介质损耗正切要比非极性橡胶差得多。其电性能参数见表7-5。

表7-5 氯丁橡胶的电性能

4）化学性能

氯丁橡胶的结构很类似于天然橡胶，分子链上同样含有较多的双键，这是它们的共同点，然而氯丁胶的耐老化性能、耐热性、耐臭氧性却比天然橡胶好得多，用它做护套的电线电缆在户外使用十多年后尚未出现肉眼可见的裂纹。这是因为氯丁胶结构上的特殊性，即氯原子和甲基的区别。斥电性的甲基使得双键和α-H增加活泼性，而亲电性的氯原子却能降低π电子的能态，提高π键和α-H键的稳定性。

同样，电负性大的氯原子增大了分子的极性和分子间的作用力，使得氯丁胶具有较好的耐油性和耐溶剂性。

5）加工性能

氯丁胶的加工性能仅次于天然橡胶，易粘附辊筒，挤出时收缩率很大，焦烧时间比天然胶短，但硫化速度比天然胶慢，混料困难，而54-1型氯丁橡胶则要比通用型氯丁橡胶好。非但贮存稳定期长，而且不像通用型胶那样易粘辊和焦烧，所不足的是54-1型氯丁橡胶硫化速度慢，必须使用促进剂，而通用型胶除非连续硫化，一般不须加入促进剂。

氯丁橡胶分子中含有较多的阻燃元素氯，耐燃性好。

氯丁橡胶在电缆行业中主要用作护层材料。由于它具有不延燃性能，特别适用于煤矿电缆、船用电缆和航空电线，氯丁橡胶还能作低压电线的绝缘。用氯丁橡胶做绝缘和护套的电线电缆都可用于户外。