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氯酯化顺丁橡胶并用体系的性能、影响因素及应用探索

一、引言

1.1研究背景与意义

顺丁橡胶（BR）作为合成橡胶中的重要成员，由丁二烯经溶液聚合制得，化学名称为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶。其分子链结构规整，顺式1,4-结构含量高达90%以上，赋予了顺丁橡胶一系列优异的性能。在耐寒性方面，顺丁橡胶表现卓越，玻璃化温度可低至-100℃左右，这使得它在极寒环境下依然能保持良好的柔韧性和弹性，被广泛应用于制造在寒冷地区使用的橡胶制品，如冬季轮胎等。顺丁橡胶的耐磨性极佳，在与地面等物体频繁摩擦的过程中，其表面不易磨损，有效延长了制品的使用寿命，在轮胎制造领域，顺丁橡胶的这一特性使得轮胎的行驶里程显著增加。顺丁橡胶还具有出色的弹性，其弹性回复率高，能够在受力变形后迅速恢复原状，这一特点使其在缓冲材料、减震制品等方面发挥着重要作用。顺丁橡胶在动负荷下发热少，这对于在高速运转或频繁受力的橡胶制品来说，能够有效降低因发热导致的性能劣化，提高制品的稳定性和可靠性。

然而，顺丁橡胶也存在一些局限性，限制了其在更多领域的应用。顺丁橡胶的抗撕裂性能较差，在受到尖锐物体的冲击或拉伸时，容易出现撕裂现象，这在一些需要承受较大外力的应用场景中是一个明显的缺陷。其抗湿滑性能不佳，在潮湿路面上，轮胎与地面的摩擦力不足，容易导致车辆打滑，影响行车安全，这使得顺丁橡胶在高性能轮胎的应用上受到一定限制。顺丁橡胶的生胶强度较低，在加工过程中，需要与其他橡胶或添加剂配合使用，才能满足加工和使用的要求，这增加了加工的复杂性和成本。此外，顺丁橡胶的耐老化性能相对较弱，长期暴露在日光、氧气、臭氧等环境中，其分子链会发生降解和交联等反应，导致性能下降，缩短制品的使用寿命。

为了克服顺丁橡胶的这些缺点，拓展其应用范围，对顺丁橡胶进行改性成为研究的重点方向之一。氯酯化顺丁橡胶（CEBR）便是一种通过对顺丁橡胶进行化学改性得到的新型橡胶材料。在制备氯酯化顺丁橡胶时，通常采用次氯酸叔丁酯作为氯化剂，并加入有机酸如苯甲酸等，与顺丁橡胶发生氯化反应。在这个过程中，顺丁橡胶分子链上的部分双键被氯原子和酯基取代，这种分子结构的改变赋予了氯酯化顺丁橡胶许多独特的优势。

与顺丁橡胶相比，氯酯化顺丁橡胶的双键含量降低，这使得其耐老化性能得到显著提高。在日光、氧气和臭氧等环境因素的作用下，氯酯化顺丁橡胶分子链的稳定性增强，不易发生降解和交联反应，从而延长了制品的使用寿命。引入的氯原子和酯基基团，极大地提高了分子间的作用力，使得氯酯化顺丁橡胶的耐油性得到大幅度提升，在接触油类物质时，其结构和性能不易受到破坏，可广泛应用于制造耐油密封件、胶管等产品。这些极性基团的引入还显著提高了氯酯化顺丁橡胶的粘接力，使其与其他材料的结合更加牢固，在复合材料的制备中具有重要意义。

尽管氯酯化顺丁橡胶具有上述诸多优点，但在氯酯化过程中，顺丁橡胶的大分子链会发生断裂，导致相对分子质量减小，生胶强度下降。这一问题限制了氯酯化顺丁橡胶的单独使用，因此研究氯酯化顺丁橡胶与其他胶种的并用性能具有至关重要的意义。通过将氯酯化顺丁橡胶与其他橡胶并用，可以充分发挥各橡胶的优势，弥补氯酯化顺丁橡胶生胶强度低等不足，从而获得综合性能优异的橡胶材料。不同橡胶的并用还可以实现性能的多样化调节，以满足不同领域、不同产品对橡胶材料性能的特殊要求，如在轮胎制造中，可以通过调整并用胶的配方，提高轮胎的抗湿滑性能、耐磨性能和强度等。对氯酯化顺丁橡胶并用性能的研究，有助于拓展其应用领域，推动橡胶材料在汽车、航空、建筑、工业等众多领域的创新发展，提高相关产品的质量和性能，具有重要的理论和实际应用价值。

1.2国内外研究现状

在顺丁橡胶的改性研究领域，氯酯化顺丁橡胶逐渐成为国内外学者关注的焦点。其独特的制备方法和性能优势，以及与不同材料并用时展现出的协同效应，为橡胶材料的发展开辟了新的路径。

国外对氯酯化顺丁橡胶的研究起步相对较早，在制备工艺的优化和性能探索方面取得了一系列成果。一些研究团队致力于开发新型的氯化剂和反应条件，以提高氯酯化反应的效率和产物的质量。通过改进次氯酸叔丁酯的合成工艺和使用新型的有机酸助剂，使得氯酯化顺丁橡胶的分子结构更加规整，性能更加稳定。在性能研究方面，国外学者深入探讨了氯酯化顺丁橡胶的耐老化性能、耐油性和粘接力等特性。利用先进的材料表征技术，如傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）等，对氯酯化顺丁橡胶的分子结构和微观形态进行分析，揭示了其性能提升的内在机制。在氯酯化顺丁橡胶与其他材料并用的研究中，国外研究主要集中在与高性能橡胶和特种纤维的复合。将氯酯化顺丁橡胶与丁腈橡胶并用，制备出的耐油橡胶材料在航空航天和汽车工业的密封件制造中表现出卓越的性能；与芳纶纤维复合后，显