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1、丁基橡胶的认识及丁基内胎的生产,高材1122 韩小港-1113250223,目录,1.丁基橡胶的认识 2.丁基橡胶 内胎的生产 （1） .简介 （1）.丁基橡胶内胎生产的概述 （2）.橡胶的分类 （2）.丁基橡胶内胎的性质 （3）.丁基橡胶的简介 （3）.丁基橡胶内胎的生产过程 （4）.丁基橡胶的分类 （4）.丁基橡胶内胎的检测和包装 （5）.丁基橡胶的优缺点 （5）.结束语 （6）.丁基橡胶的硫化 （7）.丁基橡胶的应用,简介,丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。制成品不易漏气，一般用来制造汽车、飞机轮子的内胎。丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物，它在1943年投入工业生产
2、。丁基橡胶英文：butyl rubber 异丁烯与少量异戊二烯共聚而成的一种合成橡胶，简称R。具有良好的化丁基橡胶 丁基橡胶 学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。因此主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品 。 丁基橡胶（简称R）是世界上第四大合成橡胶（SR）胶种，是异丁烯和异戊二烯在Friedel-Craft催化剂作用下进行阳离子聚合反应的产物，外观为白色或淡黄色晶体，无臭无味，玻璃化温度很低，不溶于乙醇和丙酮。由于丁基橡胶具有优良的气密
3、性和良好的耐热、耐老化、耐酸碱、耐臭氧、耐溶剂、电绝缘、减震及低吸水等性能，使得其广泛应用于内胎、水胎、硫化胶囊、气密层、胎侧、电线电缆、防水建材、减震材料、药用瓶塞、食品（口香糖基料）、橡胶水坝、防毒用具、粘合剂、内胎气门芯、防腐蚀制品、码头船护旋、桥梁支承垫以及耐热运输带等方面。,丁基橡胶的认识,橡胶的分类,丁基橡胶（IIR）以异丁烯、异戊二烯为原料，具有透气性低、气密性好以及耐腐蚀、耐老化等优良特性。 其最大用途是制造轮胎内衬及内胎，也是优质子午线轮胎必备的材料。,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的结构式：,( C CH2)x (CH2 C CH CH2)( C CH2)y,CH
4、3,CH3,CH3,CH3,CH3,丁基橡胶的认识,（1）链引发反应,反应机理,丁基橡胶的认识,链增长,丁基橡胶的认识,链终止,自发终止,成键终止,丁基橡胶的分类 丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶剂，通过阳离子聚合得到。通常按照异戊二烯的含量即不饱和度及是否卤化来分类： 氯化丁基橡胶（提高硫化速度及与不饱和橡胶的相容性，改善自粘性和互粘性）,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的认识,丁基橡胶透气率低，气密性好。气透性是SBR的 1/8，EPDM的1/13，NR的1/20，BR的1/30，特别适合制作气密性产品。 丁基橡胶的水渗透率极低，耐水性能优异，在常温下的吸水速率比其他橡胶1015倍
5、，丁基橡胶适合应用于高耐热、电绝缘制品。,丁基橡胶的认识,耐热老化性优良，硫化的丁基橡胶使用温度可达150-200 。 具有吸收振动及冲击能量特性，阻尼性能好。 优良的电绝缘性能。 良好的耐臭氧性和耐气候性。 强度低，弹性小，粘合性差。不适合做粘合剂,丁基橡胶的认识,不饱和度对丁基橡胶的性能有直接影响，随着橡胶的不饱和度程度的增加，有如下规律：,硫化速度加快，硫化度增加,因硫化程度充分，耐热性提高,耐臭氧性、耐化学药品侵蚀性下降,电绝缘性下降,拉伸强度和扯断伸长率逐渐下降，定伸应力和硬度不断提高,黏着性和相容性转好,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的优缺点： 优点：气密性好。它还能耐热、耐臭氧、耐老化
6、、耐化学药品，并有吸震、电绝缘性能。在-3050oC的温度范围内具有优异的阻尼性能。 缺点：加工性能较差，硫化速度慢，包辊性差，不易混炼，生热高，加工时容易焦烧。,丁基橡胶的认识,工艺生产： 目前国内丁基再生胶的生产工艺有六七种之多，主要有：蒸煮法、炒制法、挤出法、微波法、辐射法、高温连续催化法、化学机械法等。 传统的脱硫方法目前在国内比较盛行，大多厂家选用的是动态罐脱硫、或者火烧炒罐脱硫。,丁基橡胶的认识,硫化方法： 动态脱硫：只是提供了高温高压的脱硫条件，脱硫时间长，还需要加入价格昂贵的软化助剂，关键的是不能对脱硫原料进行摩擦挤压。还会造成表面焦化、碳化。 火烧炒罐：由于不能准确控制温度，
7、碳化和焦化现象比动态脱硫还严重。,丁基橡胶的认识,以上两种脱硫方法的最大问题是产生大量的废汽二次污染。 捏炼法脱硫的优点： 一、不使用价格昂贵的助剂，必要时为获得比较低的门尼粘度只需加入部分软化剂（机械油）。 二、设备投资少，一台日产78吨丁基再生胶的脱硫专用捏炼机，一次性投资只需17万元。只需配一台1.63空压机即可。 三、温度控制准确，为获得最佳的门尼粘度，只需调整捏炼机的温度即可。 四、拉伸强度等物性指标损失小。,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的应用： 制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带，农业上用作防水材料等。,用途,无内
8、胎轮胎的气密层,制作各种轮胎的内胎,各种密封垫圈,管道和输送带,盛放腐蚀性液体容器的衬里,农业上用作防水材料,10,丁基橡胶的应用,丁基橡胶的认识,丁基橡胶的认识,卤化丁基橡胶可由成品丁基橡胶在己烷溶剂中分解，然后与氯或溴进行卤化制得。 卤化丁基橡胶主要应用于生产轮胎的钢轱接触，还应用于皮球中的气囊、药用胶塞等领域。 轮胎技术正在不断的更新，采用普通橡胶制造的有内胎轮胎将逐渐被由卤化丁基橡胶制造的子午胎所取代，这一趋势推动了卤化丁基橡胶市场需求的增长。,丁基橡胶内胎的生产,丁基橡胶内胎的生产,概述： 目前，全世界大部分自行车、卡车乃至工程车辆所用的轮胎，都是采用内胎来维持其压力的。合理的保气性
9、是保证行车安全、降低滚动阻力、降低燃料消耗和延长使用寿命的重要因素。 丁基橡胶非常适合用作内胎，这是由于丁基橡胶的化学结构决定了它具有独特的综合性能，最重要的是它比通用橡胶具有更高的气密性。 美国、欧洲、朝鲜、台湾和日本都大多已经转向使用无内胎轮胎，但是亚太地区大多数国家仍然喜欢使用斜交（轮）胎或子午轮胎等有内胎轮胎。 埃克森美孚公司致力与轮胎工业合作，以提高丁基胶内胎制造中的生产、合成及加工技术。,丁基橡胶内胎的生产,丁基橡胶内胎的性质 非常低的空气/水气渗透性 优良的抗老化性能 优良的耐热性能 使用中更高的撕裂强度 丁基胶内胎的优点 良好的保气性（动态的和静态的） 内胎使用寿命长，耐久性好
10、 改善了轮胎的耐久性 保存期长，易贮存 爆裂危险系数小 这些优点可以抵消丁基胶内胎的高成本,丁基橡胶内胎的生产,丁基橡胶内胎的生产,丁基内胎生产 密炼 开炼 过滤 终炼 挤出 上气门嘴 接头 冷冻成型 硫化 检查 包装 1. 密炼 保持清洁! 第一段过量10-15%，以尽量减少胶料中空气混入量。 设置密炼机转子和机体温度为90C。 设置卸料口温度为100C 以消除排胶时的粘着。 不要将氧化锌和硬脂酸随聚合物一起加入，这样会增加排胶中的胶团。 第一道工序过滤，而不是最后一道工序过滤。 勿用陶土隔离剂（比较潮湿） 典型混炼工序(两段混炼),丁基橡胶内胎的生产,2.开炼机混炼 将聚合物以带式输送到狭
11、窄辊距的辊筒间。 初始辊筒温度应为35 - 55。 加入氧化锌, 硬脂酸，加入抗氧化剂（如果用的话）。 先加入约10份炭黑，高补强炭黑应该先加入。 等最初的碳黑混入后，再一起加入剩余的碳黑和油，逐渐增加辊距，冷却辊筒。 最后加入硫化剂。 若在后辊出现脱辊问题，可将后辊温度提高10-15。 硬脂酸用量高可以改善粘辊问题。,丁基橡胶内胎的生产,3. 滤胶 过滤机是丁基橡胶内胎加工必不可少的设备。 母炼胶或终炼胶可以根据厂家布置决定是否需要过滤。 已经过滤的原料应充分冷却。 过滤丁基橡胶内胎胶料以除去如下物质： 外来杂质 碳黑团块 未分散的橡胶粒 4. 终炼 终炼有两种方法 密炼: 加入母炼胶和硫化
12、剂。 挤出机的预热辊上: 需要两台开炼机以促进硫化剂分散,丁基橡胶内胎的生产,5.挤出 这是一个极为关键的步骤，它的好坏会影响产品的质量，以及其他工序特别是接头的效果。 热喂料挤出是广泛采用的技术。 有些新厂也采用冷喂料挤出技术。 热喂料挤出开炼机操作指南 最好选用自动进料器 在自动进料器中并用2-3批的混炼胶 控制返回料的加入速率. 控制开炼机辊距，特别是喂料辊（通过调整宽度而使进胶量变化） 在喂料辊筒上保持一定的堆积胶. 保持喂料胶片尺寸（包括厚度和宽度）稳定 根据内胎的尺寸调节喂料胶片的尺寸（宽度） 喂料胶片温度应恒定在80 - 90,丁基橡胶内胎的生产,6.上气门嘴 应用 建议从专门的
13、气门嘴生产厂家购买。 通常在挤出线上冷却后上气门嘴。 接头前后均可立即使用。 存储过程中由于未硫化的内胎的收缩，在流水线上上气门嘴经常会将胶垫的边缘翘起。 贴合 用软橡胶片(邵氏A硬度45)盖住上气门嘴的铜杆。 用气塞压4-5 秒。 合适的保持压力时间对于贴合是很重要的。 当心气门嘴的边缘翘起。,丁基橡胶内胎的生产,7. 接头 基本而重要的步骤 接头失误会得到大量的次品。 质量较高的平接来源于： 水平切割 ECUISM 使用橡胶贴面夹具 调整机器必须注意的问题 夹持压力 对接压力 对接时间 刀具切割的角度 刀具的温度 刀具的切割速度,丁基橡胶内胎的生产,8.冷冻成型 冷冻 在平接处的冠部进行速
14、冷。 增加配方的生胶强度，因而降低接头开裂的可能性。 成型过程中，必须充分支撑内胎，以避免折叠损坏。 冷冻时间通常是一个硫化周期，避免过度冷冻。 当心硫化前接头处的冷凝水。 定型 定型就是将生胎筒拉伸，约为硫化后体积的95% 。 避免过度成型。 时间过长或者膨胀过度都可能会引起局部薄、起皱。 尽量减少底部的膨胀。 避免膨胀速度过快（应缓慢充气）。 避免定型环离硫化机过近,防止因为胎体过热而造成句部薄。,丁基橡胶内胎的生产,9.硫化 充气 通入热空气或蒸汽充气 内部加热 常用充气压力: 7-8 kg/cm2 压力过低容易形成粗糙的表面或多孔壁 压力过高会形成大量毛刺和局部薄 压力应足够高以防止内
15、胎流出到气门嘴上 压力应足够低以防止内胎流入合模线 内部充蒸汽容易造成接头失败，形成粗糙的内表面 硫化周期 常用温度: 175-185 C 乘用胎内胎: 3.5-5分钟 包括排气 卡车胎内胎: 6-9 分钟 模具 表面清洁，排气良好 保持排气孔清洁,丁基橡胶内胎的生产,10.检查 特别注意接头、气门嘴和折叠区 将自行车胎充气使其膨胀为体积的20% ，然后放到运输带上悬挂24小时，再进行水渗透试验。 然后将气体放出，抽真空，折叠、包装、存储、装运。对机动车胎还要进行消除膨胀试验。有些公司对机动车胎也要进行浸水渗透防漏检查。 11.包装 100%抽查率以保证质量，然后干透，抽真空，包装，折叠好装入
16、空气密封袋中。 避免真空度过大，因为这样会在折叠处产生应力，这会在延长存储期内易受臭氧降解。,结束语,我国丁基橡胶的研究开发始于20世纪60年代，但由于各种原因一直没有建成工业化生产装置。1999年，中石化北京燕山石油化工公司合成橡胶厂引进意大利PI公司技术，建成到目前为止我国惟一的一套3.0万吨/年丁基橡胶生产装置。该装置能够生产IIR1751、IIR1751F和IIR0745三个牌号的普通丁基橡胶产品。最初两年，由于技术、设备等方面的原因，该装置难以连续稳定运行，开工率较低，产品合格率低，原材料消耗、动力消耗及成本偏高。2000年和2001年产量分别只有0.41万吨和0.42万吨。后来经过与北京化工大学等单位的联合技术攻关，开发出具有自主知识产权的丁基橡胶聚合新工艺，生产装置的运行状况有了很大程度的改善，产量逐年增加。当前北京燕山石化公司丁基橡胶的生产规模为4.5万吨/年。 汽车工业的发展和对汽车安全性、舒适性
