丁基橡胶的改性

普通丁基橡胶的硫化速度慢，与高不饱和橡胶的相容性差，自粘性和共粘都不好，因此人们致力于普通丁基橡胶的改性。60年代初，美国ESSO公司开发成功氯化丁基橡胶。随后，加拿大Polysar公司于七十年代开发出溴化丁基橡胶。上述问题得到比较满意的解决，从而扩大了丁基橡胶的应用范围。 一、氯化丁基橡胶 （一）制备方法

氯化丁基橡胶（Chlorinated isobutene－isoprene rubber缩写为CIIR）的制备方法分干胶混炼氯化和溶液氯化两种方法。 1．干胶混炼氯化法

在开炼机上将氯载体或氯化剂混入丁基橡胶中，氯载体在加热下放出氯气与丁基橡胶发生氯化反应，生成氯化丁基橡胶。工业上常用的氯载体是活性炭。活性炭吸氯量一般为2.0~ 2.5mg·mol/g 时，活性炭用量为4~ 5份。当活性炭含氯量较高时，可以相应地减少其用量，而胶料的物理机械性能可相应提高（见表8－27）。

表8-27 活性炭吸附氯量对丁基橡胶物理机械性能的影响

活性炭吸氯量mg.mol/g 3.9 3.7 3.04 30 40 60 13.6 (139) 13.6 (139) 14.2 (145) min MPa(kgf/cm) 2扯断伸长率% 336 334 400 300%定伸应力MPa 扯断永久变硬度 (kgf/cm2) 12.8 (131) 12.6 (129) 16.1 (164) 形% 4 4 4 (邵尔A) 66 66 66 注:配方为丁基橡胶 100, 高耐磨炉黑 55, 凡士林油 5, 硬脂酸 1, 吸氯活性炭 5, 树脂 8, 氯化亚锡 2。

随着丁基橡胶溶液连续氯化法的工业化，干胶混炼法已很少使用。 2．溶液氯化法

溶液氯化法生产氯化丁基橡胶是先将丁基橡胶溶于四氯化碳、氯仿或己烷等溶剂中，然后在常温下通入氯气进行氯化，即制得氯化丁基橡胶。由于氯的负电性比溴大得多，氯化反应过程进行太快，所以反应溶液中要添加抑制剂以控制反应速度，并将结合氯含量控制在1％左右。

丁基橡胶的氯化反应主要是发生取代作用，因此保存了橡胶中的异戊二烯双键，在大分子中仍具有不饱和性，同时，丁基橡胶中接上了氯原子，加速了硫化作用。氯化丁基橡胶中；烯丙基位置上的氯是非常活泼的。 氯化丁基橡胶的化学结构式如下：

1

2 丁 基 橡 胶 的 改 性

氯化丁基橡胶的质量指标为：

氯含量 １.１～１.３％ 灰分 0.5% 挥发分 ＜0.7% 硬脂酸钙 ＜0.5% 水分 ＜0.3% 防老剂 0.1～0.2% （二）品种

氯化丁基橡胶根据其门尼粘度的差别，分为三个级别，见表8－28。Exxon Chlorobutyl 1066和1068的技术条件见表8-29

表8-28 Exxon氯化丁基橡胶的牌号及用 不饱和商品名 度 mol % Chlorobutyl 1066 2 门尼粘度 氯含量 稳定(ML1+8,125℃) 52～59 % 剂 非污染 非污染 非污染 生产厂 用 途 1.1～1.3 1.1～1.3 1.1～1.3 Exxon 轮胎气密层、胎侧、耐热内胎等 轮胎气密层、胎侧、药品Chlorobutyl 1065 2 41～51 Exxon 瓶塞、透气、耐屈挠、耐热制品 轮胎气密层、黑胎侧、白Exxon 胎侧、耐热内胎不透气、耐屈挠、耐热制品 CHR 1066 CHR 1068 最小 最大 最小 最大 60 4.8 60 4.8 Chlorobutyl 1068 2 45～52 表8-29 氯化丁基橡胶的技术条件和检验

性能 门尼粘度③ ML1+8，100℃ ML1+8，125℃ 氯含量，% 灰分，% 水分，% ①,% CHR 1066 CHR 1068 最小 最大 最小 最大 49 58 0.5 0.3 45 性 能 物理机械性能② 硫化条件，153℃×min 55 300%定伸应力，MPa 0.5 颜色 0.3 相对密度 粘均分子量（M！v）,万 1.1 1.3 1.1 1.3 检验 琥珀或淡色 0.92 1.7 40 0.92 1.7 45 2 稳定剂，（非污染型）0.05 0.20 0.05 0.2 不饱和度，mol % 3 丁 基 橡 胶 的 改 性 ① 丁基化羟甲苯。

② 配方：CHR 100，半补强炉黑 50，硬酯酸 1，氧化锌 5。

③ 门尼粘度测量：ISOR289，放射状模腔；按NBS（美国国家标准局）388规定方法的测定值为（ML1+8，125°）49.5。 （三）检验

1．检验的标准配方

氯化丁基橡胶 100.00 炭黑 40.00 氧化锌 5.00 合汁 146.00 硬脂酸 1.00

胶料混炼、制备和测量方法参见ASTM D3I88-82。 （四）物理性能

氧化丁基橡胶由于具有与丁基橡胶基本相同的分子结构，因此，具有与丁基橡胶类似的优良性能。此外，它还克服了丁基橡胶硫化速度慢、粘合性能差等缺点，解决了与高不饱和橡胶共硫化的问题。 1．气透性

氯化丁基橡胶的空气透过率大致与丁基橡胶相同，在24℃时仅为天然橡胶的1/4，丁苯橡胶的1/9。在24℃、41 ℃和93℃测定的空气透过率见表8-30。

表8-30 氯化丁基橡胶与其它橡胶的空气透过率比较

空气透过量Q×103② 24℃ 41℃ 93℃ 相对值 丁基橡胶 氯化丁基橡胶 高苯乙烯① 268 0.32 3.3 10.5 1 HT10-68 0.34 3.2 10.4 1 丁苯橡胶 1.2 9.6 23.9 3.0 丁苯橡胶1502 3.06 18.0 38.2 5.5 天然橡胶 4.36 23.7 40.2 7.0 注：配方为生胶 100， 易混槽黑 20， 中热裂法炭黑 60， 硬脂酸 2，增粘树脂 4，操作油 10，氧化锌 5。 ① 苯乙烯含量43%。

② 空气（在0℃，101325Pa）在6894.76Pa(1psi)压力差下，每天通过25.4чm厚胶片的扩散量

氯化丁基橡胶与天然橡胶并用胶的气透率，当天然橡胶的并用比低于40％时，气透率随天然橡胶增加而缓慢增大，超过40％后，则随天然橡胶增加而成正比增大。氯化丁基橡胶与天然橡胶、丁苯橡胶井用的水蒸汽透过率也低，见表8-31。

表8-31 各种橡胶的水蒸汽透过率比较

胶 型 氯化丁基 橡胶 氯化丁基橡氯化丁基橡胶/天然橡胶 胶/丁苯橡胶 乙丙橡胶 丁苯橡胶 天然橡胶 （50：50） （50：50） 3 4 丁 基 橡 胶 的 改 性 水蒸汽透过率 10·g/(cm·h) 327.75 232.56 294.57 341.68 930.23 1596.89 2。与高不饱和橡胶的共硫化和粘合性能

氯化丁基橡胶解决了丁基橡胶不能与天然橡胶、丁苯橡胶等高不饱和橡胶共硫化和粘合性能低的问题。但是，与其它橡胶相互之间的粘合相比，氯化丁基橡胶与高不饱和橡胶之间的粘合力还是较低的，粘合胶破坏常发生在界面上。为了使界面形成交联键，氯化丁基橡胶必须与不饱和橡胶并用，并要考虑影响粘合力的各种因素，例如高不饱和橡胶胶料的配方、橡胶的组成和并用比例、硫化体系、填充剂的类型和用量等。当做轮胎气密层和胎侧时，一般与天然橡胶和丁苯橡胶并用。氯化丁基橡胶与丁苯橡胶并用，采用胍类硫化（DOTG1.5，硫黄2.0，氧化锌5）时，可以提高粘合力。氯化丁基橡胶与天然橡胶和丁苯橡胶并用都可用次磺酰胺体系（NOBS1，2，促进剂TMTD 0.1，硫黄2．0）硫化，其粘合力与高不饱和橡胶的并用比无关。

油对粘合力影响不大。适量添加油能提高粘合力。

氧化镁为氯化丁基橡胶有效的防焦剂，但用量太大时，粘合力会降低。 3．耐热性

氯化丁基橡胶的耐热性能优异。填充60份炭黑；用秋兰姆- 噻唑类硫化的氯化丁基橡胶与用硫黄硫化的天然橡胶（两者都在140℃硫化60分钟），在130℃热老化18天后，氯化丁基橡胶的拉伸强度保持率仍达90％，扯断伸长率45%，而天然橡胶却已硬化，拉伸强度保持率不到9％。

氯化丁基橡胶的耐热性与所采用的硫化体系有关。一般来说，耐热配方采用氧化锌NA－22和树脂硫化均有良好的效果、填充50份高耐磨炉黑的胶料采用不同硫化体系硫化，经193℃

老化16小时后的性能见表8-32。 表8-32 不同硫化体系胶的耐热性能比较

硫 化 体 系 氧化锌 秋兰姆 硫化时间，150℃×min 193℃×16h老化后，拉伸强度保持率，% 扯断伸长率保持率，% 30 49 79 40 29 66 秋兰姆 40 39 61 促进剂 促进剂 硫 黄 树 脂 噻唑类 NA--22 EZ 45 28 80 60 54 95 40 40 69 60 38 93 采用树脂硫化的胶料焦烧时间短，硫化胶扯断伸长率低，但老化后的拉伸强度保持率为40％。用氧化锌硫化时，适当增加硬脂酸用量也能获得用树脂硫化同样的结果，见表8－33。

表8-33 氧化锌硫化和树脂硫化的胶料耐热性能比较

硫化体系及性能 硬脂酸 氧化锌 溴化烷基酚醛树脂

1 1 5 —— 2 1 5 4 3 3 5 —— 4

5 丁 基 橡 胶 的 改 性 老化前物理机械性能（165℃×12min硫化）

硬度（邵尔A） 300%定伸应力，Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度,Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 硬度（邵尔A） 300%定伸应力，Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度,Mpa(kgf/cm) 扯断伸长率，% 门尼焦烧（MS，127℃，t!5）,min 注：配方为氯化丁基橡胶（HT10-66） 100， 快压出炉黑 20，半补强炉黑 40，操作油 10。

炭黑胶料的耐热性比白色胶料好。炭黑中又以炉法炭黑为好。炭黑的补强性愈高，耐热性愈好。不同品种炭黑的胶料采用氧化锌硫化的耐热性能见表8- 34。 d．耐屈挠性

氯化丁基橡胶的耐热性能优异且硫化胶结构紧密，因此，耐屈挠性能很好。但是滞后损失大，生热也大。耐屈挠胶料的硫化体系以采用秋兰姆、NA－22、树脂或EZ硫化较好。掺用氯化丁基橡胶的胶料能改善屈挠龟裂性能，天然橡胶/ 氯化丁基橡胶（70/30）并用时，耐屈挠性能为天然橡胶/ 氯丁橡胶（50/ 50）并用胶的10倍。

表8-34 不同品种炭黑的胶料耐热性比较

炭黑种类 性能 硬度(邵尔A) Mpa(kgf/cm2) 拉伸强扯断伸长率,% 430 超耐磨中超耐炉黑 61 易 混 低结构高 快压 通 用 半补强 炉 黑 炉黑 53 530 45 630 43 670 中热裂法 炭黑 37 910 磨炉黑 槽 黑 耐磨炉黑 出炉黑 61 430 56 470

5

249 5.9（60） 10.8（110） 520 51 —— 5.1（52） 286 20 60 —— 10.4（106） 280 57 —— 7.5（77） 290 10 50 6.4（64） 11.2（114） 570 49 6.5（66） 8.0（82） 300 13 老化后物理机械性能（170℃×24h 热空气＋183℃×24h蒸汽）

老化前物理机械性能（165℃×30min硫化）

56 520 300%定伸应力，8.6(88) 8.2(84) 5.7(58) 5.2(53) 6.0(61) 4.2(43) 3.7(38) 1.7(17) 14.0(143) 13.2(135) 10.8(110) 11.4(116) 11.9(121) 9.8(90) 9.7(99) 8.8(90) 度,Mpa(kgf/cm2) 6 丁 基 橡 胶 的 改 性 老化后的物理机械性能(170℃×24h热空气＋138℃×24h蒸汽)

300%定伸应力，9.0(92) 8.7(89) 5.3(54) 7.0(71) 6.1(62) 3.6(37) 2.5(25) 软化 Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度, Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率,% 9.4(96) 320 310 360 370 注：配方为氯化丁基橡胶（HT10-66）100， 炭黑 45，操作油 5，硬脂酸 1， 氧化锌 10。 5．抗臭氧性能

氯化丁基橡胶的抗臭氧性能与丁基橡胶相等，比天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶优异，但比乙丙橡胶差。硫化体系对抗臭氧性能影响很大。在氯化丁基橡胶（HT 10－66）100份，半补强炉黑45份，防老剂1份，硬脂酸1份的基本配方中，加氧化锌5份，烷基酚醛树脂5份，可以获得极好的抗臭氧性能；其次是加氧化镁1份，氧化锌5份，NA－22 2份的硫化体系。采用二乙基硫脲（EUR）硫化也有非常优良的抗臭氧性能。

在填充剂的选择上，以填充炉法炭黑和热裂法炭黑的胶料抗臭氧性能较好，随着填充剂用量增大，抗臭氧性能降低。白色填充剂胶料的抗臭氧性能比黑色胶料好。随着操作油用量的增大，抗臭氧性能下降。芳香烃油的抗臭氧性能最差，石蜡的抗臭氧性能最好。无论什么配方，提高抗臭氧性能的关键是胶料要达到最佳硫化，欠硫和过硫都不好。天然橡胶掺用氯化丁基橡胶后，胶料抗臭氧性能大大提高，见表8－35。

表8-35 天然橡胶并用氯化丁基橡胶的抗臭氧性能比较

氯化丁基橡胶（HT10-66） 天然橡胶 氯丁橡胶 至出现龟裂的时间，h （50%臭氧，长20%，38℃） 30 70 —— 7 50 50 —— 480 70 30 —— 500以上 —— 50 50 480 370 440 420 —— 9.0(92) 6.1(62) 8.8(90) 7.0(71) 4.7(48) 3.2(33) 软化 注：配方为氯化丁基橡胶/天然橡胶并用胶100，中热裂法炭黑60，低结构高耐磨炉黑20，操作油10，石蜡3，硬脂酸1，氧化锌5，硫化剂（Vultac 5）1.0，促进剂DOTG1.5，硫化剂Sulfasan R 0.5；

天然橡胶/氯丁橡胶并用胶100，中热裂法炭黑60，低结构高耐磨炉黑20，操作油10，石蜡3，防老剂A1，硬脂酸0.5，氧化锌5，氧化镁D2，促进剂TMTD0.75，硫黄1.0。 6、耐化学药品性

氯化丁基橡胶不耐石油类溶剂和矿物油，与之接触会发生溶胀。但是极耐酯、醚、酮等极性溶剂，动物油以及耐酸、碱等化学药品，见表8-36。

表8-36 氯化丁基橡胶的耐化学药品性

24℃×12h浸渍 蒸馏水 体积变化，% 3 表面状态 24℃×12h浸渍 体积变化，% 表面状态 110 稍微发粘 6 无变化 己烷 7 丁 基 橡 胶 的 改 性 10%盐酸 10%氢氧化钠 25%高锰酸钾 25%氯化钠 乙醇 苯甲醛 1，1-二甲基肼 苯胺 邻苯二甲酸二辛酯 乙醚 2 0.8 7 0.3 3 45 14 8 13 70 无变化 甲苯 无变化 全氯乙烯 稍微脆化 甲乙酮 无变化 中性洗涤剂（1%） 稍微发粘 猪油 无变化 ASTM1号油 无变化 ASTM3号油 发粘 无变化 汽油 稍微发粘 Skydrol 500A 128 220 14 4 20 53 153 155 5 稍微发粘 稍微发粘 无变化 稍微发粘 稍微发粘 稍微发粘 无变化 稍微发粘 稍微发粘 注：配方为氯化丁橡胶（HT10-66）100，可混槽黑20，半补强炉黑 50，油 5，防老剂 2246 1，氧化镁（Maglite K） 1,氧化锌 5，硫黄 1.25。 （五）配合 1．硫化体系

（1）氧化锌硫化 氯化丁基橡胶分子链中由于含有活泼的氯，所以只用氧化锌便可以进行硫化。硫化时氧化锌使用3份即能充分硫化，通常使用5份。活性氧化锌的硫化速度慢，但硫化胶的拉伸强度和硫化程度高。单用氧化锌硫化时，一般硫化程度低。硫化速度可用硬脂酸来调节，使用1份，硫化速度即可以大大提高。

氧化锌硫化通过活性氯能形成稳定的碳- 碳交联键。采用氧化锌在低于180℃下硫化时，不会产生返原现象，但硫化程度随硫化温度升高而逐渐下降。该体系的优点是不用有机促进剂就可以硫化，并且硫化胶毒性小，耐热性良好，不易硫化返原。缺点是硫化速度慢，硫化程度低。

（2）秋兰姆和秋兰姆-噻唑体系硫化 当促进剂TMTD与氧化锌井用时，促进剂TMTD主要与氯化丁基橡胶双键部位的碳原子反应，形成破- 硫交联键。若只用促进剂TMTD，则胶料的硫化速度非常高，但容易焦烧，硫化交联紧密而伸长率低。秋兰姆与氧化镁或促进剂DM并用时，既能控制焦烧又能改善物理机械性能，扯断伸长率和撕裂强度均有提高，但定伸应力和拉伸强度有所降低。一般配合为：促进剂 TMTD1份，促进剂DM 2份，氧化锌 5份，氧化镁0．25份。该体系的优点是耐热性和拉伸强度高，适用于氯化丁基橡胶通用配方。 （3）二硫代氨基甲酸盐类硫化 该类促进剂广泛用作氯化丁基橡胶的超速促进剂，特别是使用其碲盐和镉盐时，硫化胶耐热性能特别好。促进剂ZDC（二乙基二硫代氨基甲酸锌）和氧化锌并用时，胶料硫化速度快，易焦烧，硫化胶定伸应力非常高，压缩永久变形特别小。高温压缩变形也小，在135℃×22h后的压缩永久变形（B法）在8%以下，见表 8－37。 用促进剂 ZDC 硫化与用氧化锌硫化时一样，加入氧化镁也能延长焦烧时间，但随氧化镁用量增大，压缩永久变形变劣，见表8－38。

表8-37 促进剂ZDC对氯化丁基橡胶物理机械性能的影响 促进剂ZDC，份

0 0.5 7

8 丁 基 橡 胶 的 改 性 蒸汽硫化条件，153℃×min 硬度（邵尔A） 300%定伸力，MPa(kgf/cm2) 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 30 60 4.9（50） 9.4（96） 400 30 62 10.0（102） 12.9（132） 385 注：配方为氯化丁基橡胶（HT 10-66）100，快压出炉黑 50，氧化锌 5。

表8-38 用促进剂ZDC硫化时添加氧化镁的效果 氧化镁，份 门尼焦烧，（MS，132℃，t3）,min压缩永久变形（B法），% 70℃×22h 100℃×70h 0.375 8.8 44 88 0.250 4.6 31 61 0.125 3.3 15 34 0 2.7 11 19 注：配方为氯化丁基橡胶（HT 10-66）100，易混槽黑 60，轻油 5，硬脂酸 1，防老剂 2246 1，氧化锌 5，促进剂ZDC 1.5。

（4）胺及硫脲类硫化 氯化丁基橡胶可用二元胺或硫脲进行硫化。就硫化来说，可以不加氧化锌而能提高耐热性。胺类硫化的硫化胶的耐臭氧性能特别好。乙撑硫脲（NA-22）、二乙基硫脲（EUR）等硫脲类硫化的硫化胶，其拉伸强度低，定伸应力高。EUR硫化速度快，硫化胶交联密度大。而且EUR和超速促进剂并用时，可在低温下硫化。该硫化体系焦烧时间短，为了兼顾硫化速度，可用促进剂DM或氧化镁来调整焦烧时间。用促进剂NA－22硫化：促进剂NA－22 2份，氧化镁1份。用EUR硫化：EUR 4份，氧化锌5份，硫黄0．95份。该硫化体系硫化速度快，用于白色配方的物理机械性能优良。

（5）Permalux硫化，氯化丁基橡胶采用二邻苯二酚硼酸的二邻甲苯胍盐（Permalux）硫化速度非常快。该体系硫化很易焦烧，但可用促进剂M、D．DOTG来调节。也可用氧化镁迟延焦烧。由于 Permalux能使硫化非常充分，所以耐矿物油最好。一般配合为：Permalux 2，氧化镁2，氧化锌5。优点是耐油、耐水、耐水蒸汽性好。缺点是胶料易焦烧，硫化胶撕裂强度和拉伸强度低。

（6）树脂硫化 氯化丁基橡胶采用烷基酚醛树脂和溴化烷基酚醛树脂硫化，硫化速度比普通丁基橡胶快，硫化充分。树脂用量3~ 6份即可。使用溴化树脂易于分散，硫化胶耐热性良好，老化后的拉伸强度保持率较高，而伸长率保持率比氧化锌硫化的低。因树脂硫化焦烧时间短，故必须加入二氧化镁或二苯胍延长焦烧时间，后者的物理机械性能下降比前者小。硫黄也有防止焦烧的作用，物理机械性能下降也小，见表8－39。 树脂硫化的一般配合为：树脂4～5份，氧化镁5份，促进剂DM2份。

树脂硫化的氯化丁基硫化胶，其定伸应力高，压缩永久变形、耐屈挠性能和抗臭氧性能

表8-39 树脂硫化的防焦剂

防焦剂 氧化镁

—— 0.5 —— —— 0.5 —— —— 8

9 丁 基 橡 胶 的 改 性 二苯胍 硫黄 门尼焦烧（MS，132℃，t3）,min 硫化胶物理机械性能（160℃×10min） 硬度（邵尔A） 300%定伸力，Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 烷基酚醛树脂 5。

—— —— 4 —— 11 —— 9 0.5 6 76 5.9（60） 210 74 3.2（33） 360 78 4.5（46） 270 76 6.1（62） 200 14.7（150） 12.5（128） 14.3（146） 14.5（148） 注：配方为氯化丁基橡胶（HT10-66）100，高耐磨炉黑 70，防老剂 2246 1.0，氧化锌 5，都很好，但扯断伸长率和抗撕裂性能低。老化后扯断伸长率和抗撕裂性能也低。适用于要求抗臭氧的制品。

此外，用异氰酸酯对酚醛树脂进行改性，生成的封闭物用作迟延剂和交联剂，硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率都高。

（7）硫黄硫化 氯化丁基橡胶采用硫黄硫化，若并用秋兰姆或秋兰姆- 噻唑类促进剂能加速硫化，硫化胶拉伸强度和定伸应力较高，但耐热、耐臭氧和耐屈挠等性能比其它硫化体系差。在硫化体系相同时，硫化速度比丁基橡胶快。氯化丁基橡胶与丁基橡胶并用能提高后者的硫化速度。适于与其它橡胶并用的配方为：硫黄2份，氧化锌5份，促进剂TMTD1份，促进剂DM1份。

（8）烷基苯酚二硫化物（Vultac 5）硫化 该硫化体系可与高不饱和橡胶共硫化或共硫化粘合，但胶料容易焦烧，可加入促进剂DM或氧化镁进行调节，其配合为：Vultac 5 1份 氧化锌5份，氧化镁0．25份，促进剂DM 0．75份。该配合体系硫化速度快，硫化胶定伸应力高，扯断伸长率低，耐臭氧、耐用挠和耐热性能都好。可以用于无内胎轮胎气密层、胎侧胶等。

（9）3- 甲基噻唑烷硫酮硫化 用于甲基噻唑烷硫酮（MTT）硫化体系与硫黄硫化体系、树脂硫化体系相比，硫化胶物理机械性能好，压缩永久变形小，生热低，耐热空气老化性能优异。含MTT的氯化丁基橡胶胶料，其焦烧和硫化时间可以用促进剂DM或PVI迟延，并可用ZDMC（二甲基二硫代氨基甲酸锌）或TMTD活化。含MTT的胶料可与天然橡胶共硫化，并改善共硫化粘合，适于做轮胎内村层、硫化胶囊、容器衬里和机械制品。

（10）硅烷偶联剂交联 氯化丁基橡胶可用含氯基或破醇基的硅烷偶联剂，如Y- 氨丙基- 三乙氧基硅烷（ASTES）、Y- 硫醇丙基- 三甲氧基硅烷（MPTMS）作交联剂，用二月桂酸二丁基锡（DBTDL）作催化剂进行交联。交联密度随偶联剂和催化剂用量增加而增大。为获得适宜的交联密度，硅烷偶联剂用量必须大于氯化工基橡胶中氯的等分子量，硫化温度必须在150℃范围。 2．增粘体系

9

10 丁 基 橡 胶 的 改 性 氯化丁基橡胶/溴化丁基橡胶并用胶料掺用矿质橡胶能大大改善胶料的粘合性能。按氯化丁基橡胶（80~85）/溴化丁基橡胶（20~15）/矿质橡胶（1D）的比例掺用比较适宜。与天然橡胶/ 丁二烯橡胶胎体胶料粘合良好，见表8－40。 （六）加工 表8-40 氯化丁基橡胶掺用矿质改善粘合举例 氯化丁基橡胶的混炼、压延、压出加工与含有双官能团，因此，有下列工艺特点。

配方编号 溴化丁基橡胶 0 60 2 3 0 3 3 0.5 1.5 173.0 1 85 15 60 0 3 10 5 3 0.5 1.5 185.0 2 80 20 60 2 3 10 5 3 0.5 1.5 185.0 3 同等门尼的普通丁基橡胶基本相同，但是由于氯化丁基橡胶 100 （1）与普通丁基橡胶不同，氯化丁基橡胶通用炉黑 不怕被天然橡胶、丁苯橡胶等高不饱和橡胶污硬脂酸 染，混炼加工时，炼胶机不用清洗。 （2）混炼温度应保持低于145℃。 为了减少粘辊现象，胶料不应加松香。 进之，但若控制不好，则易使胶料脱辊。 （5）氯化丁基橡胶的弹性复原性较低，因基橡胶胶料半成品的收缩率约为1％。 （七）并用

增粘剂 矿质橡胶 氧化锌 促进剂DM 合计 的粘合力，kN/m(kgf/in) 5.8（15） 29（75） 34（89） 10（26） 29（75） 29（75） （3）氯化丁基橡胶比普通丁基橡胶易粘辊，操作油 （4）如果严重粘辊，可升高辊筒温度以改硫黄 此，收缩性小，半成品实际不收缩，而普通丁与NR/BR胎体 氯化丁基橡胶在烯丙基位置上引入了氯原老化前 子而具有极性，因此，除和普通丁基橡胶一样老化后 能通过双键交联外，还能通过氯原子进行交联。它不仅能与三元乙两橡胶并用，而且还能与天然橡胶等高不饱和橡胶并用。与其它橡胶并用时，最重要的是硫化体系的选择，此外，硫化体系还要根据橡胶并用比变化加以适当地调整。 1．与天然橡胶并用

氯化丁基橡胶可与天然橡胶以任意比例并用。与天然橡胶井用的目的是为了提高来硫化胶料的强度，改善半成品的粘着性，提高硫化胶的粘合力和物理机械性能。为了保持并用硫化胜的低气透性、耐热性等特点，氯化丁基橡胶的并用量不宜低于60％。并用胶主要用于制造无内胎轮胎的气密层。与此相反．若天然橡胶并用丁基橡胶，则能改善天然橡胶的某些性能，例如并用20％便可以提高屈挠性能，并用40％能大大改善耐候性。

天然橡胶与氯化丁基橡胶并用的物理机械性能受并用比和硫化体系的影响。天然橡胶比例大时，宜用次磺酰胺和胍类硫化；氯化丁基橡胶并用比例大时，则宜用硫脲类、秋兰姆-噻唑类等体系硫化。用直接蒸汽硫化时，宜用氧化锌、烷基苯酚二硫化物与促进剂DM并用硫化。

2．与丁二烯橡胶并用

10

11 丁 基 橡 胶 的 改 性 氯化丁基橡胶掺入丁二烯橡胶中，可以提高混炼胶在室温下的内聚力，减少在70~80℃下的弹性复原，改善开炼机混炼和压出加工，减轻轮胎成型后胎坯塌陷现象，但胶料焦烧时间缩短。

顺丁橡胶和氯化丁基橡胶按各种比例组成的并用硫化胶在湿混凝土路面上的摩擦系数要比两种胶的加和值高得多。并用25份氯化丁基橡胶的顺丁并用胶的摩擦系数增加了40％，抗龟裂增长性能很好，疲劳寿命优异，交联度高的硫化胶在100℃下的蠕变小。与对比配方相比，强伸性能提高了15~ 25％，在湿混凝土路面的抓着力提高了20％，在动态条件下的抗龟裂性提高了几十倍，见表8－41。

表8-41 几种并用胶胎胶料和硫化胶性能比较（153℃×20min）

BR+IR+CIIR） （50：25：25） PM-100炭黑55份 可塑性 门尼焦烧（120℃，Γ+1）, min 300%定伸应力，MPa 拉伸强度，MPa 20℃ 100℃ 老化后（120℃×120h) 扯断伸长率，% 撕裂强度，kN/m 20℃ 0.32 17 9.8 19.4 11.2 14.6 540 77 BR+IR+CIIR） （50：25：25） PM-100炭黑55份 51 BR+IR+CIIR） （50：25：25） PM-120炭黑55份 0.27 9.3 11.0 20.7 12.2 15.5 516 64 BR+IR+CIIR） （50：25：25） PM-120炭黑55份 50 BR+IR+CIIR） （40：20：40） PM-12065份 并用体系 性能 0.32 23 10.0 17.7 10.3 13.1 488 79 并用体系 性能 BR+IR+CIIR） （40：20：40） PM-12065份 54 11

100℃

12 丁 基 橡 胶 的 改 性 老化后（120×120h） 回弹率，% 22℃ 100℃ 动态模量（E），MPa 内摩擦模量（K），MPa K/E 屈挠龟裂增长，千次 胎面带束层疲劳寿命，千次 3．与丁苯橡胶并用列化

48 30 55 5.0 2.2 0.43 >360 2791 47 33 53 5.6 2.2 0.38 >360 2828 39 36 45 6.4 2.9 0.46 8 2169 氯化丁基橡胶与丁苯橡胶也能以任意比例并用。井用的目的在于降低成本，对氯化丁基橡胶的性能不会有多大改善。但是当要求与大然橡胶/ 丁苯橡胶并用胶胶料进行硫化粘合时，选用适当硫化体系的氯化丁基橡胶/ 丁苯橡胶井用比氯化丁基橡胶/0天然橡胶井用效果还要好，例如氯化丁基橡胶/ 丁苯橡胶（80/ 20）并用，填充半补强炉黑50份，硬脂酸1份，氧化锌5份，促进剂DOTG1.5份，硫黄2份，效果相当好，180℃剥离时在橡胶中产生破坏。 氯化丁基橡胶/ 丁苯橡胶并用的适宜硫化体系见表8－42。硫化剂的种类和用量可根据两者的并用比加以必要的调整。

表8-42 氯化丁基橡胶/丁苯橡胶并用的硫化体系

硫化体系编号 氧化锌 硫黄 促进剂TMTD 促进剂DM 促进剂M 促进剂MZ 促进剂CZ 促进剂DPG 硬度（邵尔A） 300%定伸应力，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 1 5.0 2.0 —— 1.0 —— —— —— —— 55 620 2 5.0 1.5 —— 1.0 —— 0.2 —— —— 58 490 3 5.0 1.5 0.2 1.0 —— —— —— —— 59 400 4 5.0 1.5 —— —— —— —— —— 1.0 57 570 5 5.0 1.5 —— —— 0.75 —— 0.25 —— 59 490 12 硫化胶物理机械性能（160℃×4min） 5.2（53） 7.7（79） 8.2（84） 7.0（72） 7.0（72） 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 13.5（138） 12.9（132） 12.4（126） 15.3（156） 12.3（125） 13 丁 基 橡 胶 的 改 性 (MS,127℃,t5),min 4．与丁基橡胶并用

30 21 22 30+ 27 氯化丁基橡胶与丁基橡胶并用的胶料可以用硫黄或硫黄给予体硫化，也可用树脂硫化。用树脂硫化时，随氯化丁基橡胶比例的增大，易引起焦烧，扯断伸长率降低。当用硫黄硫化时，随氯化丁基橡胶比例增大，硫化速度加快，定伸应力提高，伸长率降低，热老化后的拉伸强度也提高，见表8－43。

表8-43 氯化丁基橡胶/丁基橡胶的物理机械性能和老化性能

氯化丁基橡胶（HT10-66） 丁基橡胶 218 硬度（邵尔A） 300%丁伸力MPa(kgf/cm2) 拉伸强度MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 硬度（邵尔A） 300%丁伸力MPa(kgf/cm2) 拉伸强度MPa(kgf/cm2) 促进剂DM 2.0。

表8-44 氯化丁基橡胶并用胶的物理机械性能（秋兰姆－噻唑硫化）

氯化丁基橡胶（HT10－66） 氯丁橡胶 氧化镁 100 —— 1 90 10 1.25 75 25 1.75 50 50 2.5 25 75 3.25 —— 100 4 100 0 49 580 64 80 20 48 650 68 60 40 46 730 66 40 60 45 720 66 20 80 46 680 65 0 100 50 750 67 硫化胶物理机械性能（165℃×8min） 6.8（69） 5.7（58） 4.6（47） 4.2（43） 4.0（41） 3.4（35） 10.8（110） 10.5（107） 10.7（109） 10.8（111） 11.0（112） 11.2（114） 老化后的物理机械性能（150℃×24h） 8.7（89） 9.4（96） 6.4（65） 6.6（67） 5.1（62） 4.9（50） 9.0（92） 8.5（87） 8.3（85） 8.2（84） 8.0（82） 7.0（71） 注：配方为生胶 100，通用炉黑 70，操作油 25，氧化锌 5 硫黄 1.0，促进剂 TMTD1.0，

硫化胶物理机械性能（153℃×30min） 13

14 丁 基 橡 胶 的 改 性 硬度（邵尔A） 100%定伸就力，Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 60 590 64 580 67 490 67 390 70 320 74 330 1.8（18） 2.5（25） 2.7（27） 3.6（37） 2.7（27） 5.0（51） 18.6（190） 17.4（177） 16.0（164） 17.0（170） 17.4（178） 21.0（214） 老化后的物理机械性能（126℃×72h） 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 17.3（176） 16.2（165） 15.5（158） 16.1（164） 18.3（187） 18.3（187） 330 330 抗臭氧性能（室温）（0.2%臭氧，伸长50%） 至开始出现龟裂的时间，min 至断裂时间，min 注：基本配方为生胶 100，HAF 50，硬脂酸 1，促进剂TMTD 1，促进剂DM 2，氧化锌 5。 5．与氯丁橡胶并用

氯化丁基橡胶与氯丁橡胶并用能提高耐油性能。采用二邻苯二酚硼酸的二邻甲苯胍盐和MA－22体系具有良好的耐油性能。为获得较高的物理机械性能，最好采用秋兰姆-噻唑硫化体系，耐臭氧性能下降也较小，其胶料配方是：生胶100，高耐磨炉黑50，硬脂酸1，促进剂TMTD1，促进剂DM 2，氧化锌5，氧化镁见表8－44~表8－46。 （八）应用

氯化丁基橡胶主要用作无内胎的密封层、子午线轮胎胎侧胶、内胎、白胎侧、耐热输送带、高温胶管、密封材料、绝缘材料、粘合件的中间层等。

表8-45 氯化丁基橡胶/氯丁橡胶并用胶的物理机械性能

（二邻苯二酚硼酸的二邻甲苯胍盐硫化）

氯化丁基橡胶（HT-10-66） 氯丁橡胶（W） 氧化镁 硬度（邵尔A） 100 0 1 63 90 10 1.25 69 75 25 1.75 73 50 50 2.5 75 25 75 3.25 80 —— 100 4 84 5.5 60+ 4.5 60+ 4 60 4 45 3 28 1 8 280 190 160 130 硫化胶物理机械性能（153℃×30min） 100%定伸力，MPa(kgf/cm2) 2.6（26） 4.5（46） 5.5（56） 8.6（88） 11.8（120） 17.0（173） 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 14.1（144） 14.8（151） 13.5（138） 15.5（158） 20.3（207） 21.6（220） 扯断伸长率，% 360 280 200 170 160 130 老化后物理机械性能（126.5℃×72h） 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 11.8（120） 11.5（117） 11.4（116） 11.6（118） 14.0（143） 13.4（137）

14

15 丁 基 橡 胶 的 改 性 扯断伸长率，% 至开始出现龟裂的时间，min 至断裂时间，min 120 100 90 80 70 50 抗臭氧性能（室温）（0.2%臭氧，伸长50%） 5 32 4.5 55 5 42 3 21 1 12 1 4.5 注：基本配方为生胶 100，高耐磨炉黑 50，硬脂酸 1，促进剂TMTD 1，促进剂DM 2，促进剂二邻苯二酚硼酸的二邻甲苯胍盐 2，氧化锌 5。 表8-46 氯化丁基橡胶/氯丁橡胶（W）并用胶的物理机械性能（NA-22硫化） 氯化丁基橡胶（HT-10-66） 氯丁橡胶（W） 氧化镁 硬度（邵尔A） 100 —— 1 60 90 10 1.25 65 75 25 1.75 70 50 50 2.5 75 25 75 3.25 78 0 100 4 82 硫化胶物理机械性能（153℃×30min） 100%定伸力，MPa(kgf/cm2) 2.4（24） 3.0（31） 4.3（44） 8.2（84） 10.9（111） 14.0（143） 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 14.8（151） 14.2（145） 13.7（140） 15.4（157） 17.5（179） 22.9（234） 扯断伸长率，% 370 380 300 160 140 140 老化后的物理机械性能（126.5℃×72h老化） 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 13.1(134) 13.6（139） 14.3（146） 15.1（154） 15.5（158） 15.5（158） 扯断伸长率，% 150 140 100 90 90 160 抗臭氧性能（室温）（0.2%臭氧，伸长50%） 至开始出现龟裂的时间， min 至断裂时间，min 5 43 3 37 2 25 1.5 12 1.5 13 1 8 注：基本配方为生胶 100，高耐磨炉黑 50，硬脂酸 1，促进剂 TMTD1，促进剂DM 2，氧化锌 5，促进剂NA-22 1，氧化镁见表

表8-47 无内胎轮胎的气密层配方

配方及性能 氯化丁基橡胶（HT10-66） 天然橡胶 轮胎再生胶 通用炉黑 低结构高耐磨炉黑 中热裂法炭黑 操作油 硬脂酸

轿车轮胎胶料 65 25 20 70 —— —— 12.5 1 载重车轮胎胶料 70 30 —— —— 30 50 10 2 15

16 丁 基 橡 胶 的 改 性 烷基酚醛树脂(Amberol ST149) 氧化镁 氧化锌 烷基苯酚二硫化物(Vultac 5) 促进剂TMTM 促进剂DM 硫化胶性能（平板硫化机硫化） 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，Mpa(psi) 300%定伸应力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 4 0.5 5.0 0.7 0.25 1.25 142℃×45min 60 1.59(230) 6.03(875) 9.160(1330) 500 4 —— 5.0 0.7 0.25 1.25 138℃×60min 54 1.47（210） 7.239（1050） 10.61（1540） 470 在121℃×70h热空气老化后 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 气透性Q×103(66℃) 与胎体胶料的粘合 在5.08cm/min速度剥离， kN/m(lbf/in) 24℃ 121℃ 门尼粘度（ML1+8，100℃） 门尼焦烧(MS,132℃,t10),min 1．无内胎轮胎的气密层

氯化丁基橡胶非常适合做无内胎轮胎（特别是无内胎子午胎）的气密层胶料（表8－47）。用于无内胎乘用胎气密层时，以掺用部分再生胶为佳，可以降低成本，而且不致影响粘合性能；用于载重汽车轮胎气密层时，则掺用30份天然橡胶较好。 2．子午线轮胎胎侧胶

用于子午线轮胎胎侧胶时，与50份天然橡胶并用为宜，同时使用氧化镁与烷基苯酚二硫化物做硫化剂，以二硫化二苯并噻唑做促进剂，不需加防老剂。此种胶料的耐龟裂性能比一般丁苯橡胶/ 氯丁橡胶还要好，见表8－48．

表8—48轮胎胎侧胶配方

配 方 与 性 能 氯化丁基橡胶（HT10—68）

72 3.45（500) 5.92(860) 210 6.8 SBR—NR胎体 (142℃×45min 硫化) 8.4(48) 4.2(24) 56 16 64 3.17(460) 8.000(1160) 300 6.0 天然橡胶胎体 (138℃×60min硫化) 15（85） 7.9（45） 43 10 A 30 B 50 白 胎 侧 75 16

17 丁 基 橡 胶 的 改 性 三元乙丙橡胶（Vistalon 4608） 天然橡胶（RSS 1号） 丁苯橡胶 1502 快压出炉黑 操作油 石蜡 硬脂酸 氧化镁 氧化锌 硫黄 烷基苯酚二硫化物（Vultac 5） 促进剂DM 滑石粉 煅烧陶土 二氧化钛 群青 硬度（邵尔A） 300%定伸应力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 抗臭氧（静态，拉伸20% 50 pphm,38℃, 松弛24h） 门尼粘度（ML1+8，100℃） 3．轮胎硫化胶囊

136+ 56 20 45 5 50 12 1.5 1 0.5 3.0 0.5 1.25 0.75 —— —— —— 48 6.69(970) 11.51(1670) 470 136+ 47 13 —— 50 —— 50 10 3 1 0.5 5.0 —— 1.25 1.0 —— —— —— 50 4.96(725) 12.41(1800) 580 —— 25 —— —— —— 1 —— 5.0 —— 1.0 0.75 35 50 15 0.1 59 2.41(350) 9.239(1340) 620 至ATM 1号龟裂 >1个月 55 12.5 硫化胶物理机械性能（平板硫化机硫化 153℃×30min） 至可见裂纹时间，h 门尼焦烧（MS，132℃，t10）,min 14 氯化丁基橡胶具有良好的耐热性，适于做轮胎硫化胶囊。胶料中加入天然橡胶使胶料在老化时发生硬化效应，用以抵销氯化丁基胶囊在蒸汽和热水作用下内部发生软化的倾向，配方见表8－49。

表8—49 氯化丁基橡胶轮胎硫化胶囊配方

配方编号 配方及性能 氯化丁橡胶（1066） 天然橡胶（RSS 1号） 高耐磨炉黑

1 90 10 25 2 85 15 25 17

18 丁 基 橡 胶 的 改 性 软质陶土 石蜡油 硬脂酸 氧化锌 烷基苯酚二硫化物（Valtalc 5） 促进剂DM 硬度（邵尔A） 300%丁伸力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 撕裂强度（口型B，100℃），kN/m(lbf/in) 20 5 1 10.0 1.0 1.5 硫化胶物理机械性能（硫化166℃×15min） 52 4.13(600) 15.16(2200) 730 10(57) 热空气老化后（177℃×24h） 40 5 1 10.0 0.7 1.5 48 3.72(540) 12.41(1800) 690 12(67) 硬度（邵尔A） 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 硬度（邵尔A） 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 门尼粘度（ML1+8，100℃） 门尼焦烧（MS，127℃）,min 4．耐热内胎

64 2.34（340） 400 水弹老化（177℃×48h，试样完全浸没） 42 7.580（1100） 400 53 19 77 2.27（330） 140 41 6.03（875） 450 50 27 大型载重车轮胎、公共汽车轮胎和越野车轮胎的行驶温度相当高，有时高达150℃，而硫黄硫化的丁基橡胶由于多硫键热稳定性差，受热易软化。而氯化丁基橡胶因有双官能团，可用氧化锌硫化体系硫化，所以硫化胶耐热性好。此外，内胎使用后膨胀是热降解的结果，在苛刻条件下，氯化丁基橡胶比丁基橡胶更耐热膨胀，耐热配方见表8－50。

表8—50 氯化丁基橡胶耐热内胎配方

氯化丁基橡胶（HT10—68）100 通用炉黑 60 石蜡油 20 硫化胶物理机械性能（硫化166℃×8min） 硬度（邵尔A） 300%定伸应力，MPa(psi) 拉伸强度，MPa(psi)

硬脂酸 2 氧化锌 10.0 43 8.481（1230） 3.65（530） 18

19 丁 基 橡 胶 的 改 性 扯断伸长率，% 硬度（邵尔A） 拉伸强度，MPa(psi) 扯断伸长率，% 硬度（邵尔A） 300%定伸应力，MPa(psi) 拉伸强度，MPa(psi) 扯断伸长率，% 接头强度，MPa(psi) 伸长率保持率，%（121℃×16h老化后） 5．耐热输送带

590 硫化胶老化后的物理机械性能（163℃×24h） 63 2.96（430） 370 工厂实际生产性能（硫化条件177℃×15min） 50 4.14（600） 7.929（1150） 500 6.03（875） 45 氯化丁基橡胶胶料适于做输送高温材料或做通过高温区的耐热输送带。用异氰酸酯浸渍处理过的尼龙和聚酯，提高了对氯化丁基橡胶的附着力，见表8－51。浸渍配方见表8－52。 6．耐热蒸汽胶管胶料

氯化丁基橡胶胶料用于织物或钢丝增强胶管的内外层胶，制造耐热蒸汽胶管以输送蒸汽、高温液体、过热水。其中输送蒸汽和过热水的胶管配方最好是配合二氧化硅的，见表8－53。 7．耐化学药品容器衬里

氯化丁基橡胶可在低温下硫化，很适于现场使用，用普通胶粘剂使可与钢铁及其它衬底物粘合。氯化丁基橡胶使用硫脲促进剂，用重晶石做填充剂的衬里胶料，在80℃的热水中，16小时便可完成硫化。其配方见表8－54． 8．药品瓶塞配方

氯化丁基橡胶可用简单的氧化锌体系硫化。硫化胶无味、无毒，故适于做药品瓶塞，见表8－55。配方中用煅烧陶土做填充剂降低定伸应力，使瓶塞穿刺后能自动封闭。为了使硫化胶塞表面光滑，胶料中可加入低分子三聚乙烯和石蜡。

表8-51 氯化丁基橡胶输送带胶料配方

配 方 及 性 能 氯化丁基橡胶（1066） 天然橡胶（RSS 1号） 快压出炉黑 易混槽黑 超耐磨炉黑 石蜡油 硬脂酸 树脂（Amberol ST149）

擦 布 胶 100 —— 25 20 —— 10 1 3 覆 盖 胶 98 2 —— —— 50 5 1 3 19

20 丁 基 橡 胶 的 改 性 防老剂2246 氧化镁 氧化锌 促进剂TMTD 促进剂DM 硬度（邵尔A） 300%定伸力，MPa(psi) 拉伸强度，MPa(psi) 扯断伸长率，% 1 1 5.0 1.0 2.0 硫化胶物理机械性能（硫化153℃×40min） 55 4.34(630) 13.86(2010) 740 硫化胶老化后的物理机械性能（193℃×16h） 64 2.41（350） 3.45（500） 175 6.0（34） 5.4（31） 4.0（23） 2.5（14） —— 26 异氰酸酯浸渍液 2 1 5.0 1.0 2.0 69 8.205(1190) 18.82(2730) 580 80 3.45（500） 4.62（670） 175 —— —— —— —— 1.8（10） 23 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，MPa(psi) 拉伸强度，MP期 a(psi) 扯断伸长率，% 附着力，kN/m(lbf/in) 棉 人造丝 处理过的人造丝 聚酯 SBR管体 门尼焦烧（MS，127℃，t5）,min 胶粘剂（固含量 20%） 表8-52 聚酯和尼龙织物的氯化丁基橡胶浸胶配方

氯化丁基橡胶 1066 擦胶胶料，份 100 胶粘剂，己烷，份 267 份 100 甲苯，份 133 Hylene M50(50%异氰酸酯)，份 10 注：浸渍时应控制浸渍液粘度和浸渍速度，使附胶量达75%。

表8-53 氯化丁基橡胶蒸汽胶管配方

配 方 内层胶 外层胶 配 方 内层胶 外层胶 20

21 丁 基 橡 胶 的 改 性 氯化丁基橡胶（HT10-66） 100 水合二氧化硅HiSil233） 快压出炉黑 高耐磨炉黑 操作油 硬脂酸 酚醛树脂 （Amberol ST137x） 防老剂 60 —— —— 10 1 3 1 100 二甘醇 —— 氧化镁 30 30 5 1 3 1 氧化锌 一氧化铝 促进剂TMTD 促进剂DM 促进剂NA-22 2 0.25 —— 10 —— —— 0.75 —— 2 3 —— 1 2 —— 表8-54 氯化丁基橡胶耐化学药品的容器衬里配方

氯化丁基橡胶（10-66） 高耐磨炉黑 低分子量聚乙烯 重晶石 滑石粉 酚醛树脂（Amberol ST137x） 100 10 10 80 25 3.5 增粘剂（松香季戊四醇酯） 防老剂2246 硬脂酸 氧化锌 二苯基硫脲 二乙烯基硫脲 1.5 1 2 10 1.5 1.5 表8-55 氯化丁基橡胶药品瓶塞配方

氯化丁基橡胶（10-68） 100.0 硬脂酸 1.0 煅烧陶土 80.0 氧化镁 0.1 低分子量聚乙烯 10.0 氧化锌 10.0 石蜡 10.0 促进剂ZDC 0.1 9．负荷支承垫

氯化丁基橡胶固耐候和耐臭氧以及低温性能良好，可制造低压缩永久变形的负荷支承垫，供桥梁、建筑、铁轨和机械使用。各种衬垫的配方及物理机械性能分别见表8－56和表8－57。

表8-56 氯化丁基橡胶桥梁支座胶料

配 方 及 性 能 氯化丁基橡胶（1068） 三元乙丙橡胶 超耐磨炉黑 石蜡油 硬脂酸 防老剂D 氧化镁 氧化锌 硫黄

硬 度 60 77 23 45 5 1 0.8 0.8 4.0 0.6 硬 度 70 83 17 50 6 1 0.8 0.8 4.0 0.6 21

22 丁 基 橡 胶 的 改 性 促进剂TMTD 促进剂DM 硬度（邵尔A） 300%丁伸力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 撕裂强度，（B型），kN/m(lbf/in) 硬度（邵尔A） 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 配方编号 氯化丁基橡胶（1068） 中易混槽黑 滑石粉 石蜡油 混合蜡（Sunolite 127） 松香季戊四醇酯 硬脂酸 防老剂 2246 促进剂NBC 氧化镁 氧化锌 酚醛树脂（SP 1055） 促进剂DM 促进剂ZDC 硬度（邵尔A） 100%定伸力，Mpa(psi) 300%定伸力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi) 扯断伸长率，% 压缩永久变形（B法），% 70℃×22h

0.75 1.5 硫化胶物理机械性能（硫化160℃×20min） 65 8.760（1270） 21.23（3080） 600 54.3（310） 69 8.687（1260） 470 表8-57 氯化丁基橡胶轨枕垫胶料

1 100 50 —— 10 4 5 1 1 1 0.25 5.0 —— 0.3 1.5 硫化胶物理机械性能（硫化160℃×20min） 52 0.965（140） 6.34（920） 16.33（2370） 580 12.5 24.0 热空气老化后（100℃×70h） 0.8 1.7 68 9.308（1350） 19.37（2810） 515 53.4（305） 72 8.760（1270） 400 2 100 50 25 5 7 5 1 1 1 0.25 5.0 5.0 —— —— 70 3.93（570） 11.24（1630） 14.41（2090） 400 20.4 —— 22

23 丁 基 橡 胶 的 改 性 21℃×96h 空气老化后物理机械性能变化（100℃×70h） 硬度变化 拉伸强度保持率，% 扯断伸长率保持率，% 体积电阻，Q·cm 耐水性（浸泡100℃×70h体积增加），% 10．垫圈配方

氯化丁基橡胶具有优异的耐化学药品、耐热、耐压缩变形性能，使它在各种垫圈中广泛应用，例如用作输送化学液体、液体燃料的管道联接垫圈，配方见表8-58。

表8-58 氯化丁基橡胶的管道联接垫圈胶料

配方编号 氯化丁基橡胶（1066） 易混槽黑 快压出炉黑 高耐磨炉黑 低结构高耐磨炉黑 中超耐磨炉黑 环烷油 石蜡油 石蜡（熔点 68℃） 混合蜡（Sunolite 127） 硬脂酸 防老剂2246 防老剂NBC 防老剂（Agoftite stalite S） 氧化镁 氧化锌 硫黄 溴化烷基酚醛树脂（SP-1055） 促进剂DM 促进剂SPDX-GH① 平板硫化机硫化 硬度（邵尔A） 300%定伸力，Mpa(psi) 拉伸强度，Mpa(psi)

+6 86 72 8.8×1014 4.6 +2 96 85 7×1013 良好 1 100 25 45 —— —— —— —— 10 —— 5 1 1 —— —— 0.5 5.0 —— 10.0 —— —— 160℃×20min 57 5.17（750） 2 100 —— 10 30 30 —— 3 —— 5 3 1 —— 1 1 0.5 5.0 —— 4 2.0 —— 160℃×30min 73 10.82（1270） 3 100 —— 15 —— —— 30 —— —— —— —— 1 —— —— —— —— 5.0 2.0 —— 1.0 2.0 177℃×4min 58 5.52（800） 11.72（1700） 13.79（2000） 17.92（2600） 23

24 丁 基 橡 胶 的 改 性 扯断伸长率，% 400 二、溴化丁基橡胶

400 660 注：二硫代氨基甲酸铅与二苯基乙撑二胺之络合物。 （一）制备方法

溴化丁基橡胶（brominatad isobutylene isoprene rubber,简称BIIR）是将丁基橡胶与溴反应而成，溴化反应能在很宽的温度范围内迅速进行。溴化丁基橡胶的化学结构式为：

溴化丁基橡胶的制备方法有干混炼溴化法和溶液溴化法两种。 1．干混炼法

在开炼机上将溴化剂加入丁基橡胶中进行热混炼，使溴化剂放出的溴与丁基橡胶发生反应，生成溴化丁基橡胶。常用的溴化剂有： N- 溴代琥珀酰亚胺10％ 二溴二甲基乙内酰脲7．5％

活性炭吸附溴（活性炭100g吸附溴31．2g）30%

用N - 溴代琥珀酰亚胺或二溴二甲基乙内酰脲溴化的丁基橡胶，要经过135℃x 30 min的热空气处理；而用活性炭吸附溴，然后与丁基橡胶混炼溴化的溴化丁基橡胶则不需进行热处理，但活性炭混人橡胶中会影响橡胶的物理机械性能。 2．溶液法

将丁基橡胶溶解于氯化烃溶剂中，然后通入约3％的溴，使丁基橡胶溴化生成溴化丁基橡胶。溴化过程是连续的，生产出来的产品质量均匀而稳定。 （二）品种

国外生产的溴化丁基橡胶品种见表8－59。Polysar Bromobutyl X2的技术条件和检验见表8－60。 （三）检验

溴化丁基橡胶的检验与氯化丁基橡胶相同（见本章第六节） （四）物理性能

溴化丁基橡胶由于导入了极性较强的溴原子，同时保留了原丁基橡胶90％的双键，因此，不仅能加快橡胶的硫化速度，而且也解决了胶料粘性差的问题。溴化丁基橡胶的性能及其与丁基橡胶和氯化丁基橡胶的性能比较如下。 1． 与丁基橡胶比较

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25 丁 基 橡 胶 的 改 性 表8-59 溴化丁基橡胶的品种及用途

溴含门尼粘度（ML1+8，商 品 名 量 稳 定 剂 生 产 厂 125℃） % Bromobutyl 2233 Bromobutyl 2244 32~42 42~52 2.0 环氧豆油 Exxon 2.0 环氧化豆油 主 要 用 途 无内胎轮胎气密层、耐热内胎、白胎侧机械制品、耐热制品 Exxon 轮胎气密层、胎侧、药品瓶塞 轮胎气密层、耐热内胎、白胎Bromobutyl X2 Bromobutyl 2030 生胶性能 41~51 27~34 1.9 非污染 Polysar 侧、药品瓶塞、机械制品、耐热制品 14（10~20） 38（35~44） 40 6.7（5.3~7.7） 11.2（最小） 425（最小） 表8-60 Polysar Bromobutyl X2的技术条件和检验

53（48~58） 胶料和硫化胶性能① 1.9 0.75 0.70 0.93 孟山都流变仪 最大转矩② 硫化条件，150℃×min 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% ②ASTM D3188。 1．与丁基橡胶比较

溴化丁基橡胶除保持了丁基橡胶的各种特性外，还具有下列特点： ①需用硫化剂的量少，硫化速度快； ②能用各种硫化剂硫化，而丁基橡胶则不能；

③能与天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等并用；

④溴化丁基橡胶本身或与其它橡胶有良好的硫化粘合性能，丁基橡胶则较差； ⑤耐热性能比丁基橡胶优异。 2．与氯化丁基橡胶比较

溴化丁基橡胶和氯化丁基橡胶硫化胶的许多性能基本相同，两者都保持了丁基橡胶所具有的气透性低、耐老化、耐候和耐屈挠疲劳等性能，并且能与天然橡胶和其它不饱和橡胶共硫化和粘合。

当两种卤化丁基橡胶的应力- 应变相近时，老化疲劳寿命相当。两种卤化丁基橡胶与天然橡胶并用时，气透性都随天然橡胶含量增加而增大，耐热老化性能和老化后的屈挠性能都逐渐下降，见表8－61。

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门尼粘度（ML1+4，100℃） 溴含量，% 稳定剂（非污染型），% 挥发分，%≤ 总灰分，%≤ 相对密度 1.2（1.0~2.0） t90,min ①溴化丁基橡胶X2 100，半补强炉黑 50，硬脂酸 1，氧化锌 5。

26 丁 基 橡 胶 的 改 性 但是两种卤化丁基橡胶之间的性能也有差别。

（1）溴化丁基橡胶具有更多的活化硫化点，硫化速度更快。与不饱和橡胶能更好的粘合。 （2）溴化丁基橡胶的老化性能优于氯化丁基橡胶，特别是在150℃的高温下更好，见表8-62。

（3）由于溴化丁基橡胶的硫化速度较高，与其它橡胶并用时，如果配方不变，两者不能完全互换。

（4）溴化丁基橡胶的焦烧安全性比氯化丁基橡胶低。 （五）配合 1．硫化体系

溴化丁基橡胶的硫化体系一般以氧化锌为基础，配合硫黄和促进剂等进行硫化。为了防止焦烧，也配合促进剂DM之类迟延性促进剂。

（1）氧化锌硫化 溴化丁基橡胶胶料与普通橡胶胶料相比，前者配合氧化锌的量较少，一般由5份减至3份。溴化丁基橡胶单用氧化锌作硫化剂，硫化速度慢，硫化程度低，但是胶料的焦烧安全性高，硫化胶的耐热空气老化性能优异，压缩永久变形小，物理机械性能好，因此，常常将氧化锌与硫黄、硫黄给予体、促进剂或树脂等并用，以适应各种要求的制品。

表8-61 卤化丁基橡胶与天然橡胶并用对物理机械性能的影响

卤 化 丁 基 橡 胶 老化前 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 气透性（65℃）Q×109,cm2/s·MPa 自粘力（100℃）kN/m 自粘合 与NR粘合 屈挠疲劳（在120℃热空气老化168小时） 凸棱24，千次 61.8 72.7 23.6 3.9 0.3 0.1 0.0 0.0 注：配方为卤化丁基橡胶/天然橡胶 100.0，通用炉黑 60.0，石蜡油 7.0，松香季戊四醇酯 4.0，硬脂酸 1.0，氧化锌 3.0，促进剂 DM 1.25，硫黄 0.5。

表8-62 卤化丁基橡胶在高温下的老化性能

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100 80 60 40 BIIR CIIR BIIR CIIR BIIR CIIR BIIR CIIR 4.2 9.3 740 6.8 550 2.9 16.8 7.5 3.7 9.9 770 5.5 640 2.9 4.4 1.3 5.7 620 7.6 9.8 420 5.4 14.7 6.2 5.1 620 7.9 9.8 420 5.4 4.7 1.3 7.1 560 8.4 9.3 320 9.2 15.2 14.7 5.7 560 7.7 9.2 365 7.5 9.1 1.9 8.9 490 6.7 8.8 370 15.4 208 4.3 9.7 580 3.6 5.8 475 5.2 2.9 10.9 10.7 12.8 10.3 14.7 老化后（在100℃热空气老化168h） 10.0 10.9 13.8 13.2 27 丁 基 橡 胶 的 改 性 性 能 硫化胶性能 300%定伸力，Mpa(kgf/cm2) 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 压缩永久变形，% 在130℃老化72小时后 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 压缩永久变形，% 在150℃老化24小时后 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 压缩永久变形，% 化条件149℃×40min

BIR X2 7.4(75) 14.7(150) 570 16 14.5（148） 430 16 12.6 480 18 HT 10-66 7.4(75) 13.4(137) 600 18 11.0（112） 350 11 HT 10-68 7.5(76) 15.1(154) 590 20 12.9（1320 380 12 试样发粘 注：配方为生胶100，硬脂酸 1.0，促进剂TMTD 1.0，氧化锌 5.0，PM-75炭黑 50；硫 （2）氧化锌一硫黄硫化 溴化丁基并用胶或与其它胶料接触粘合的硫化胶，硫化体系需要有共硫化性，这时硫黄是一种重要的硫化剂。单用硫黄而不用促进剂和活化剂便可硫化，但硫 化胶易返原，因此，须添加氧化锌以稳定硫化状态。该体系的硫化胶耐热性能较低，但控制定伸应力较易（定伸应力随硫黄用量增加而增大）。在该体系中添加促进剂TMTD 和烷基苯 酚二硫化物可以提高硫化速度和硬化状态。添加促进剂DM 则降低硫化速度和硫化状态。溴化丁基橡胶与其它橡胶并用，硫黄用量保持较低水平时，可以获得良好的耐热性能。 （3）硫代氨基甲酸盐- 氧化锌硫化 在需要获得高硫化程度和低压缩变形时，胶料中使用二甲基二硫代氨基甲酸锌是有效的，如用氧化锌3．0份，促进剂PZO．2~ 0．5份配合的胶料，可用做耐热内胎、工业橡胶制品和药品瓶塞。

（4）氧化锌- 秋兰姆硫化 溴化丁基橡胶广泛使用秋兰姆（促进剂TMTD、TETD）硫 化因其赋予胶料良好的物理机械性能。在于天然橡胶并用的胶料中，能迟延焦烧，但是随着秋兰姆用量增加，迟延效果不明显。如果胶料需要较高的硫化程度和良好的焦烧安全性 时，可与硫或二硫化二吗啡啉等硫化剂井用。添加促进剂DM有助于控制焦烧和提高硫化状态。在该体系中，一般用量为：氧化锌3份，促进剂TMTDO．2~ 0．5份。

（5）硫黄-噻唑- 氧化锌硫化 用苯并噻唑和次磺酰胺（促进剂DM、NS）做主促进剂。这类促进剂除促进剂M外，都有迟延焦烧作用，且硫化胶有较高的硫化状态，对100％溴化丁基橡胶及其与其它橡胶并用胶都适用。用于内胎、胎侧和要求耐割口增长和粘合制品表现 出良好的综合性能。一般配合为：氧化锌3．0份，促进剂DM 0．75~ 1．75份，硫黄 0．2~ 0．5份。

当溴化丁基橡胶被部分天然橡胶（如25份）取代时，加工安全性有所损失，此时，添加少量秋兰姆可以恢复加工安全性而又不降低硫化程度。

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28 丁 基 橡 胶 的 改 性 （6）硫黄给予体- 硫黄- 氧化锌硫化 硫黄给予体二硫化吗啡啉和4-吗啡啉基- 2- 苯并噻唑二硫化物既可单用，又可与硫黄井用做溴化丁基橡胶的硫化剂，加工安全性、耐热老化性能以及粘合和耐屈挠性能都良好。一般配合量为：氧化锌3.0份，吗啡啉0.75~1．5份，硫黄0. 5~ 1. 5份。适用于100％溴化丁基橡胶，或与天然橡胶并用胶，或与天然橡胶-三元乙丙橡胶并用胶。用于做内胎和胎侧。

（7）氧化锌- 硫黄给予体- 促进剂- 硫黄硫化 在此体系中，秋兰姆的迟延效应与用量不是线性关系，当用量超过0．3份时，活性起支配作用，并有促进作用，焦烧时间迅速缩短。一般配合为：Zno 3．0份，促进剂NS 0．75~ 1．5份，促进剂TMTD 0．1 ~ 0．3份。硫黄 0．5~l．0份。用于与天然橡胶并用胶料做轮胎气密层和胎侧。

（8）树脂硫化 溴化丁基橡胶使用少量树脂便可以迅速硫化。使用2份烷基酚醛树脂就可以硫化。但是要求高定伸应力、低压缩变形的胶料，用量可达7份。一般应用范围为1～7份。 硫化胶具有优异的耐干热性能，但耐蒸汽老化性能要比树脂硫化的普通丁基橡胶差些。 溴化丁基橡胶本身含有卤素，采用树脂硫化时，不必添加卤化物，见表8-63。 （9）过氧化物硫化 与普通丁基橡胶不同，溴化丁基橡胶能用过氧化物硫化。但是使用有机过氧化物时，必须加人间苯撑二马来酰亚胺作助剂，才能使过氧化物硫化胶具有良好的应力- 应变性能、耐热性能和低的压缩变形。

（10）硅烷偶联剂交联 其交联速度与所用的交联剂类型有关，不同交联剂类型的交联速度有很大差别。用氨基硅烷偶联剂交联的胶料，交联密度最大。交联密度也随催化剂用量增加而增大，但催化剂类型对交联没有任何影响。 2．迟延剂

表8-63 树脂硫化溴化丁基橡胶的物理机械性能

门尼焦烧（t5，125℃），min 硫化胶物理机械性能 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 撕裂强度（B型裁刀），kN/m 16 59 2.3 16.4 390 32 门尼焦烧（t5，125℃），min 16 在饱和蒸汽（1.6 Mpa，204℃，24 h）老化后变化 硬度（邵尔A） 100%定伸应力变化率，% 拉伸强度变化率，% 扯断伸长率变化率，% 体积变化，% －16 －30 －36 －15 +25 注：配方为溴化丁基橡胶xZ 100，硬脂酸 1．5，高结构高耐磨炉黑50，芳香烃油7.5，氧化锌3．0，酚酯树脂（SP1045）1．75；硫化条件165℃X15min.

广泛使用氧化镁和苯并噻唑促进剂迟延溴化丁基橡胶的焦烧，提高胶料的硫化状态。由于苯井噻唑在溴化丁基橡胶的作用效果与在天然橡胶中大致相同，所以它在含秋兰姆、酚类防老剂、烷基化二苯胺的胶料中，特别是在与天然橡胶并用的胶料中，延长焦烧时间。其一般用量为； 100%BIIR MgO 0.2~1.0

BIIR/NR并用 MgO 0.2~1.0 BIIR/NR并用 酚类防老剂 0.5~1.5 28

29 丁 基 橡 胶 的 改 性 碳酸钙 0.5~2.0 促进剂DM 0.5~1.5 3，防护体系

促进剂DM 0.5~1.5 次磺酰胺 0.5~1.5 胺类防老剂 0.5~1.5 溴化丁基橡胶在一般情况下添加防老剂没有多大防护效果，只有在高温下才显示出其优越性，例如在175℃以下，只有三（三烷基化苯基）亚磷酸盐（防老剂NPP ）、二苯胺与丙酮反应产物（ADPA86，熔点86℃）、N-环己基- N- 苯基对苯二胺（防老剂4010）、二丁基二硫代氨基甲酸镍（防老剂NBC）、2- 硫醇基苯并咪噻（防老剂MB）等有防护效果，其中以防老剂NPP最好。在用ADPA86防护的胶料中加人氧化镁，不但耐热性好，焦烧安全性也得到改善。如将ADPA86和MB并用，在存在氧化镁的情况下，硫化速度相当快，耐热性能与树脂硫化的丁基橡胶相媲美。在中等苛刻条件下，防老剂NPP能给予良好的防护性能，而且增加了操作安全性。 （六）加工 1．混炼

溴化丁基橡胶的混炼、压延和压出行为与门尼粘度相同的普通丁基橡胶相似，但要注意下列情况。

（1）炼胶温度 溴化丁基橡胶的混炼温度要低些，温度过高胶料容易破碎，导致胶料加工不良，温度超过130℃有焦烧的危险。

（2）密炼机混炼加料顺序①加生胶；②加硬脂酸、一部分炭黑或矿物填充剂、氧化镁或促进剂DM；③加入除氧化锌、促进剂、硫黄、硫黄给予体等硫化剂以外的剩余配合剂。第一段混炼最高排胶温度为130℃左右。

硫化剂（包括氧化锌）在第二段密机炼机混炼或在开炼机上加入。对大多数硫化系来说，排胶温度不宜超过95℃。 2．压出

压出机筒和机头温度约为120℃。热炼温度约为7C℃。最佳压出温度一般在1一5~130℃范围。 3．压延

为减少压延时卷入空气，避免压延胶产生气泡，热炼速度要均匀，辊筒温度宜在80~ 90℃范围。供胶速度要稳定。压延机辊筒温度为：上辊90~110℃；中辊70~80℃；下辊80~ 100℃。 （七）并用

表8-64 溴化丁基橡胶与天然橡胶并用的性能 配 方 编 号 Bromobutyl X2 白绉片（50门尼） 硫黄 门尼粘度（ML1+8，100℃） 门尼焦烧（t!5，127℃）,min 硫变仪最佳硫化 165℃×min

1 100 —— —— 55 9 6 2 75 25 0.55 48 14 8 3 50 50 1.10 39 16 8 4 25 75 1.65 33 15 6 5 —— 100 2.20 35 14 4 29

30 丁 基 橡 胶 的 改 性 硫化胶物理机械性能 硬度（邵尔A） 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 撕裂强度（C型裁刀），kN/m 拉伸永久变形（Smithers）,% 热空气老化后（150℃×5h） 硬度（邵尔A） 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 170℃×22h老化后 硬度（邵尔A） 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 低温屈饶性 吉曼T！10，℃ 吉曼T！100，℃ 气透性Q×109,cm2/s·MPa 25℃ 65℃ Yerzley 试验（变形30%） 静态模量，MPa 回弹率，% 有效动态模量，MPa 弹簧动能，kJ/m$3 固特里奇屈挠生热，℃ 3.6 60 7.4 365 23 3.1 58 6.4 352 28 3.7 64 7.3 407 26 4.8 71 8.4 483 19 5.3 78 8.1 524 12 61 9.2 220 59 7.5 260 —47 —57 0.8 7.3 74 6.4 170 72 4.9 170 —48 —57 1.5 11.7 79 3.9 70 74 3.6 200 —50 —58 2.7 16.3 68 3.1 220 —53 —59 4.6 22.1 -56 -61 7.2 29.8 已分解 49 5.1 10.6 620 39 11 49 5.4 12.0 600 37 15 52 6.2 13.4 550 40 20 53 7.7 15.5 510 46 25 53 9.9 18.8 510 51 51 注：基本配方为生胶100（见表），硬脂酸2，防老剂BLE 1．半补强炉黑 60，环烷油 17.5，处理过的重质碳酸钙12．5，氧化锌4，促进剂DM 0，75，促进剂TMTD 0．2，硫黄（见表）。 溴化丁基橡胶可与不饱和度相近的或高不饱和度的橡胶并用，如天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶等。 1．与天然橡胶并用

溴化丁基橡胶能以任意比例与天然橡胶并用。天然橡胶中并用溴化丁基橡胶可以降低以天然橡胶为主胶料的气透性，提高耐热、耐候和耐各种化学药品的性能。相反，天然橡胶能提高以溴化丁基橡胶为主的胶料的粘合、拉伸强度等性能，见表8－64。 2．与三元乙丙橡胶并用

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31 丁 基 橡 胶 的 改 性 溴化丁基橡胶与三元乙丙橡胶（EPDM）并用，可以改善以后者为基础胶料的粘合、气透性和阻尼特性。反之，三元乙丙橡胶可以改善以溴化丁基橡胶为基础胶料的低温屈挠、抗臭氧和耐热性能，见表8－65。 3．与氯丁橡胶并用

溴化丁基橡胶与氯丁橡胶并用的目的主要在于降低以氯丁橡胶为基础的胶料成本。溴化 表8-65 溴化丁基橡胶与三元乙丙橡胶并用胶的物理机械性能 配方编号 配方及性能 bromobuty X2 EPDM(Royalene 52) 快压出炉黑 半补强炉黑 硬脂酸 防老剂 2246 石蜡 石蜡油 氧化锌 表面处理过的硫黄 促进剂DM 促进剂TMTD 门尼粘度（ML1+4，100℃） 门尼焦烧（t5，125℃）,min 硫化胶物理机械性能 硫化条件，165℃×min 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，Mpa 300%定伸应力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 压缩永久变形（ASTM 100℃×70h），% Goodricn-healey 回弹率，% 脆性温度（ASTM D746），℃ 与未处理的聚酯、尼龙帆布的粘合力（180℃剥离），kN/m 水蒸汽透过率①，g/100cm2·d ①胶片厚0.76mm,室温下，24小时。

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1 —— 100 35 35 1 1 2 30 5 0.5 1.5 0.25 75 14 30 75 3.2 10.3 13.3 430 55 55 —69 0.7 0.036 2 25 75 35 35 1 1 2 30 5 0.5 1.5 0.25 70 14 30 73 3.2 11.0 12.1 360 54 52 —60 0.8 0.022 3 50 50 35 35 1 1 2 30 5 1.5 1.5 0.25 64 13 30 73 2.4 9.1 10.4 410 61 42 —57 无龟裂 1.2 0.012 抗臭氧性能（拉伸100%，臭氧浓度100pphm,40℃，168小时） 无龟裂 无龟裂 32 丁 基 橡 胶 的 改 性 丁基橡胶对G型和W型氯丁橡胶的普通硫化体系相适应，所以并用时，只需要作很小的调整或不需要调整。

溴化丁基橡胶与氯丁橡胶并用胶胶料的耐热、耐臭氧性能良好，但是耐油和强力性能有所下降。耐压缩变形、耐候性与氯丁橡胶相同。 4．与丁腈橡胶井用

丁腈橡胶并用一部分溴化丁基橡胶可以改善丁腈橡胶的低温屈挠性、耐臭氧、耐酯和耐酮的性能，但是耐油和拉伸强度有所下降。 （八）应用

溴化丁基橡胶主要用于子午线轮胎和斜交轮胎的气密层（内衬层）、胎恻、耐热内胎、容器衬里、药品瓶塞、机器垫等。 1 ．在轮胎中的应用

（1）气密层（内衬层）溴化丁基橡胶做气密层（内衬层），它的低气透性有助于减小气体向胶体扩散，因为内压扩散会引起带束层边部脱离（即所谓肩空）。良好的不透水性有利于抑制钢丝帘线生锈。气密层有助于保持轮胎气压稳定，有利于降低轮胎滚动阻力，提高燃料效率。溴化丁基橡胶良好的粘合性能和综合性能有利于做无内胎的气密层（见表8－66）

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33 丁 基 橡 胶 的 改 性 表8-66 气密层（内衬层）胶配方

配方编号 配方及性能 配方编号 配方及性能 天然橡胶（SMR CV） 氯丁橡胶再生胶 硬脂酸 氧化镁 高耐磨炉黑 通用炉黑 硫化胶性能1 2 3 （165℃×30min） 硬度（邵尔A） 300%定伸力，Mpa 100%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 德墨西亚屈挠，千次 割口增至 100% 割口增长至 300% 割口增长至 600% 半补强炉黑 沉淀白垩 石蜡油 环烷油 增塑剂 树脂Amberol ST 149 氧化锌 促进剂DM 促进剂TMTD 硫黄 胶料性能 门尼粘度（ML1+4，100℃） 门尼焦烧（t5，125℃）,min 125℃ 138℃ 孟山都流变仪（165℃） 最大转矩，N·m 最佳硫化，min 1 2 3 48 52 55 1.6 1.6 1.8 6.6 48 5.1 12.5 10.6 7.3 530 520 430 25 36 30 85 125 140 176 250 250 0.92 1.78 2.7 溴化丁基橡胶（bromobuty X2） 100 75 60 — 25 30 — — 20 1 0.5 1 0.5 — — — 50 25 62.5 — — 82.8 9.5 14.4 — — 40 气透性（65℃）Q×10 — 50 50 与NR/SBR 胎体的静态剥离 12 — — 粘合 — 14 14 力，kN/m 7 3 3 5 与生产的天然橡胶胎体的— — 静态剥离 3 3 粘合力，kN/m 5 7.7 — — 1.25 — 1.25 在121℃热空气老化72小— 0.2 0.25 时后 0.3 0.2 0.25 硬度（邵尔A） 100%定伸力，Mpa 67 61 62 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 在121℃热空气老化72小25 22 18 时后 13 12 10 硬度（邵尔A） 3.4 4.0 3.3 100%定伸力，Mpa 22 13 9 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 53 63 60 1.9 2.2 2.0 8.5 5.3 2.9 11.6 7.0 3.4 54 74 76 2.3 3.8 3.1 9.5 — — 11.1 5.5 3.2 380 260 170

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34 丁 基 橡 胶 的 改 性 和有内胎钢丝子午胎的阻水层。

（2）白胎侧 含有溴化丁基橡胶的白胎侧胶料大大改善了动态抗臭氧性能，同时具有良好的粘合和耐屈挠性能，而又不降低物理机械性能。耐臭氧性能取决于橡胶的井用比例，最佳的并用比例是溴化丁基橡胶/ 三元乙丙橡胶/ 天然橡胶为60：20：20。为改善耐臭氧性能，如果采用溴化丁基橡胶/ 三元乙丙橡胶/ 天然橡胶为30：20：50的并用比，则硫化体系须添加2－（4- 吗啡啉基二硫代）苯并噻唑（MDB），见表8-67。

为防止胶料中的变色防老剂和油向白胎侧迁移，可在白胎侧和黑色胶料之间贴一层溴化丁基橡胶胶料。

表8-67 白胎侧胶料配方和性能

配方编号 配方及性能 三元乙丙橡胶(Royalene 502) 天然橡胶 硬脂酸 群青 硅酸镁 硫醇基水合硅酸铝 沉淀水合二氧化硅 二氧化钛 树脂 石蜡 氧化锌 促进剂MDB 促进剂NS 促进剂TMTD 硫黄 ①内聚力破坏。

表8-68 溴化丁基橡胶卡车和公共汽车轮胎内胎配方和性能

溴化丁基橡胶（Brooubutyl X2) 硬脂酸 促进剂 DM 氧化镁 高结构通用炉黑 石蜡油 氧化锌 1 2 配方编号 配方及性能 1 51 23 4.3 18 54 1.6 3.7 650 9 2 45 25 3.5 16 50 1.5 3.6 820 11 140 溴化丁基橡胶(Bromobutyl x2) 30 20 50 1 60 胶料性能 20 门尼粘度（ML1+4，100℃） 20 门尼焦烧（t5，125℃）,min 1 孟山都流变仪（165℃） 0.2 0.2 最大转矩，N·m 20 —— 最佳硫化，min —— 50 硫化胶性能（165℃×30min） 30 —— 硬度（邵尔A） 35 —— —— 3 35 300%定伸力，Mpa 4 100%定伸力，Mpa 3 拉伸强度，Mpa 3 扯断伸长率，% 10.9 13.9 144~168 ﹥336 1.5 —— 动态抗臭氧（至开始龟裂）h —— 1.25 (臭氧浓度50 pphm,40℃,32cpm) —— 0.2 对SBR/BR(50:50)胎体静态剥离粘合1 1 力,①kN/m 德墨西亚屈挠(割口增长至600%)，千次 250 100 1 0.75 0.4 67.5 22.5 3 扯断伸长率，% 撕裂强度（C型裁刀），kN/m 拉伸变殂（Smithets法），% 热空气老化后 （177。C×22h） 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，MPa 560 32 16 65 2.5 34 35 丁 基 橡 胶 的 改 性 促进剂 TMTD 门尼粘度 （ML，100C） 门尼焦烧 （t5,125。C），min 硫化胶性能（165。C×8min） 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 定伸应力MPa 1+4。0.25 57 20 47 1.1 5.2 10.1 拉伸强度，MPa 扯断伸长率，% 177。C×70h 硬度（邵尔A） 100%定伸应力，MPa 拉伸强度，MPa 扯断伸长率，% 7.9 310 68 1.4 2.5 320 （3）内胎 溴化丁基橡胶用于做内胎，接头强度大，内胎膨胀小。因而内胎在高温长期使用后不变软或不发粘，特别适用于做卡车、公共汽车和子午胎内胎，见表8- 68和表8－69。 2．非轮胎制品

溴化丁基橡胶可以用做药品瓶塞（表8－70）、垫圈、容器衬里（表8－71）、机器垫、印刷胶辊等。

表8-69 溴化丁基橡胶子午胎内胎

胶料性能 门尼粘度（ML1+4，100℃） 门尼焦烧（t5，125℃）,min 硫化胶性能（165℃×8min） 硬度（邵尔A） 100%定伸力，Mpa 300%定伸力，Mpa 44 12 36 0.8 3.5 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，% 撕裂强度（B型裁刀），kN/m 撕裂强度（C型裁刀），kN/m 拉伸变形，% 压缩永久变形（ASTM B），%（121℃×72 h） 固特里奇屈挠生热，℃ 55，环烷油 35，氧化锌 3，促进剂 TMTD 2.5

表8-70 溴化丁基橡胶药品瓶塞胶料

胶料性能 门尼粘度（ML1+4，100℃） 门尼焦烧（t5，125℃）,min 硫化胶性能（180℃×min） 硬度（邵尔A） 100%定伸力，Mpa 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa(psi) 78 16 50 0.7 2.0 7.4 扯断伸长率，% 撕裂强度（C型裁刀），kN/m 压缩永久变形（ASTM B），% 70℃×24 hS 100℃×70 h 气透性（Q×109）,cm2/s·MPa 浊度（浊度单位） pH(与空白对比) 900 23 41 56 0.32 0.81 —0.1 9.5 600 40 26 20 58 31 注：配方为Bromobutyl X2 80 ,butyl X1 50 20,氧化镁 0.5，高结构高耐磨炉黑

注：配方为溴化丁基橡胶X2 100，硬质陶土 100，氧化铁红 0.5，聚乙烯（AC617） 2，石蜡 2，氧化锌 3，促进剂TMTD 0.2。

表8-71 溴化丁基橡胶容器

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36 丁 基 橡 胶 的 改 性 胶料性能 门尼粘度（ML1+4，100℃） 门尼焦烧（t5，125℃）,min 硫化胶性能（165℃×7min） 硬度（邵尔A） 100%定伸力，Mpa 300%定伸力，Mpa 拉伸强度，Mpa(psi) 54 12 51 扯断伸长率，% 与低碳钢的粘合（不喷砂除油脂） （在0.28 Mpa直接蒸汽硫化60 min，夹具剥离速度 5.1 cm/2 min）强度 680 6.5 10 内聚力破坏 1.1 90度剥离，kN/m 2.7 180度剥离，kN/m 7.7 破坏形式 注：配方为溴化丁基橡胶X2 100，硬脂酸 1，聚乙烯（AC 617） 5，二氧化硅（Hi-SIL 233） 10,硫酸钡 75，MT炭黑 30，快压出炉黑 20，凡士林 8，Neophex A 10,氧化锌 5，处理硫黄 0.5，促进剂DM，促进剂TMTD 0.5。 三、交联丁基橡胶

交联丁基橡胶（crosslinked isoprene-isobutylene rubber）是异丁烯 、异戊二烯和二乙烯基苯三种单体通过离子聚合反应生成的共聚物。交联丁基橡胶有一部分橡胶不溶解于溶剂中，因此，可根据其不溶物的多少来确定交联度的大小。Polysar公司已生产了丁基橡胶（XL20）和丁基橡胶（XL50）两个品种。它们的溶解度及生胶性能表8－72。

表8-72 交联丁基橡胶的性能

性 能 在环己烷中的溶解度，%（重量） 稳定剂（非污染型），% 挥发物，% 丁基橡胶 XL—20 15.3 1.0 丁基橡胶 XL—50 50 0.75 性 能 总灰分，% 丁基橡胶 丁基橡胶 XL—20 0.5 0.92 XL—50 0.5 0.92 0.05~0.20 0.05~0.20 相对密度 交联丁基橡胶不冷流，不塌陷。胶料压出光滑，收缩性小，具有较高的弹性复原性和生胶强度。硫化胶有优异的耐老化、耐候、耐臭氧性能和良好的气密性。

交联丁基橡胶能与普通丁基橡胶以任意比例并用，也能与高不饱和橡胶如天然橡胶、丁苯橡胶等并用和共硫化。 1．硫化胶性能

交联丁基橡胶可用普通硫黄硫化体系和硫黄给予体硫化体系硫化。硫化胶与丁基硫化胶相比，拉伸强度和扯断伸长率都较低，定伸应力较高，压缩变形较小。过氧化物硫化的交联丁基橡胶与用低硫体系硫化的普通丁基橡胶相比，定伸应力很高，拉伸强度、扯断伸长率和压缩永久变形都很低，耐臭氧性能很好。

交联丁基橡胶的溶解度从丁基橡胶（XL－20）的20％增加到丁基橡胶（XL－50）的50％，拉伸强度和扯断伸长率大大增大，硬度和定伸应力降低，但是压缩永久变形仍然很小，只是不如丁基橡胶以（XL-20）小。用过氧化物硫化的两种交联丁基橡胶，随着溶解度的增大，硫化胶物理机械性能也出现上述同样的变化。抗静态臭氧性能有所下降，但仍大大优于同等不饱和度的普通丁基硫化胶。 2．过氧化物用量的影响

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37 丁 基 橡 胶 的 改 性 硫化交联丁基橡胶的过氧化物用量改变，对两种硫化胶物理机械性能有相同的影响，而与橡胶的溶解度无关。DiCup40c用量0.2份就可以进行硫化，交联反应随过氧化物用量增大而加速。在较高用量（1份）下很快达到稳定的最高硫化程度。增大过氧化物用量对硫化和硫化胶物理机械性能的影响如下：硫化速度提高；拉伸强度和定伸应力稍有提高；扯断伸长率降低；老化性能（135℃）改善；压缩变形稍有改善；耐臭氧性能不变。 3．防护体系

用过氧化物硫化的交联丁基橡胶，在135℃时的耐热性能优于硫黄给予体硫化的普通丁基橡胶。但是在150℃和177℃下，两者皆无防老剂时的耐热性能都严重变劣，比树脂硫化的普通丁基橡胶差。胶料中只须加人硫酸基咪唑锌盐或与二苯胺- 酮反应产物并用，便可大大改善（150~177℃）耐热性能，此二种防老剂的影响为：焦烧时间稍延长；硫化速度稍降低；扯断伸长率稍增加；拉伸强度和定伸应力稍下降，耐热性能有重大改善，与树脂硫化的普通丁基橡胶相匹敌。 4．并用与应用

过氧化物硫化交联丁基橡胶的主要优点之一是交联丁基橡胶及其井用胶可使用同样的硫化体系硫化。交联了基橡胶可与丁腈橡胶、三元丁丙橡胶和聚乙烯等并用。

（1）与三元乙丙橡胶并用 交联丁基橡胶与三元乙丙橡胶并用。常用过氧化物硫化，用作浅色耐热部件。以三元乙丙橡胶为主的胶料，掺用少量（10份）交联丁基橡胶可大大改善压出物的口型膨胀，提高硫化速度，改善耐热性能。

（2）与丁腈橡胶并用 交联丁基橡胶可与丁腈橡胶以任意比例并用，改善胶料的耐油性能，而又保留了耐热和耐压缩变形性能（表8-73 ）。

表8-73 交联丁基橡胶与丁腈橡胶并用的性能

配方编号 配方与性能 丁腈橡胶(krynac 501) 丁基橡胶(XL-20) 防老剂(Aminox) 防老剂MBZ 氧化镁 中热裂法炭黑 快压出炉黑 过氧化二异丙苯(Dicup 40C) 硫化胶物理机械性能 拉伸强度，Mpa(kgf/cm2) 100%定伸力，Mpa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 压缩永久变形（150℃×22h），% 吉曼试验（T10），℃ 1 100 —— 0.75 2 1 45 30 2.15 2 70 30 0.75 2 1 45 30 2.15 3 50 50 0.75 2 1 45 30 2.15 4 0 100 0.75 2 1 45 30 2.15 17.7（181） 14.9（153） 13.0（133） 6.8（69） 28.4（29） 3.8（39） 4.4（45） 4.4（45） 400 26 —20 300 19 —27 180 16 —35 160 14 —54 37 38 丁 基 橡 胶 的 改 性 热空气老化后（135℃×70h） 拉伸强度变化率，% 扯断伸长率变化率，% ASTM3号油老化后（室温×168h） 拉伸强度变化率，% 扯断伸长率变化率，% 体积变化。% 耐臭氧性能（臭氧浓度，50phm,40℃,应变5~10%） 至出现龟裂，h +16 —35 —7 —3 +6 ﹤24 +2.7 —36 —11 —13 +8 48 +4 —24 —30 —14 +13 ﹥168 +8 —19 —38 —17 +33 ﹥168 交联丁基橡胶（XL20）和丁腈橡胶（Krynac 38．50）并用做O型圈的配方见表8-74。这两种橡胶并用可改善耐臭氧性能，降低压缩变形和提高耐热性能。过氧化物硫化交联丁基橡胶特别适于做低压缩变形，耐热的O型圈，其配方见表8-75。

表8-74 交联丁基橡胶（XL 20）/丁腈橡胶（70：30）的O型圈配方 丁基橡胶（XL 20） 70 丁腈橡胶(Krynac 38.50) 30 氧化锌 5 硬脂酸钙 10 丁基橡胶（XL，20） 中热裂法炭黑 半补强炉黑 增塑剂 门尼粘度(ML1+4，100℃） 硫化胶物理机械性能(165。C×15min) 硬度剂（邵尔A） 100%定伸力，MPa(kgf/cm2) 拉伸强度，MPa(kgf/cm2) 扯断伸长率，% 压缩永久变形（B法，100。C×22h),% 热空气老化后（135。C×70h) 硬度（邵尔A）变化 100%定伸应应力变化率，% 拉伸强度变化，% 扯断伸长率，%

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防老剂RD 0.5 高岭土 100 低结构高耐磨炉黑 20 硫化剂Dicup 40C 2.0 防老剂TNP（三壬基苯亚磷酸酯） 加工助剂FE80 过氧化二异丙苯(Diccup 40C） 60 50 4.0(41) 6.9(70) 170 8 +5 +25 +20 -13 1.5 1.5 5 表 8-75 交联丁基橡胶O形圈配方 100 30 50 5