丁基橡膠 IIR 全攻略｜氣密、防漏、減震一把抓！應用與選材一次搞懂

丁基橡膠（IIR）是一種很特別的材料，最大特色就是「超低透氣性」，所以常被用在輪胎內層、藥瓶瓶塞或需要高度密封的產品上。它還有耐候、抗臭氧、阻尼效果好的優點，很適合應對長期使用或震動場景。

不過，IIR 也有弱點，像是遇到油品或燃油就不太行，這時候可能要考慮其他橡膠或是改用卤化丁基（BIIR/CIIR）。想知道怎麼選對材料？這篇文章會幫你快速整理特性、比較表與應用方向，讓你一看就懂。

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🔍丁基橡膠 IIR 是什麼？

基本定義與命名（ASTM/ISO）

• 化學組成：IIR（Isobutylene-Isoprene Rubber）為「異丁烯（IB）為主、搭配少量異戊二烯（IP）」的共聚橡膠。IB 讓主鏈高度飽和、提升耐候；IP 提供必要不飽和點以利硫化。
   
• 標準命名：依 ASTM D1418 / ISO 1629，未卤化丁基以 IIR 標示；卤化後依卤素不同標為 BIIR（溴化丁基）、CIIR（氯化丁基）。
   
• 為何需要卤化版本？ 未卤化 IIR 的硫化活性與與他種橡膠的共交聯能力較弱；經卤化後可得到更快硫化速度、較佳與天然膠/EPDM 等並用的加工彈性。
   
• 常見配方重點：為取得密封與阻尼平衡，IIR 配方常見：炭黑/白煙填料比例、硫化系統（硫黃/過氧化物/樹脂）、防老劑與軟化劑微調，以滿足硬度、壓縮永久變形（Compression Set）、耐候等不同指標。

為何 IIR 特別「不透氣」？

• 微觀結構關鍵：IIR 以 polyisobutylene 片段為主鏈，其鏈段體積大、運動性低、鏈間排列緊密，使分子間空隙較小，氣體溶解度與擴散係數雙雙下降 → 天然低透氣。
   
• 與其他橡膠的差別：相較 NR/NBR，IIR 的氣體與水氣滲透率更低；在長期保壓或防止揮發的場景（如輪胎氣密層、真空密封）明顯占優。
   
• 設計面提示：
   
  • 需要超低洩氣時，優先考慮 IIR 或卤化丁基。
     
  • 若介質含燃油/礦物油，IIR 的相容性不佳，應改以 NBR/FKM 等材料主導，再用結構設計補氣密。
     

厚度與硬度會影響實際透氣量與密封回彈，密封件設計需同時驗證尺寸公差、壓縮量、表面粗糙度。

IIR 的三大特性

超強氣密

• 用途：輪胎內層/內胎、真空設備 O-ring、膜片、瓶塞與鋁塑封合墊片。
   
• 驗證指標：氣體透過率（GTR）、水氣透過率（WVTR），以及長時間保壓曲線。
   
• 實務提醒：長期壓縮下要留意 Compression Set（避免因永久變形導致洩漏），必要時以硬度/填料/硫化條件做平衡。
   

抗臭氧、抗天候、耐熱老化

• 優勢：高飽和度主鏈讓 IIR 對 臭氧龜裂、紫外線與熱氧老化較不敏感，室外與高溫循環壽命穩定。
   
• 常見場景：外露密封、遮罩、防護件、屋外震動隔離部件。
   
• 測試建議：臭氧老化（GB/ASTM 程序）、熱空氣老化（長時段）、UV/濕熱循環，並搭配機械性質保持率評估。
   

高阻尼（減震/吸振）

• 特性：IIR 的分子鏈運動造成較高的內耗損，可吸收並衰減振動能量，對抑制共振與噪音特別有利。
   
• 應用：防震墊、阻尼片、機電設備隔振墊、汽車 NVH 件。
   
• 設計要點：阻尼表現與硬度、玻璃轉移溫度（Tg）附近行為、填料與油膠比相關；需在目標溫域與頻率下量測 tan δ 峰值與損耗模數。
   

加分項：電氣絕緣

• IIR 的介電常數低、介電損耗小，適用於電絕緣墊片/護套等，但若高頻/高溫工況，仍需按實測數據選等級。
   

典型限制與對策

• 油品/燃油相容性差 → 以 NBR/FKM 替代或只在非油側使用 IIR。
   
• 硫化活性較低 → 以 BIIR/CIIR 提升加工與共交聯能力。
   
• 與他材黏結性一般 → 透過底塗/黏著系統或改採共硫化策略改善。

🔍IIR 哪些能用？哪些要避開？

工作溫度區間

一般建議值：IIR 在未特殊改性的情況下，低溫可達約 -50 ~ -55 °C，高溫約 100 ~ 120 °C（依配方/填料/硫化系統而變）。
 

設計提醒：

• 連續使用上限（Continuous Service Temp.）不等於短時耐受；若有熱循環/壓縮預緊，請用更保守的上限並做壓縮永久變形（Compression Set）驗證。
  
   
• 密封低溫點取決於目標回彈/壓縮量與實際介質；低溫環境下，硬度與玻璃轉移溫度（Tg）附近的性質變化會影響動態氣密。
  
   
• 高溫長時段使用需搭配熱老化/臭氧老化測試，觀察硬度、抗拉、延伸率保持率及壓縮形變。

IIR的化學相容與禁忌

相容/表現佳（多數情境可用）

• 水/蒸氣：IIR 對水與濕氣具低透過率，適用於水系密封與蒸氣緩和工況（仍須評估溫度/壓力）。
   
• 醇/酮類（如乙醇、丙酮）與稀酸/稀鹼：在中等溫度下穩定；濃酸鹼需評估腐蝕與抽出物。
   
• 磷酸酯類液壓油、矽油/矽脂、乙二醇型煞車油：整體表現良好，是 IIR 的擅長領域。
   

不相容/表現差（原則上避免）

• 礦物油與礦物油脂、燃油（汽/柴油）：易膨潤、性能衰退。
  
   
• 脂肪族/芳香族碳氫（如己烷、甲苯）、氯化烴：溶脹明顯，機械強度與氣密性下降。
   

邊界與例外（需實測）

• 添加劑/清洗劑中的表面活性劑、芳香族溶劑可能改變相容性。
   
• 混合介質比單一介質更難判斷（例如乙二醇+添加劑的煞車液），務必以實液試驗確認。
   
• 長期壓縮+介質浸泡情境，請同測 Compression Set（介質後） 與體積膨潤率，避免組裝後逐步鬆脫。
   

選材決策建議（實務流程）

1. 先列出介質清單：主介質、可能污染物、清洗/殺菌流程用藥。
    
2. 依上表做初步過濾：若含燃油/礦物油 → 改評 NBR/FKM；水/蒸氣與天候為主 → IIR/EPDM。
    
3. 進行相容性與耐久試驗：浸泡（多溫點、多時長）→量測質量/體積/硬度/張力保持率→動態回彈/泄漏率驗證。
    
4. 密封應用再加做壓縮永久變形（介質前後對比）與實機壽命測試，必要時微調硬度/填料/截面尺寸。

🔍IIR / EPDM / NBR / FKM 怎麼選？

常見橡膠選材思路

• 氣密/防蒸散：優先 IIR（或 BIIR/CIIR），用在輪胎內層、真空腔體、瓶塞墊片等「不能漏」的場景。
   
• 耐汽油/礦物油/ATF/機油：選 NBR（成本友好）或 FKM（高溫、化學性更強）。
   
• 耐天候/水系流體/煞車液（乙二醇）：選 EPDM；若需兼顧氣密但又是水蒸氣環境，IIR 與 EPDM 視工況權衡。
   
• 高溫與化學綜合耐受：考慮 FKM（如 200 °C 等級），溫度更極端或需強酸強鹼再評估更高階材料（本文聚焦四類，不延伸 FFKM）。
   
• 設計順序建議：先由介質（油/水/蒸氣/燃油/溶劑）→ 溫度與循環 → 壓力與漏氣允收 → 動/靜密封與阻尼需求 → 再比材料。

密封/阻尼場景怎麼配 IIR？

什麼時候用 IIR？

• 真空/氣體密封：O-ring、隔膜、閥座，特別是長期保壓、對洩漏率敏感的系統（如真空腔體、氦氣/氮氣封存）。
   
• 阻尼/減震：機電設備底座、汽車 NVH 部件、精密儀器抗振墊，利用 IIR 的**高內耗損（高阻尼）**來壓制共振。
   
• 電氣絕緣且需氣密：電纜穿牆密封、避震型電氣墊片等。
   

設計實務要點（讓 IIR 發揮到位）

1. 硬度與回彈：IIR 常見 50–80 ShA；密封若需低壓縮力與高回彈，先以 60–70 ShA 試樣，再依壓縮永久變形（CS）調整。
    
2. 截面與壓縮量：靜密封 O-ring 常見 15–30% 壓縮量；氣密要求高時，可適度加大截面或選用X-ring/唇形圈降低接觸壓力敏感度。
    
3. 表面與溝槽：配合件表面粗糙度（Ra）與溝槽倒角/容積直接影響起動摩擦與泄漏；氣密場景建議做干涉配合與溝槽容納量校核。
    
4. 低溫啟動：-40 °C 以下需驗證動態回彈/起動扭矩；如低溫變硬造成洩漏，可透過軟化配方或增厚截面補償。
    
5. 介質管理：若系統同時含礦物油或燃油（例如真空泵潤滑油可能污染密封面），IIR 會溶脹/性能衰退；此時改選 FKM/NBR，或將 IIR 放在非油側並加設隔離結構。
    
6. 製程速度/並用：需要與 NR/EPDM 同模共硫化或提高產能時，選 BIIR/CIIR 可獲得更快硫化與更佳黏結/共交聯能力，同時保留 IIR 的氣密與阻尼優勢。
    

應用示例

• 輪胎內層/內胎：首要是極低透氣與耐熱老化 → IIR/BIIR。
   
• 藥用瓶塞：看重氣密 + 低抽出物 → 多用 卤化丁基專用等級。
   
• 真空閥門/量測儀：對漏率非常敏感 → IIR O-ring/X-ring，並做氦漏測與CS after fluid評估。
   

小結：若你的需求是「不能漏 + 要止振 + 戶外也要撐得住」，IIR/BIIR/CIIR 非常合拍；一旦工況牽涉燃油/礦物油或>130 °C 長期高溫，就把 NBR/FKM 拉進來一起比，別硬用 IIR。

🔍鹵化丁基（BIIR/CIIR）何時更適合？

為何要鹵化？

• 加速硫化、提升活性：未鹵化 IIR 的硫化速率慢、交聯密度難拉高；鹵化後（BIIR/CIIR）主鏈上引入活性位點，硫化速度更快、交聯更充分，在相同工況下可用更短壓模時間/更低硫化溫度達到目標物性。
   
• 改善共混與黏結：BIIR/CIIR 與 NR、SBR、BR、EPDM 等橡膠共交聯與相容性更好，便於製作多層結構（如輪胎氣密層與胎體的膠接）或包覆金屬/塑膠的黏結件。
   
• 保留 IIR 的強項：鹵化後仍維持 超低透氣性、良好耐候/耐臭氧、高阻尼與電絕緣，因此在氣密＋加工性同時要求的產品，鹵化丁基特別吃香。
   
• 製程彈性：對硫黃/樹脂/過氧化物等不同硫化體系更友好，能在連續硫化（CV）、膠輥塗佈、壓延貼合等製程中取得較穩定的焦燒安全性（scorch safety）與流變曲線。
   
• 實務提醒：鹵化引入的鹵素含量與酸度需控制，過量可能導致金屬腐蝕或黏著失效；配方中常透過酸接受體（如 MgO、ZnO）與合適防老體系抑制副反應。
   

BIIR 跟 CIIR：怎麼選？

• 硫化活性與產能：一般 BIIR 的硫化活性高於 CIIR，在節拍要求（縮短壓模時間/提高線速）或需與他膠共硫化時，BIIR 較容易做出高交聯密度與低壓縮形變（CS）。
   
• 加工/黏結協同：BIIR 對不飽和橡膠（NR/SBR/BR）共混更有利，適合輪胎結構件黏結；CIIR 在與 EPDM/極性體系統搭配時也常見穩定結果，配方端可兩者試配比較。
   
• 潔淨與法規：藥用瓶塞/藥包材大量採用鹵化丁基；不同品牌的 BIIR/CIIR 牌號在抽出物、金屬離子、微粒等控制規格略有差異，需依藥典與客戶驗證選等級。
   
• 耐候/氣密：兩者皆保留 IIR 的超低透氣與耐候優點；若專注於戶外壽命＋氣密且無強烈產能壓力，CIIR也能滿足。
   
• 成本與供應：BIIR/CIIR 的單價與供應視牌號而異；若產線已有對應的底塗/黏著/硫化體系，優先挑最能無痛接軌的鹵化丁基版本。
   

選型備忘

1. 目標：產能/共硫化/低 CS → 優先 BIIR 試配。
    
2. 目標：戶外耐候/氣密＋配方保守 → CIIR 可先行，必要時再切換 BIIR。
    
3. 藥包材/醫療 → 依藥典、可萃取物、滅菌流程鎖定對應牌號（多為鹵化丁基專用級）。
    
4. 黏結/貼合 → 同步選擇匹配的底塗/黏著系統（金屬、織物或塑膠基材），並做剝離強度與老化後黏著驗證。
    
5. 腐蝕與穩定 → 配方內配置酸接受體與合適防老體系，避免金屬件腐蝕與性能漂移。

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🔍IIR的應用與選型步驟

三步驟選材流程

Step 1｜釐清工況（把邊界講清楚）

• 介質：水/蒸氣、乙二醇、醇/酮、稀酸鹼、礦物油、燃油、溶劑（脂肪族/芳香族/氯化烴）。
   
• 熱歷程：最低/最高溫、是否長期連續、是否熱循環（啟停/冷啟動）。
   
• 力學與環境：壓力等級、是否動密封（往復/旋轉）、室外曝曬、臭氧/UV、是否有振動/共振問題。
   
• 品質/法規：醫療/藥包材之抽出物/微粒/金屬離子限制；食品/飲用水接觸規範。
   

Step 2｜比對相容/禁忌（先粗篩，再細測）

• 介質對選材：
   
  • 礦物油/燃油/碳氫溶劑 → NBR/FKM。
     
  • 水/蒸氣/乙二醇/天候 → IIR/EPDM（要低透氣可優先 IIR/BIIR/CIIR）。
     
  • 高溫化學綜合 → FKM。
     
• 製程/並用需求：要加速硫化、與 NR/EPDM 共混或共硫化 → 用 BIIR/CIIR。
  
   
• 實測清單：短清單先做浸泡溫度×時間矩陣，量體積膨潤、硬度、拉伸/伸長保持率；密封件加測Compression Set（介質前後）。
   

Step 3｜驗證物性與壽命（把風險關在實驗室）

• 關鍵指標：硬度（ShA）、拉伸/伸長、壓縮永久變形（CS）、撓曲/疲勞、阻尼（tan δ/損耗模數）、氣體/水氣透過率。
   
• 耐候/熱老化：臭氧龜裂、UV/濕熱循環、熱空氣長時段老化（觀察性能保持率）。
   
• 實機/邊界測試：低溫啟動扭矩、長期保壓漏率、動密封起動/穩態摩擦、振動譜下的共振抑制。
   
• 迭代調整：依測試回饋微調硬度、填料（炭黑/白煙）、硫化體系與截面幾何（O-ring→X-ring/唇形圈）。
   

IIR常見應用清單

輪胎內層/內胎、硫化膠囊

• 選材關鍵：極低透氣＋耐熱/耐臭氧老化；與胎體膠料黏結/共硫化良好。
   
• 材料建議：IIR 為基礎；追求產能與黏結加工性時用 BIIR/CIIR。
   
• 驗證要點：GTR/WVTR、熱老化保持率、層間剝離、壓縮形變。
   

藥用瓶塞/醫療密封

• 選材關鍵：潔淨度、低抽出物、氣密與滅菌穩定；需符合藥典/法規與客戶驗證。
   
• 材料建議：多採卤化丁基（BIIR/CIIR）專用級。
   
• 驗證要點：可萃取物/可浸出物（E&L）、金屬離子/微粒、氣密性、滅菌後性能保持。
   

真空/氣體密封、減震墊

• 選材關鍵：低透氣＋高阻尼，長期保壓與抑振同時成立。
   
• 材料建議：IIR；動密封或需更佳製程相容性時，可評估 BIIR/CIIR。
   
• 設計要點：
   
  • 靜密封：O-ring 建議 15–30% 壓縮量，必要時改 X-ring 降低起動摩擦。
     
  • 動密封/低溫環境：檢核起動扭矩/回彈，並於目標頻率與溫域量測阻尼曲線（tan δ）。
     
  • 真空裝置：做氦漏測，同時量 CS after fluid 以確保介質浸泡後仍能保壓。
     

室外防護/罩件、電絕緣墊

• 選材關鍵：抗臭氧/抗 UV/耐候與介電損耗低。
   
• 材料建議：IIR 或 CIIR；若僅需耐候不重氣密，EPDM 也是高 CP 值選擇。
   
• 驗證要點：臭氧龜裂、UV/濕熱循環、介電常數與介電損耗、耐污與表面龜裂觀察。
   

注意的地雷＆替代路線

• 含礦物油/燃油的系統：IIR 易溶脹 → 改選 NBR/FKM，或把 IIR 安置於非油側並加隔離結構。
   
• >130 °C 長期高溫：IIR 壽命下滑 → 改用 FKM 或重新設計散熱/隔熱。
   
• 需要與 NR/EPDM 共硫化：未鹵化 IIR 黏結性弱 → 改 BIIR/CIIR 並匹配底塗/黏著體系。
   

把介質與溫度先畫出邊界，再用 IIR/EPDM/NBR/FKM 做第一輪粗篩；若卡在「要氣密＋要產能/並用」，就切到 BIIR/CIIR。最後用 CS、GTR/WVTR、老化保持率、氦漏與阻尼曲線把關量產風險。

🔍關於丁基橡膠（IIR）總結

丁基橡膠（IIR）是一個在「氣密、耐候、阻尼」表現上非常突出的材料，常見於輪胎內層、藥瓶瓶塞、真空密封與減震應用。它的優點是超低透氣率與良好的抗臭氧老化，但弱點在於耐油性不足、硫化速度慢。

如果需要兼顧氣密與加工效率，鹵化丁基（BIIR/CIIR）會是更靈活的選擇。實務上只要先釐清介質、溫度與工況，再比對相容性與物性數據，就能挑到最合適的配方，降低風險、延長使用壽命。

🔍關於丁基橡膠（IIR）常見問題FAQ

Q1：IIR 可以用在食品接觸或飲用水密封嗎？

一般 IIR 並非針對食品/飲用水認證而設計，若有需求需選擇符合 FDA、NSF、EU food grade 等認證的專用牌號，並做抽出物與感官測試。

Q2：IIR 在電氣絕緣領域能取代矽膠或 EPDM 嗎？

IIR 的介電常數低、損耗小，確實適合電氣絕緣件，但在高溫與阻燃要求下，矽膠或 EPDM 仍更常用。

Q3：IIR 密封件在低壓或真空下會遇到什麼挑戰？

雖然 IIR 氣密性強，但若壓縮設計不足，長期可能出現壓縮永久變形導致滲漏，真空應用建議加強截面設計與回彈測試。

Q4：鹵化丁基橡膠是否會對金屬件造成腐蝕？

因鹵素殘留可能釋出酸性物質，若配方未妥善中和，長期可能腐蝕金屬。常見解法是加入 MgO、ZnO 等酸接受體。

Q5：IIR 與熱塑性彈性體（TPE）相比有何差異？

IIR 屬傳統橡膠，需硫化成型，耐候與氣密表現較佳；TPE 可直接注塑成型，回收加工方便，但氣密與阻尼表現不及 IIR。

Q6：IIR 是否能透過奈米填料（如石墨烯/奈米黏土）改善性能？

近年研究指出，加入奈米填料可進一步降低氣體透過率、提升機械強度與耐熱性，但需兼顧加工分散性與成本。

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