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。 采用过氧化物硫化比用含硫化合物硫化有更好的耐热性和较低的压缩长久变形。HNBRZN35153
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。 ZN35156赞南HNBR的加工性能优于FKM,与普通NBR相似,可以填充较多的填料。
10、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。据初步了解,我国大庆、胜利油田有2000余口二期井需用潜油泵在井深2000米,温度140℃左右下抽油,如用NBR的锭子,使用周期*有几个月甚至更短,如用HNBR的锭子,使用周期可达一年以上。我国南京橡胶制品一厂每年就需HNBR30余吨。
在HNBR的制造中,NBR的催化加氢技术是关键,溶液加氢NBR生产技术条件苛刻,国内公司在进行这项研究工作,由于加氢反应的选择性和贵金属催化剂回收率低以及产品净化、脱挥等后处理工艺技术不过关,成本相对较高。水溶性两相催化剂加氢及加氢甲酰化的研究正是着眼于贵金属催化剂的分离回收及循环使用,一旦能使这类催化剂的应用扩大到高分子的加氢上,就可以用它们来进行NBR的氢化,我们已合成了两个水溶性膦配体,正在进行这方面的尝试。
HNBR的制备 HNBR的制备方法主要有三种:乙烯一丙烯腈共聚法、NBR溶液加氢法和NBR乳液加氢法。丙烯腈一乙烯共聚法制备HNBR时,由于共聚反应中各单体的反应速率差异很大(rAN=0.04,rE=0.8),比较难控制,且所行聚合物性能还不太好,此法尚处于小试研究阶段. NBR的乳液加氢法是利用对甲基磺酰肼热分解产生得到二酰亚胺,它是有效的加氢还原剂,1984年由WideMan***发表了用二酰亚胺作还原剂制备乳液HNBR的工艺,他发现NBR胶乳可在水合肼、氧气或双氧水等氧化剂以及铜、铁等金属离子引发剂的作用下直接生成HNBR。美国GoodYear橡胶轮胎公司的Parker等采用乳液加氢法制得了HNBR胶乳,其配方为(质量份):NBR胶乳: 100g,CuSO4 5H2O: 0.008g,十二烷基***钠: 0.15g,消泡剂,水合肼: 15.6g,H2O2: 16.66g。在反应器中加人NBR胶乳,CuSO4·5H2O,表面活性剂,加热至45~50℃,加入水合肼,然后在以后7h内加完H2O2,并添加消泡剂,恒温搅拌1小时可得HNBR。由于氢化母体(对甲苯磺酰肼)价格昂贵,氢化速率慢,此法尚处于小试阶段。赞南是氢化丁腈橡胶原料的重要国内供应商,在氢化丁腈橡胶配方及加工领域经验丰富。
随着汽车工业的发展,对汽车燃料和润滑系统以及发动机所用的密封材料如橡胶的耐热、耐油、耐各种化学品腐蚀等性能提出了苛刻的要求。丁腈橡胶只能在120℃以下长期使用,而且耐臭氧、耐候和耐辐射性能满足不了汽车发动机的密封要求,氟橡胶价格昂贵、工艺性较差,丙烯酸酯橡胶虽然耐热性高,但工艺性能差。氢化丁腈橡胶有良好性价比和加工性能,而且其耐热性可以满足这种新的需要。氢化丁腈橡胶是将丁橡胶中不饱和双键经催化加氢而制成,其反应如下:
丁腈橡胶氢化后,主链成为饱和结构但保留了腈基,这使得HNBR保持了优良的耐油性,同时具有优良的耐热性、耐候性和化学稳定性,保留的少量的不饱和双键可参与硫化交联,并改善硫化胶的压缩长久变形。 氢化丁腈橡胶其耐寒性能优于氟橡胶,耐酸性汽油是普通丁腈橡胶(NBR)的5倍多。HNBRZN35153
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。HNBRZN35153
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。HNBRZN35153
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