摘要：溴化丁基橡膠作為丁基橡膠的改性產(chǎn)品，在多個(gè)領(lǐng)域可以替代丁基橡膠，擁有更加優(yōu)越的性能。本文介紹了溴化丁基橡膠的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用，分析了國(guó)內(nèi)外溴化丁基橡膠的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

丁基橡膠(IIR)是異丁烯和少量異戊二烯聚合所得的一種橡膠品種，具有優(yōu)良的氣密性和良好的耐熱、耐老化、耐酸堿、耐臭氧、耐溶劑、電絕緣、減震及低吸水等性能。為了改善丁基橡膠的硫化性能以及與其他種類橡膠的聯(lián)合性，提出了鹵化丁基橡膠的概念，鹵化丁基橡膠(HIIR)可分為溴化丁基橡膠(BIIR)和氯化丁基橡膠(CIIR)。

溴化丁基橡膠是丁基橡膠經(jīng)溴化改性后得到的產(chǎn)物。溴代反應(yīng)主要發(fā)生在丁基橡膠中少量的雙碳鍵或者緊鄰雙鍵的甲基碳，因此溴化丁基橡膠中溴的含量較低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.8%～2.5%之間。由于丁基橡膠的主鏈結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，因此溴化丁基橡膠具有丁基橡膠的一切特性，同時(shí)還具有多方面丁基橡膠所沒有的特點(diǎn)。

溴化丁基橡膠的結(jié)構(gòu)和性能

丁基橡膠的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1，溴化丁基橡膠由丁基橡膠和溴反應(yīng)制得，可以看作異丁烯和少量溴化異戊二烯的共聚物，溴化異戊二烯在鏈中是隨意分布的。溴化丁基橡膠和丁基橡膠的結(jié)構(gòu)區(qū)別在于異戊二烯鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)，溴化丁基橡膠中的異戊二烯鏈節(jié)有4種結(jié)構(gòu)(見圖2)。其中結(jié)構(gòu)Ⅲ是溴化丁基橡膠中最主要的結(jié)構(gòu)，占比50%～60%;其次是結(jié)構(gòu)Ⅰ，占30%～40%;結(jié)構(gòu)Ⅱ占比約5%～15%;結(jié)構(gòu)Ⅳ占比只有1%～3%。

圖1 丁基橡膠的結(jié)構(gòu)示意圖

(資料來源：中國(guó)知網(wǎng))

圖2 溴化丁基橡膠結(jié)構(gòu)示意圖

(資料來源：中國(guó)知網(wǎng))

溴化丁基橡膠保留了IRR分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵，保持了丁基橡膠的一切特性;在丁基橡膠分子結(jié)構(gòu)中引入溴原子，由于C-Br鍵的鍵能小，溴化丁基橡膠的反應(yīng)活性高，自粘性、互粘性等性能明顯有所提升，具體見表1。

表1 IIR與BIIR的性能比較

(資料來源：中國(guó)知網(wǎng))

BIIR相比IIR活性有所提高，可與其他橡膠共混，可提高硫化性能，實(shí)現(xiàn)不同的共混目的(見表2)。

表2 溴化丁基橡膠的并用效果

(資料來源：中國(guó)知網(wǎng))

溴化丁基橡膠的應(yīng)用

溴化丁基橡膠憑借其優(yōu)越的性能，正在多個(gè)領(lǐng)域逐漸代替丁基橡膠，目前無內(nèi)胎輪胎和醫(yī)用瓶塞是BIIR的兩大應(yīng)用領(lǐng)域，在膠管、膠帶、防水卷、粘合劑等其他方面的應(yīng)用也在逐漸增加。

1. BIIR在汽車輪胎子午化方面的應(yīng)用

汽車輪胎技術(shù)一直在發(fā)展更新，普通IRR制造的有內(nèi)胎輪胎將逐漸被采用BIIR制造的子午線輪胎逐漸替代， BIIR在全鋼子午胎上的應(yīng)用比例為100%，而半鋼子午胎已開始轉(zhuǎn)向使用BIIR為主;國(guó)內(nèi)載重子午胎均使用BIIR，使用量占溴化丁基橡膠總消費(fèi)量的75%;國(guó)際輪胎行業(yè)所使用的鹵化丁基橡膠胎中，BIIR占比為70%。當(dāng)前我國(guó)汽車子午線輪胎的使用比例不高，還有較大發(fā)展空間，子午線輪胎的發(fā)展將會(huì)極大拉動(dòng)BIIR的市場(chǎng)需求。

2. 醫(yī)用橡膠丁基化是BIIR的第二大應(yīng)用領(lǐng)域。

天然橡膠中含有致癌物質(zhì)，易生霉菌，國(guó)外早就開始使用鹵化丁基橡膠作為醫(yī)用瓶塞。從2005年開始，國(guó)家醫(yī)藥主管部門規(guī)定，我國(guó)停止使用普通天然橡膠作為藥用膠塞。BIIR膠塞成為主要替代產(chǎn)品，其具有更好的化學(xué)性能和物理性能，如具有良好的吸濕性，所以更適用于冷凍干燥制品;能夠顯著提高低分子量凝血酶抑制液的穩(wěn)定性。

BIIR的國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀

溴化丁基橡膠的研究和開發(fā)起始于上個(gè)世紀(jì)50年代，1953年，Morrisey開發(fā)出丁基橡膠溴化方法;1954年，固特異公司開始商業(yè)化生產(chǎn)溴化丁基橡膠。截至目前，國(guó)際上鹵化丁基橡膠的產(chǎn)能分布見表3。當(dāng)前在國(guó)際市場(chǎng)上，?？松梨诤屠适纱蠊緭碛械亩』z橡膠產(chǎn)能約占全世界總產(chǎn)能的80%，處于壟斷地位，且不對(duì)外轉(zhuǎn)讓技術(shù)。

表3 鹵化丁基橡膠生產(chǎn)分布

(資料來源：中國(guó)知網(wǎng))

我國(guó)鹵化丁基橡膠起步較晚，目前研究成果較少。1999年，由燕山石化合成橡膠廠從意大利PI公司引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，開始研究鹵化丁基橡膠，年產(chǎn)能為3萬噸，是中國(guó)唯一的一套丁基橡膠生產(chǎn)裝置;2010年燕山石化合成橡膠廠又建成一套3萬噸/年的BIIR裝置。雖然我國(guó)目前初步掌握了BIIR生產(chǎn)技術(shù)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)BIIR的企業(yè)還不多，國(guó)內(nèi)所用BIIR大部分還是依賴進(jìn)口，當(dāng)務(wù)之急是找到一種新的BIIR合成方法，提高其生產(chǎn)量，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。

結(jié)語

溴化丁基橡膠是丁基橡膠的溴化改性產(chǎn)品，具有丁基橡膠的所有優(yōu)點(diǎn)，改善了丁基橡膠硫化性能差、與其他種類橡膠聯(lián)合性差的缺陷;目前汽車子午線輪胎和醫(yī)藥膠塞是溴化丁基橡膠的兩大應(yīng)用領(lǐng)域;全球丁基橡膠由?？松梨诤屠适纱笃髽I(yè)壟斷;受制于生產(chǎn)技術(shù)落后，我國(guó)溴化丁基橡膠嚴(yán)重依賴進(jìn)口，急需找到新的合成方法，提到產(chǎn)量，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。