氯丁橡胶生产配合体系浅述

  氯丁橡胶（CR， Chloroprene rubber）又称氯丁二烯橡胶，是氯丁二烯（即2-氯-1，3-丁二烯）为主要的组成原材料进行α-聚合生成的弹性体。它由杜邦公司（DuPont）的华莱士·卡罗瑟斯（Wallace Hume Carothers）于1930年4月17日首先制得，杜邦于1931年11月公开宣布已经发明氯丁橡胶，并于1937年正式推向市场，使氯丁橡胶成为第一个实行工业化生产的合成橡胶品种。

  氯丁胶外观为乳白色、米黄色或浅棕色的片状或块状物，密度1.23－1.25g/cm3，玻璃化温度：40－50°C，碎化点：35°C，软化点约80°C，230－260°C下分解。溶于氯仿、苯等有机溶剂，在植物油和矿物油中溶胀而不溶解。80～100℃可经常使用，具有一定的阻燃性。

  氯丁橡胶与天然橡胶结构相似，不同的是氯丁橡胶中极性的负电性基团取代了天然橡胶中的甲基，从而改善了氯丁橡胶的耐臭氧、耐油以及耐热性能。总之它具有优良的耐候性、耐臭氧性、耐化学腐蚀性、耐油性等，其综合物理机械性能也较好。因此氯丁橡胶的用途十分普遍，既可当作通用橡胶又可当作特种橡胶使用。

  氯丁橡胶均以乳液聚合法生产，生产工艺流程多为单釜间歇聚合。聚合温度多控制在40~60℃，转化率则在90%左右。聚合温度、最终转化率过高或聚合过程中进入空气(氧气)均会导致产品质量下降。生产中用硫磺-秋兰姆(四烷基甲氨基硫羰二硫化物)体系调节分子量。硫磺-秋兰姆体系的主要缺点在于硫键不够稳定，这是影响贮存性的重要原因之一。若用硫醇调节分子量，则可改善此种性能。

  氯丁橡胶按用途可大致分为：通用型(硫黄调节型和硫醇调节型、混合型)、专用型(粘接型和其它特殊用途型)。硫黄调节型(G型)结构比较规整，可供一般橡胶制品使用，故属于通用型。此类橡胶物理机械性能好，尤其是回弹性、撕裂强度和耐屈挠龟裂性均比W型好，硫化速率快，用金属氧化物即可硫化，加工中弹性复原性较低，成型黏合性较好，主要缺点在于硫键不够稳定，贮存性不好，易焦烧，并有粘辊现象。若用硫醇调节分子量，则可改善此种性能。非硫调节型(W型)分子结构比G型更规整，1，2结构含量较少。该类分子主链中不含多硫键，故贮存稳定性较好。与G型相比，该类橡胶的优点是工艺流程中不易焦烧，不易辊，操作条件容易掌握，硫化胶有良好的耐热性和较低的压缩变性。但结晶性较大，成型时黏性较差，硫化速率慢。粘接型氯丁橡胶广泛地用作胶黏剂。

  氯丁橡胶CR虽然属于不饱和橡胶，但它的性能介于饱和和不饱和橡胶的性能之间，由于极性高且为结晶橡胶，所以物理机械性能较好，又具备极性橡胶的特点。

  ④较差的低温性能：CR的最低使用温度为－30℃，在油中的耐低温性能优于ACM、CPE、高ACN含量的NBR和FPM，因为它在低温下结晶。

  ⑤良好的耐老化性能：CR的耐老化和耐臭氧性能优于NR、SBR、BR、NBR，仅次于EPM和IIR，这与Cl的吸电性有关。

  CR要用金属氧化物硫化，如用ZnO 5份，MgO 4份，对于非硫调型的还要用促进剂NA-22，否则硫化速度太慢。

  CB对CR的补强作用不是很明显，对非硫调型的相对要好一些。为了更好的提高撕裂强度、定伸应力，仍需加入补强剂。

  一般使用石油系的增塑剂，石蜡油一般用5份以下，环烷油一般用20～25份，芳香油能够达到50份，要求耐寒性好则用酯类增塑，要求阻燃则用磷酸酯类。

  由此可见，CR对温度的敏感性较大，加氧化镁时50℃左右，否则易结块。最适合的硫化温度为150℃，因为它硫化不返原，所以能采用170~230℃的高温硫化。

  混炼胶质量对其后序加工性能和半成品质量，以及硫化胶和成品物理机械性能有决定性影响。决定混炼胶质量的主要性能指标是混炼胶的可塑度或粘度，配合剂的分散度及其混合均匀程度及硫化后的物理机械性能等。因此，通常检查以下几方面的项目。

  检查混炼胶质量的传统快检项目有可塑度、密度、硬度，必须逐车胶料进行检查。

  从每一滚混炼胶的不一样的部位取三个试样，测定其威氏可塑度或华莱氏可塑度，看其大小和均匀程度是不是满足规定。也可测其门尼粘度。若胶料的可塑度过小或门尼粘度偏大，则胶料的工艺加工性能不良；反之，可塑度过大或胶料门尼粘度偏低，则胶料过炼，会损害其硫化胶的物理机械性能；胶料的可塑度或门尼粘度不均匀，说明混炼质量不均匀。

  配合剂的少加、多加和漏加都会使混炼胶的相对密度不符合相关规定标准；配合剂的分散不 均匀会使胶料的密度不均匀，因而测定胶料的相对密度大小和波动情况便可判断混炼操作是 否正确和混炼质量是否均匀。具体方法就是对每一辊混炼胶取三个不同部位的试样，按标准 方法测定。若胶料的密度大小和均匀程度不符合相关规定，则胶料质量不符合要求，应采取相应措施补救或处理。

  取每批混炼胶的三个不一样的部位的胶料，按GB531—83测其硫化胶试样的硬度是否符合标准或各部位是否均匀。

  全面检查混炼胶质量还必须抽查或定期测定硫化胶物理机械性能。常规的物理机械性能检测项目如拉伸强度、伸长率和硬度等，可用以判断胶料是否符合质量要求。还要根据胶料的不同性能要求选择专门性能项目进行测试，如胎面胶测定磨耗性能，内胎胶测定撕裂性能等，以鉴定混炼胶质量。

  配合剂在胶料中的分散度是表征混炼均匀程度的重要参量，是决定混炼胶质量的最重要的因素。 对炭黑胶料来说，影响胶料质量的最重要的因素便是炭黑在胶料中的分散状态，所以测定炭黑的分散度是评价炭黑混炼胶质量的重要内容。 长期来，观察硫化胶试片的撕裂或快速切割断面状态是分析胶料中的炭黑分散状态的最常用的质量检查方法。这是因为胶料中的炭黑附聚体会使试样破裂的“路程”转向，从而造成这样的情况：随着炭黑分散度的降低，胶料中的炭黑分散相颗粒尺寸增大，材料断裂表面的粗糙度增大，只要通过一般放大镜或低倍率双目光学显微镜进行观察，再和具有标准性能的硫化胶断面照片进行比较，便可以确定炭黑在胶料中的分散状态等级。这就是定性分析法，如ASTMD2663—69A法即属于这种方法。另一种是对胶料中炭黑的分散度进行定量分析的检查方法，如ASTMD2663—69B法。用录针型表面粗糙度试验仪进行测定的方法亦属于定量测定法。

  为快速鉴定混炼胶质量，目前还广泛利用振荡型流变仪测定胶料的硫化曲线。由于硫化曲线对混炼条件的变化十分灵敏，因而利用流变仪还可以评价胶料性能的均一性。从同一辊胶料的不一样的部位取样进行试验，如果它们的硫化曲线基本上重合，则表明胶料性能均一；相反，则表明胶料性能不均一，质量不好。 如果胶料的组分发生明显的变化，其硫化曲线也会从形状上十分清楚地显示出来。故只要将所测胶料之硫化曲线与标准曲线相比较，即可检查出胶料是否合格。

  主要用途：氯丁橡胶用途十分广泛，主要用做电线电缆护套、胶管、耐油橡胶制品、耐热传送带、印刷胶棍、胶皮水坝、建筑用密封条、公路填缝密封胶、桥梁支座、油田用电线防水帽、阻燃橡胶制品、各种密封圈垫以及化工设备防腐衬里和氯丁橡胶胶粘剂等。近年来氯丁橡胶在建筑防水材料、密封材料、粘合剂、海洋开发、医疗卫生、能源开发及人民生活方面都被开发出新用途，扩大了应用领域。

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