氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加改性而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好);并且 由于其高饱和度的结构,使其具良好的耐热性能,优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性),优异的耐臭氧性能,良好的压缩长久变形性能;同时氢化丁腈橡胶还具有**度,高撕裂性能、耐磨性能优异等特点,是综合性能极为出色的橡胶之一。
HNBR可耐150℃左右的高温性,耐-40℃以下的低温,且机械性能优良,与其它聚合物相比更能满足汽车工业的要求。用ZnO/甲基丙烯酸(MAA)补强的HNBR可制作传送同步带、减震器等;也可制备密封圈、密封件,耐热胶管等。 采用硫黄硫化的HNBR胶料,其粘合性能比过氧化物硫化要高得多,胶料中的硫易与纤维或金属材料起化学反应。ZN43259赞南诚信合作
补强体系:HNBR可以用炭黑、白炭黑、陶土、CaCO3来提高混炼胶的机械性能。炭黑补果大小依次为:高耐麿>快压出>半补强和喷雾炭黑,而填充喷雾炭黑的胶料压缩长久变形小,Zeon公司开发的ZSC复合材料,其拉伸强度高达60MPa,并具有较高的定伸力、撕裂强度和良好的加工性能,但压缩长久变形有所增大,当该混炼胶硫化时,ZnO/MMA发生聚合反应,并与HNBR接技,形成尺寸为20~30nm聚甲基丙烯酸锌盐离子簇,是一种新型橡胶增强纳米复合材料。
增塑体系:HNBR常用于高温,燃油及其它苛刻环境中,要求所用的增塑剂必须是难挥发,耐抽出。常用的增塑剂品种有Thiokol TP-95(已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯),G8205(分子量为1000~2000的聚酯),AdiksizerC-9N,C-8(偏苯三酸酯类)等。合适的增塑剂可以降低HNBR硫化胶的玻璃化温度,同时提高耐油性和未硫化胶的加工性能。由于HNBR主要用于各种燃油和腐蚀性介质的恶劣环境中,工作温度在40~150℃之间,所选择的增塑剂必须具有高沸点、耐抽出的性能。为避免喷霜,增塑剂用量应低于其比较大吸收量。HNBR经150℃×160h热空气老化试验表明,用TOTM(三辛基偏苯三酸酯)和TINTM(三异壬基偏苯三酸酯)作增塑剂,硫化胶的耐热性比较好 ZN43259赞南诚信合作其它用途,HNBR还可用作挡泥板,振动吸收材料,缆索等。
国内涉足HNBR领域始于上世纪九十年代,1992年北京化工大学同中国台湾南帝化学工业股份公司合作率先开展NBR的加氢催化剂和加氢工艺的研究,但未能有产品面市。 随后,兰州石油化工研究院采用自制的RhCl[P(Ph3)]3为催化剂、以氯苯为溶剂,用离子交换树脂脱除和回收残余催化剂(并申请了国家**),开发出一套比较完整的NBR加氢制备HNBR的工艺技术路线,并建立了中试装置,制备出加氢度为90%和96%、门尼粘度为75和90的两种HNBR产品(商品牌号:LH-9901和LH-9902,相应性能等同于日本瑞翁公司的Zeptol-2010和Zeptol-2020),并小批量供应国内市场,**终因催化剂成本、产品后处理等关键工艺技术所困扰,未能取得突破性进展。吉化研究院也采用乙酸钯均相络合催化剂制得HNBR,产品性能与Zeptol-2020相当,同样因产品质量和成本等原因没有实现商业化生产。
其它用途,HNBR还可用作挡泥板,振动吸收材料,缆索等。HNBR胶乳可用作表面涂层,用作纸张,皮革、陶瓷、纤维的粘合剂以及发泡橡胶,浸渍胶乳产品。HNBR还可作ABS/PVC共混体系的相容剂,在ABS/PVC共混物中添加HNBR,其拉伸强度性能优异。将PVC/EVA与HNBR共混,可改善PVC/EVA的韧性。将HNBR用作塑料添加剂,可提高塑料的抗冲击性能、耐老化和耐油性能,如PVC/HNBR具有很高的耐热空气老化性能和在燃油中的耐热老化性能;HNBR/PC强度高,加工性能好,并具有良好的热稳定性;EPDM加入HNBR后可大幅度提高耐油性能,这些共混改性技术给HNBR的应用开辟了新的领域。
氢化丁腈橡胶是近二十年发展起来的综合性能优异的耐油、耐热橡胶,在汽车、油田密封等方面都得到了***的应用。由于HNBR生产工艺复杂,价格昂贵,在一定程度上限制了其在国内工业领域中的推广应用,研制新型生产工艺路线,降低生产成本,或根据性能与价格综合因素,开发高性能HNBR共混改性材料,是HNBR应用的研究方向。 普通丁腈橡胶(NBR)已远不能满足这些要求,尽管其中一些用途已为氟橡胶所取代,但氟橡胶价格昂贵。
高温下的耐油性和耐老化性能:丁腈橡胶氢化后**提高了其耐热性和耐热空气老化性,N·Sandland等对NBR,氯磺化聚乙烯(CSM),氯丁橡胶(CR)与HNBR作对比试验,结果如图1、图2所示,NBR,CSM,CR明显不适用于高温(150℃)环境下工作,而HNBR硫化胶则表现出优异的耐油和耐老化性能。在180℃下HNBR试样在液压转向油中浸泡1000h,其断裂伸长变化率低于丙烯酸酯橡胶。以一定温度下伸长率变化小于80%,试样无裂纹作为材料使用寿命的评价标准,过氧化物硫化的HNBR使用寿命为1000h,其工作温度达150℃,而NBR和CR*为106℃和101℃
物理机械性能:氢化丁腈硫化胶的拉伸强度一般可达30MPa图3,ZSC则高达50MPa以上,高于FKM、NBR、CSM等橡胶,在150℃下的压缩长久变形性能不同程度地优于FKM和氟碳弹性体(TFE/P),而NBR完全不能在150℃下工作。HNBR还具有优异的耐磨性,HNBR与NBR、FKM在150℃石油介质中的磨损试验表明,前者的耐磨性能分别为后两者的2~3和3~4倍。 HNBR在国外已生产多年,其应用领域不断扩大,而在国内尚属空白,我们应不失时机地开发HNBR。HNBRZN350512
通常丁腈橡胶中腈基含量越高,玻璃化温度也越高,耐寒性变差。ZN43259赞南诚信合作
33、加工性及粘合性:HNBR的加工性能优于FKM,与普通NBR相似,可以填充较多的填料。采用硫黄硫化的HNBR胶料,其粘合性能比过氧化物硫化要高得多,原因是胶料中的硫易与纤维或金属材料起化学反应。HNBR与纤维粘合一般采用HNBR胶乳,常规的浸胶处理粘合效果不好,由于HNBR胶乳与HNBR母胶完全相容,当交联剂扩散到界面上后,与母胶产生硫化反应,形成化学结合。由不同的胶乳对芳纶与涤纶粘合的对比试验可以看到,采用HNBR胶乳处理的芳纶与涤纶的粘合性能比用其它胶乳效果好。通过对HNBR进行化学改性如引入恶唑啉(oxazo-line)官能团,能使HNBR与玻璃纤维的粘合力提高41%。随腈基含量的增加,HNBR在油中浸泡的体积变化减小,但低温性能有所损失。氢化度大的HNBR耐老性和耐磨性好,但压缩长久变形增大,氢化度小的HNBR则具有较高的强度、较好的动态性能和低温性能。ZN43259赞南诚信合作
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