背景及概述[1]
丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯經(jīng)共聚而形成的線性聚合物，再經(jīng)硫化交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其中，異戊二烯含量一般是1.5%～4.5%，白色或淡灰色，無臭無味。密度0.91g/cm3，玻璃化溫度-67～-69℃。不溶于乙醇和丙酮，耐動(dòng)植物油性、耐氧和臭氧性、耐酸堿性，耐寒性，氣密性和電絕緣性均好，抗張強(qiáng)度和伸長率也較高。耐撕裂性和粘性較差。在常溫下其彈性約為天然橡膠的1/4，但隨溫度的升高而顯著增加。硫化速度較慢，需加入促進(jìn)劑。由于其氣密性很高；丁基橡膠主要用于制造汽車內(nèi)胎和無內(nèi)胎輪胎及其它氣密性密封材料，它的防水性能強(qiáng)，可用作木工建筑防水襯里和防水涂料。還可用作化工設(shè)備的襯里和其它防酸防腐蝕材料。
特性[2]
丁基橡膠是以異丁烯為主體和少量異戊二烯首尾結(jié)合的線形高分子。在丁基橡膠分子的主鏈上，每隔一個(gè)次甲基，就有兩個(gè)甲基圍繞著主鏈呈螺旋形排列，造成很大的空間位阻，使丁基橡膠的分子結(jié)構(gòu)緊密，分子鏈柔性相對(duì)較差。但因此也使丁基橡膠的氣密性極佳，為所有橡膠之首。
除了優(yōu)異的氣密性外，丁基橡膠硫化膠還具有優(yōu)良的耐熱性能。硫磺硫化的丁基橡膠可在100℃或稍低溫度下于空氣中長期使用。用樹脂硫化的丁基橡膠使用溫度可達(dá)150～200℃。丁基橡膠的熱氧老化屬降解型，老化趨向于軟化。由于丁基橡膠分子鏈的不飽和度低和化學(xué)反應(yīng)呈惰性，因此丁基橡膠具有很好的耐熱氧老化性能。
應(yīng)用[2]
1. 在汽車輪胎和力車胎上的應(yīng)用
丁基橡膠具有優(yōu)良的耐熱性能和抗撕裂性能。以丁基橡膠生產(chǎn)的輪胎內(nèi)胎(包括摩托車、自行車)，長時(shí)間暴露于熱環(huán)境下仍可保持良好的拉伸及撕裂強(qiáng)度，使其在使用過程中降低了爆裂危險(xiǎn)。對(duì)于在高溫狀態(tài)或充氣不足的惡劣條件下，丁基橡膠內(nèi)胎仍能確保的輪胎壽命及安全性。較小的撕裂可減少破孔的尺寸，使丁基橡膠內(nèi)胎的修補(bǔ)更簡易方便。丁基橡膠優(yōu)良的抗氧化及抗臭氧特性，使丁基橡膠內(nèi)胎具有極佳的耐降解性能，其耐用程度和使用壽命都優(yōu)于天然橡膠內(nèi)胎。丁基橡膠極低的透氣性使其制作的內(nèi)胎能長時(shí)間保持在正確的充氣壓力下，這一獨(dú)特性能使輪胎外胎磨損均勻，確保胎冠壽命。延長外胎的使用壽命，同時(shí)增加駕駛的穩(wěn)定性和安全性，降低滾動(dòng)阻力，繼而減少燃料消耗，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
2. 在醫(yī)藥用瓶塞上的應(yīng)用
醫(yī)藥用瓶塞是直接與藥品相接觸的密封包裝用特殊橡膠制品，其性能和質(zhì)量直接影響到藥品的有效性、安全性、質(zhì)量穩(wěn)定性及使用方便性。醫(yī)藥用瓶塞經(jīng)常在高溫、高壓條件下或在各種消毒劑中進(jìn)行消毒，有時(shí)還需要在低溫條件下進(jìn)行長期貯存，故對(duì)膠料的化學(xué)性能、物理機(jī)械性能及生物性能均有嚴(yán)格的要求。由于瓶塞直接與藥劑接觸，有可能由于瓶塞可萃取物分散浸入藥劑而污染藥品，或者因?yàn)槠咳账幤分械哪承┏煞侄档退幤返幕钚?。丁基橡膠不但透氣率低，而且還有優(yōu)良的耐氧化、耐酸堿、耐熱和耐化學(xué)破壞的性能。使用丁基橡膠瓶塞后，除制藥廠可簡化分裝工藝，改用開口鋁蓋，取消封蠟和降低成本外，還可方便注射使用。
3. 其它應(yīng)用
丁基橡膠除了上述用途外，還有以下用途：(1)化工設(shè)備襯里。由于丁基橡膠優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性，使之成為化工設(shè)備防腐蝕襯里的首選材料。丁基橡膠在各種溶劑中體積溶脹非常低，這也是丁基橡膠應(yīng)用于該領(lǐng)域的重要原因之一。(2)防護(hù)服裝和防護(hù)用品。盡管許多塑料材料都具有良好的隔離防護(hù)性能，但只有彈性材料才可能兼顧低滲透性和舒適性服裝所必須的柔韌性。由于丁基橡膠對(duì)液體和氣體的低滲透性，因此被廣泛地用于防護(hù)服、雨披、保護(hù)罩、防毒面具、手套、橡膠套鞋和長統(tǒng)靴。
制備[3]
普通丁基橡膠的生產(chǎn)方法主要有兩種：淤漿法和溶液法。淤漿法的特點(diǎn)是稀釋劑采用氯甲烷，引發(fā)體系采用水-AlCl3，在-100℃左右低溫下，異丁烯與少量異戊二烯進(jìn)行陽離子共聚合。聚合過程需要使用催化劑，為提高催化劑效率，很多情況下需要利用助催化劑引發(fā)聚合。該生產(chǎn)技術(shù)由國外美國公司和德國公司所壟斷。淤漿法丁基橡膠生產(chǎn)過程主要包括聚合反應(yīng)、產(chǎn)品精制、回收循環(huán)和清釜四個(gè)步驟。溶液法由俄羅斯陶里亞蒂合成橡膠公司與意大利公司合作開發(fā)。技術(shù)特征是采用烷基氯化鋁與水的絡(luò)合物為引發(fā)劑，-90至-70℃溫度下，在烴類溶劑（如異戊烷）中，異丁烯和少量異戊二烯進(jìn)行共聚。溶液法生產(chǎn)丁基橡膠的主要工藝過程包括引發(fā)劑體系及混合配料的配制、冷卻、聚合、膠液摻混、脫氣和汽提，溶劑及未反應(yīng)單體的回收精制和橡膠的后處理等，輔助過程主要過程包括制冷、反應(yīng)器清洗、添加劑配制等。
主要參考資料
[1] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典
[2] 丁基橡膠與鹵化丁基橡膠的結(jié)構(gòu)、性能及發(fā)展?fàn)顩r
[3] 丁基橡膠的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議