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溴化丁基橡胶(BIIR)是丁基橡胶的溴化改性产物,因其具有优异的气密性和良好的抗老化、抗臭氧、减震和低吸水性,是制造无内胎轮胎和一些医药产品不可代替的原料,属于国家的战略物资。BIIR的制备技术一直被国外垄断,因此研究BIIR的生产工艺,打破国外的技术垄断,对推动我国经济的高速发展有非常重要的作用。本文利用丁基胶乳并分别以液溴、酸性条件下的KBr溶液和H2O2作为溴化剂来制备BIIR,考察了平平加O、体系pH、溴化剂用量、溴化时间和溴化温度对BIIR溴含量的影响,并考察了产物的溶解性能和硫化性能;通过TG-FTIR研究BIIR的热稳定性及其降解产物并模拟了 BIIR的热降解动力学;通过PY-GC-MS研究BIIR的裂解产物,其研究成果如下:(1)利用液溴为溴化剂制备BIIR时,体系容易出现橡胶的凝聚现象,适当的增加平平加O可以减少胶乳发生凝聚,但对溴含量几乎没有什么影响;若增加体系的酸性也会使胶乳发生凝聚;丁基胶乳的溴化过程非常迅速在4 min内溴含量就达到2.39%,且继续增加反应时间溴含量几乎不再发生变化;在50℃时BIIR的溴含量达到最高值。(2)利用酸性条件下的KBr溶液和H2O2作为溴化剂来制备BIIR,实验结果表明BIIR的溴含量随着酸的用量、KBr溶液的用量、溴化温度和溴化时间的增加而增加,而且我们发现利用此方法制备的BIIR的溴含量明显高于利用液溴为溴化剂制备的BIIR,并且此方法得到的BIIR为颗粒状物质,几乎失去了橡胶的弹性与黏性。(3)利用胶乳法制备的BIIR在有机溶剂中溶解效果非常差,在一些弱极性溶剂中完全不溶解而在一些极性较强的溶剂中仅仅发生溶胀,有机溶剂对BIIR的溶解效果依次为氯仿>环己酮>四氢呋喃>苯酚>丙酮>甲苯。胶乳法得到的BIIR的硫化时间过长,硫化速率过慢,使得产品硬度低、产效低。(4)TG-FTIR实验发现BIIR在空气气氛中的降解分为两个阶段,分别为含溴单元脱溴形成HBr的过程和丁基橡胶骨架的碳化过程;而BIIR在空气气氛中的降解则是分为三个阶段,分别为含溴单元脱溴形成HBr的过程、丁基橡胶骨架的断裂、橡胶的氧化反应以及残余碳基的氧化反应。(5)以Friedman模型、FWO模型、KAS模型为代表的多升温速率法发现BIIR热降解的表观活化能、焓变和熵变在整体趋势上均随降解率的增加而降低,但吉布斯自由能几乎没有任何变化。以Coats-Redfern模型为代表的单升温速率法发现BIIR的热降解机理最接近三维扩散(Ginstling方程)模型。(6)PY-GC-MS研究表明在低温条件下BIIR的裂解产物主要为大分子化合物,在高温条件下BIIR发生进一步裂解,其裂解产物多为小分子化合物,裂解过程中会发生环化反应生成芳香族化合物和环状烃类化合物。