溴化丁基橡胶内胎气密层加工配方及使用方法

摘要

一种溴化丁基橡胶内胎气密层加工配方：BIIR：100重量份，硬脂酸：1-1.5重量份，N550：12～20重量份，白炭黑：33～60重量份，DM：1-2重量份，异丁烯-异戊二烯低聚物：2-10重量份，环烷油：2-15重量份，氧化锌：1-5重量份，硫磺：0.5-1.5重量份，SP1068：1-8.0重量份，碳五石油树脂：1.5-12重量份。同时提供一种溴化丁基橡胶内胎气密层加工配方的使用方法，包括如下步骤：在密炼机中，初始温度为80℃，将溴化丁基塑炼90秒后，加入硬脂酸、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环烷油、SP1068、碳五石油树脂、异丁烯-异戊二烯共聚物等，温度升到115℃时排胶。开炼机先用天然胶洗车预热，一段混炼胶在开炼机上翻料，加ZnO、S、DM，混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。

说明书

技术领域

由于溶液法丁基橡胶产品分子量分布较宽，分子链存在支化现象，其产品 性能和加工工艺与淤浆法存在一定的差异，所以目前世界上对溶液法溴化丁基 橡胶的应用研究很少，而且溶液法溴化丁基橡胶暂时没有工业化产品，国内也 没有对溶液法溴化丁基橡胶进行在内胎气密层应用方面的探索研究。

背景技术

丁基胶是异丁烯和少量异戊二烯的共聚物。丁基胶的结构特点是饱和度 高，不饱和度极低。其不饱和度仅为0.5％～3.3％(mol),约为天然橡胶的1/50。 因此，丁基胶具有一系列优良特性：气密性好、柔性好、耐候性佳和化学稳定 性好等优点，使丁基胶及其主要的衍生物卤化丁基胶不仅是现在还是将来都是 保持汽车轮胎气密性最合适的材料。

目前，丁基胶的生产方法主要是淤浆法和溶液法，其中应用普遍的是淤浆 法，该生产技术由美国埃克森公司、德国朗盛公司和俄罗斯下卡姆斯克公司所 掌握。溶液法丁基橡胶的生产技术由俄罗斯陶里亚蒂合成橡胶公司与意大利 Pressindustra公司合作开发，现在世界上仅俄罗斯陶里亚蒂合成橡胶公司生产 溶液法普通丁基橡胶。淤浆法制备的丁基橡胶产品质量好，加工性能好，特别 适合于制作内胎，且聚合周期短；溶聚法制备丁基胶过程中所用溶剂毒性低， 有利于保护环境，反应器的运转周期长，有利于正常生产，聚合温度提高，有 利于降低能耗，反应条件比传统工艺缓和，降低了反应器的造价，操作控制容 易，生产牌号多，更换产品牌号2小时内即可完成。由于溶液法丁基橡胶产品 分子链存在支化现象，其产品性能和加工工艺与淤浆法存在一定的差异，所以 目前世界上对溶液法溴化丁基橡胶的应用研究很少，国内也没有对溶液法溴化 丁基橡胶在内胎气密层应用方面的探索研究。

发明内容

本发明的目的是通过对溶液法溴化丁基橡胶进行配方优化设计，可以得 到加工工艺和性能良好的溴化丁基内胎气密层,本发明可应用于溶液法溴 化丁基内胎气密层生产，以缓解溴化丁基橡胶的供求紧张的问题，亦适用 于淤浆法溴化丁基橡胶，均能达到轮胎气密层的国家标准要求。

本发明提供一种溴化丁基橡胶内胎气密层加工配方，各种原材料的重量份 为：

BIIR：100重量份，

硬脂酸：1-1.5重量份，

炭黑：N550：12～20重量份,

白炭黑：33～60重量份，

DM：1-2重量份，

异丁烯-异戊二烯低聚物：2-10重量份，

环烷油：2-15重量份，

氧化锌：1-5重量份，

硫磺：0.5-1.5重量份，

SP1068：1-8.0重量份，

碳五石油树脂：1.5-12重量份。

其中，所述异丁烯-异戊二烯低聚物的数均分子量优选为3000-30000，分 子量分布优选为1.5-2.5，不饱和度优选为1.8-3.0％。

所述碳五石油树脂优选为环戊二烯、异戊二烯、1,3-丁二烯和碳四、碳五 单烯烃共聚物，数均分子量优选为400-750，分子量分布优选为1.8-2.5.

本发明同时提供一种溴化丁基橡胶内胎气密层加工配方的使用方法，包括 如下步骤：在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后， 加入硬脂酸1-1.5重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N550 12～20重量份、白炭黑33～60重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭 黑、环烷油2-15重量份、碳五石油树脂1.5-12重量份、异丁烯-异戊二烯共聚 物2-10份，温度升到115℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段混炼胶 在开炼机上翻料，加氧化锌1-5重量份、硫磺0.5-1.5重量份、DM1-2重量份， 混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。

本技术方案可简述如下：

技术方案：配方改进(均为质量份)：BIIR：100，硬脂酸1-1.5，炭黑的 比例是：N550:12～20，白炭黑:33～60，DM1-2，异丁烯-异戊二烯低聚物2-10 份，环烷油2-15份，氧化锌1-5份，硫磺，0.5-1.5，SP10681-8.0份，碳五石 油树脂1.5-12份。

通过选择适宜的硫化体系和填充剂，优化得到气密性和力学性能均满足气 密层要求的配方，可用于轮胎气密层。

内胎气密层配方加工工艺：溴化丁基胶混炼——加硫——挤出——硫化。

通过对溶液法溴化丁基橡胶进行配方优化设计，可以得到加工工艺和性能 良好的溴化丁基内胎气密层。本发明可应用于溶液法溴化丁基内胎气密层生 产，以缓解溴化丁基橡胶的供求紧张的问题，亦适用于淤浆法溴化丁基橡胶， 均能达到轮胎气密层的国家标准要求。

四种不同牌号溴化丁基橡胶采用同一个配方和工艺进行生产，其加工配方 如下：BIIR：100，硬脂酸1-1.5，炭黑的比例是：N550:12～20,白炭黑:33～60， DM1-2，异丁烯-异戊二烯低聚物2-10份，环烷油2-15份，氧化锌1-5份，硫 磺，0.5-1.5，SP10681-8.0份，碳五石油树脂1.5-12份。

混炼工艺：在密炼机中，初始温度为80℃，将溴化丁基塑炼90秒后，加 入硬脂酸、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、 环烷油、SP1068、碳五石油树脂、异丁烯-异戊二烯共聚物等，温度升到115 ℃时排胶。开炼机先用天然胶洗车预热，一段混炼胶在开炼机上翻料，加ZnO、 S、DM，混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。

本发明的有益效果：

由于溶液法丁基橡胶产品分子链存在支化现象，其产品性能和加工工 艺与淤浆法存在一定的差异，而且目前世界上暂时没有溶液法丁基橡胶制 得的溴化丁基橡胶工业产品，因此对溶液法丁基橡胶制得的溴化丁基橡胶 的应用研究非常少，国内也没有对溶液法溴化丁基橡胶进行在内胎气密层 应用方面的探索研究。本发明通过对自制的溶液法丁基橡胶制得的溴化丁 基橡胶进行配方优化设计，可以得到加工工艺和性能良好的溴化丁基内胎 气密层。本发明可应用于溶液法溴化丁基内胎气密层生产，以缓解溴化丁 基橡胶的供求紧张的问题，亦适用于淤浆法溴化丁基橡胶，均能达到轮胎 气密层的国家标准要求。

具体实施方式

实施例1

在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后，加 入硬脂酸1重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N55012 重量份、白炭黑48重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环 烷油6重量份、碳五石油树脂6重量份(其中碳五石油树脂为环戊二烯、 异戊二烯、1,3-丁二烯和碳四、碳五单烯烃共聚物，数均分子量为413，分 子量分布为1.85)、SP10683重量份，异丁烯-异戊二烯共聚物6份(其中 异丁烯-异戊二烯低聚物的数均分子量29800，分子量分布为2.43，不饱和 度为3.0％)，温度升到115℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段 混炼胶在开炼机上翻料，加氧化锌2重量份、硫磺0.5重量份、DM1.5重 量份，混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。溴化丁基胶硫化胶的物理机械 性能测试结果见表1。

表1不同混炼工艺得到的溴化丁基硫化胶的常规力学性能

(160℃×TC90+2min)

BIIR2030 BIIR2222 BIIR-溶液法 BIIR232 邵A硬度 42 42 41 44 拉伸强度/Mpa 7.9 7.8 7.7 7.9 100％定伸/Mpa 0.87 0.85 0.86 0.84 300％定伸/Mpa 2.41 2.38 2.34 2.30 扯断伸长率/％ 825 838 876 861 永久变形/％ 32.8 33.7 32.9 34.1 撕裂强度/KN/m 35.3 32.1 34.7 33.6

从表1可以看出，四种溴化丁基内胎气密层性能均符合国家标准，表明该 配方适应性较好，也适用于淤浆法溴化丁基橡胶的气密层胶加工。

实施例2

在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后，加 入硬脂酸1重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N55015 重量份、白炭黑50重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环 烷油8重量份、碳五石油树脂6重量份(其中碳五石油树脂为环戊二烯、 异戊二烯、1,3-丁二烯和碳四、碳五单烯烃共聚物，数均分子量为746，分 子量分布为2.13)、SP10684重量份，异丁烯-异戊二烯共聚物7份(其中 异丁烯-异戊二烯低聚物的数均分子量3200，分子量分布为1.55，不饱和度 为1.82％)，温度升到115℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段混 炼胶在开炼机上翻料，加氧化锌2重量份、硫磺0.6重量份、DM1.5重量 份，混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。

表2不同混炼工艺得到的溴化丁基硫化胶的常规力学性能

(160℃×TC90+2min)

BIIR2030 BIIR2222 BIIR-溶液法 BIIR232 邵A硬度 45 45 44 45 拉伸强度/Mpa 8.8 8.6 8.7 8.5 100％定伸/Mpa 0.95 0.96 0.94 0.94 300％定伸/Mpa 3.0 2.9 2.95 2.88 扯断伸长率/％ 750 755 758 761 永久变形/％ 28.4 28.9 29.1 28.8 撕裂强度/KN/m 36.3 33.5 34.9 33.1

实施例3

在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后，加 入硬脂酸1.2重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N55010 重量份、白炭黑60重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环 烷油10重量份、碳五石油树脂6重量份(其中碳五石油树脂为环戊二烯、 异戊二烯、1,3-丁二烯和碳四、碳五单烯烃共聚物，数均分子量为600，分 子量分布为2.48)、SP10685重量份，异丁烯-异戊二烯共聚物8份(其中 异丁烯-异戊二烯低聚物的数均分子量15600，分子量分布为1.88，不饱和 度为2.2％)，温度升到115℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段 混炼胶在开炼机上翻料，加氧化锌1.5重量份、硫磺1重量份、DM1.5重 量份，混炼均匀后，薄通下片后冷却停放。

表3不同混炼工艺得到的溴化丁基硫化胶的常规力学性能

(160℃×TC90+2min)

BIIR2030 BIIR2222 BIIR-溶液法 BIIR232 邵A硬度 47 47 46 47 拉伸强度/Mpa 9.1 9.0 9.0 8.9 100％定伸/Mpa 0.99 0.98 0.94 0.94 300％定伸/Mpa 3.6 3.5 3.5 3.4 扯断伸长率/％ 655 651 658 650 永久变形/％ 27.1 27.4 27.5 27.5 撕裂强度/KN/m 36.9 36.8 35.9 35.8

实施例4

在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后，加入硬 脂酸1重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N55020重量份、 白炭黑35重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环烷油3重量 份、碳五石油树脂12重量份(其中碳五石油树脂为环戊二烯、异戊二烯、1,3- 丁二烯和碳四、碳五单烯烃共聚物，数均分子量为413，分子量分布为1.85)、 SP10681重量份，异丁烯-异戊二烯共聚物9份(其中异丁烯-异戊二烯低聚物 的数均分子量3200，分子量分布为1.55，不饱和度为1.82％)，温度升到115 ℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段混炼胶在开炼机上翻料，加氧化 锌5重量份、硫磺0.5重量份、DM2重量份，混炼均匀后，薄通下片后冷却停 放。

表4溴化丁基硫化胶的常规力学性能

(160℃×TC90+2min)

BIIR2030 BIIR2222 BIIR-溶液法 BIIR232 邵A硬度 42 42 41 42 拉伸强度/Mpa 8.7 8.5 8.5 8.6 100％定伸/Mpa 0.87 0.84 0.83 0.86 300％定伸/Mpa 3.1 3.0 3.0 3.1 扯断伸长率/％ 857 852 846 869 永久变形/％ 30.1 30.5 30.7 30.2 撕裂强度/KN/m 32.7 32.6 32.3 32.5

实施例5

在密炼机中，初始温度为80℃，将BIIR100重量份塑炼90秒后，加入硬 脂酸1.5重量份、再加入占炭黑总量1/2的炭黑，其中炭黑由N55012重量份、 白炭黑55重量份组成，然后混炼1分钟后依次加入剩余炭黑、环烷油14重量 份、碳五石油树脂2重量份(其中碳五石油树脂为环戊二烯、异戊二烯、1,3- 丁二烯和碳四、碳五单烯烃共聚物，数均分子量为413，分子量分布为1.85)、 SP10687.5重量份，异丁烯-异戊二烯共聚物2份(其中异丁烯-异戊二烯低聚 物的数均分子量3200，分子量分布为1.55，不饱和度为1.82％)，温度升到 115℃时排胶，开炼机先用天然胶洗车预热，一段混炼胶在开炼机上翻料，加 氧化锌1重量份、硫磺1.5重量份、DM1.5重量份，混炼均匀后，薄通下片后 冷却停放。

表5溴化丁基硫化胶的常规力学性能

(160℃×TC90+2min)

BIIR2030 BIIR2222 BIIR-溶液法 BIIR232 邵A硬度 49 48 47 49 拉伸强度/Mpa 9.9 9.8 9.7 9.9 100％定伸/Mpa 1.2 1.1 1.1 1.2 300％定伸/Mpa 3.7 3.6 3.5 3.6 扯断伸长率/％ 558 560 580 563 永久变形/％ 25.4 25.1 25.0 25.3 撕裂强度/KN/m 37.3 37.1 37.0 37.2

通过以上实施例1、2、3、4和5可以看出，通过调整溴化丁基橡胶气密 层配方，可以调节气密层的拉伸强度和硬度等力学性能，该配方不仅适用于溶 液法丁基橡胶制得的溴化丁基橡胶，亦适用于淤浆法溴化丁基橡胶，均能达到 轮胎气密层的国家标准要求。