詹博特?(Zhanber?)氫化丁腈橡膠的性能及其應(yīng)用

詹正云, 辛麗紅

（ 贊南科技（上海）有限公司, 上海 201108）

0 前 言

氫化丁腈橡膠(HNBR)是一種綜合性能極好、極具發(fā)展?jié)摿Φ奶胤N橡膠，具有優(yōu)異的耐油性、耐腐蝕、耐高低溫、耐動態(tài)疲勞和耐臭氧性能[1]。它作為高性能膠管、膠帶、密封和減震零部件、膠輥、特殊電線電纜等制品的材料，在高鐵、航空、新能源、汽車、石油等重大工業(yè)領(lǐng)域，具有其他材料無法替代的作用[2-5]。

眾所周知，目前在世界范圍內(nèi)規(guī)?；a(chǎn)HNBR的廠商只有日本瑞翁（ZEON）公司和德國朗盛（LANXESS）公司。從2010年開始，贊南科技（上海）有限公司就利用自主研發(fā)的、具有國際領(lǐng)先水平的“詹氏催化劑”系列產(chǎn)品技術(shù)平臺，成功解決了氫化丁腈橡膠（HNBR）工業(yè)化生產(chǎn)中的催化加氫活性和選擇性、產(chǎn)品后處理等關(guān)鍵技術(shù)問題，研發(fā)和生產(chǎn)出了性能良好的詹博特?氫化丁腈橡膠產(chǎn)品（Zhanber?HNBR），并很快進(jìn)入了國內(nèi)外市場。與此同時，贊南科技（上海）有限公司還聯(lián)合國內(nèi)高校、研究院所及橡膠制品專業(yè)生產(chǎn)廠家，針對橡膠密封件、橡膠同步帶等產(chǎn)品，采用詹博特?HNBR進(jìn)行了材料配方研究開發(fā)工作。以下將著重介紹詹博特?氫化丁腈橡膠的物理化學(xué)特性以及應(yīng)用配方試驗(yàn)結(jié)果。

1 詹博特?氫化丁腈橡膠(Zhanber?HNBR)及其物理化學(xué)特性

詹博特?氫化丁腈橡膠(Zhanber?HNBR)是贊南采用自主研發(fā)的“詹氏催化劑”，通過對丁腈橡膠（NBR）進(jìn)行溶液法高效催化加氫制備而成的系列產(chǎn)品，其丙烯腈含量為22%～50%、門尼黏度[ML(1+4)100℃]為25～125、加氫度為90%～99%（碘值：5～28）。表1列舉了一些Zhanber?HNBR常規(guī)牌號的物理化學(xué)特性以及與國外同類產(chǎn)品的對比數(shù)據(jù)，可見Zhanber?HNBR的牌號幾乎涵蓋了國外所有同類產(chǎn)品。

值得關(guān)注的是低門尼黏度[ML(1+4)100℃]為30～55的HNBR，其具有優(yōu)異的加工性能，但用于生產(chǎn)的催化劑體系一直困擾著人們。贊南科技（上海）有限公司利用專有的“詹氏催化劑”的特殊優(yōu)勢，通過對NBR的催化降解和加氫還原反應(yīng)，研制出了門尼黏度[ML(1+4)100℃]為25～50的Zhanber?HNBR，其相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試鑒定，具有優(yōu)良的混煉、硫化工藝性能和力學(xué)性能。

2 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1 主要原材料

Zetpol 2010L，日本瑞翁公司生產(chǎn)的HNBR，其丙烯腈含量為36%，碘值為11(11mg/100mg)，門尼黏度[ML(1+4)100℃]為57.5；ZN35156和35158等為贊南生產(chǎn)的詹博特?HNBR系列產(chǎn)品；其他配合劑均為市售品。

2.1.2 試樣制備

膠料混煉采用XK-160型雙輥開煉機(jī)，按一定配方比例稱量HNBR及其相應(yīng)的配合劑，先將生膠在開煉機(jī)上薄通3次并包輥，接著將配合劑加入其中，直至所有配合劑混入HNBR膠料中，左右割膠各5～6次，接著打卷薄通5次后下片。混煉時輥溫控制在20～50℃，混煉時間15～20min。硫化采用上海第一橡膠機(jī)械廠生產(chǎn)的XLB-D350×350×1Z型平板硫化機(jī)，在180℃、15MPa的條件下硫化8min。

表1 詹博特? (Zhanber? HNBR)常規(guī)牌號的物理化學(xué)特性以及對應(yīng)的國外同類產(chǎn)品

2.1.3 性能測試

膠料門尼黏度按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1232.1-2000，采用臺灣優(yōu)肯公司生產(chǎn)的UM-2050型門尼黏度儀測試；硫化特性按GB/T 9869-1997，采用臺灣優(yōu)肯公司生產(chǎn)的UR2030型無轉(zhuǎn)子流變儀測試；硫化膠硬度按照GB/T 531.1-2008，采用國產(chǎn)LX-A型橡膠硬度儀測試邵爾A 型硬度；硫化膠拉伸性能和撕裂性能分別按照GB/T 528-2009和GB/T 529-2008測試標(biāo)準(zhǔn)，在深圳新三思公司生產(chǎn)的CMT4104型電子拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試；硫化膠的熱空氣老化和耐油試驗(yàn)分別按照GB/T 3512-2001和GB/T 1690-2010所規(guī)定方法進(jìn)行；硫化膠的壓縮永久變形性能按照標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T7759-1996進(jìn)行測定；硫化膠的脆性溫度按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1682-1994進(jìn)行測試。

2.2 結(jié)果與討論

2.2.1 與國外產(chǎn)品的對比試驗(yàn)

瑞翁公司的Zetpol 2010L是丙烯腈含量為36%、碘值為11、門尼黏度[ML(1+4)100℃]為57.5的氫化丁腈橡膠，在橡膠制品行業(yè)應(yīng)用比較多。為此，以Zetpol 2010L為標(biāo)桿，將其與詹博特?ZN35156進(jìn)行對比試驗(yàn)，結(jié)果如圖1和表2所示?？梢钥闯?，幾種詹博特?HNBR膠料的硫化工藝性能和硫化膠的物理及力學(xué)性能與Zetpol 2010L相比，差異不是很大。

基本配方：HNBR 100，氧化鋅 5，硬脂酸 1，氧化鎂 3，TOTM 8，N-550炭黑 55，F(xiàn)-40 8，TAIC 1.5。

圖1 硫化曲線對比結(jié)果（180℃×10min）

表2 硫化膠的物理及力學(xué)性能對比數(shù)據(jù)

2.2.2 同步帶用膠料配方試驗(yàn)

氫化丁腈橡膠具有優(yōu)異的耐油性、耐高低溫、耐動態(tài)疲勞、耐臭氧性能，作為高性能汽車同步帶的橡膠材料已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[3]。國內(nèi)有廠家一直采用日本瑞翁公司的Zetpol 2020L進(jìn)行生產(chǎn)，將ZN35256（丙烯腈含量34%、碘值28%、門尼黏度60）和ZN35153（丙烯腈含量34%、碘值12%、門尼黏度30）與Zetpol 2020L進(jìn)行對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果（如表3和4所示）表明：詹博特?HNBR的物理及力學(xué)性能與Zetpol 2020L沒有太大的差異，硫化膠性能符合廠家生產(chǎn)同步帶的膠料配方性能要求。但膠料的門尼黏度有所差異，這主要是由于生膠黏度不同引起的。在實(shí)際加工工藝試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，ZN35256吃粉速度稍慢，低門尼黏度的ZN35153膠料吃粉速度快、包輥性能好、膠片光滑、平整，膠片與簾布和芯繩的復(fù)合性能良好，其加工工藝性能優(yōu)異。所以，將ZN35153用于同步帶膠料配方（單用或并用）應(yīng)該是具有一定優(yōu)勢的。

表3 同步帶膠料配方實(shí)驗(yàn)工藝性能測試結(jié)果

2.2.3 密封件膠料配方試驗(yàn)

HNBR作為生產(chǎn)耐油、耐高溫和耐臭氧橡膠密封制品的材料，被廣泛用于汽車、石油、化工、航空等領(lǐng)域[4,5]。表5是針對密封件用膠料進(jìn)行的應(yīng)用配方實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，實(shí)驗(yàn)中分別采用ZN35056和ZN35058、ZN35158三種詹博特?HNBR生膠，以炭黑（N-550和N-770并用）為補(bǔ)強(qiáng)體系、TOTM（偏苯三酸酯）為增塑劑、有機(jī)過氧化物（DCP）和助硫化劑（TAIC）為硫化體系，進(jìn)行了配方試驗(yàn)。不難看出，表中所列的三種硫化膠性能都比較理想，尤其是壓縮永久變形和耐老化性能良好。因而，可根據(jù)實(shí)際使用的工藝性能和物理及力學(xué)性能要求，選擇合適牌號的詹博特?HNBR，用于生產(chǎn)耐油、耐高溫和耐臭氧橡膠密封制品。

表4 同步帶膠料配方實(shí)驗(yàn)物理及力學(xué)性能測試結(jié)果

3 結(jié) 語

（1）詹博特?(Zhanber?)HNBR是由贊南科技（上海）有限公司自主研制生產(chǎn)并推向國內(nèi)外市場的高性能氫化丁腈橡膠，具有各種不同丙烯腈含量、飽和度和門尼黏度的牌號和品級。

（2）配方試驗(yàn)結(jié)果表明，詹博特?HNBR在硫化膠物理及力學(xué)性能方面與國外同類型產(chǎn)品的各項性能基本相同，沒有太大的差異，可以彼此替代，加工各種HNBR產(chǎn)品。

表5 密封件膠料實(shí)驗(yàn)硫化膠的物理及力學(xué)性能測試結(jié)果

（3）應(yīng)用配方的對比試驗(yàn)結(jié)果表明，詹博特?HNBR可用于同步帶、密封件等高性能橡膠制品的生產(chǎn)。尤其是低門尼黏度的詹博特?HNBR，作為同步帶等橡膠制品的原材料具有較大優(yōu)勢，可以單獨(dú)使用，也可以與高門尼黏度生膠并用，以改善膠料的機(jī)械加工等性能。

[1]李 昂. 新材料——?dú)浠‰嫦鹉z(HNBR)[J]. 特種橡膠制品，2001, 22(3):18-20.

[2]張文禹,韓濤，Martin Hoch,Victor Nasreddine,Andreas Bischoff,Kevin Kulbaba.德磐氫化丁腈橡膠的性能和應(yīng)用(四)[J]. 世界橡膠工業(yè), 2012, 39(4):46-51.

[3]吳貽珍. HNBR及其在汽車傳動帶中的應(yīng)用[J]. 橡膠工業(yè), 2002, 49(4):215-221.

[4]高福年. 用氫化丁腈橡膠制作橡膠密封制品[J]. 彈性體, 2001, 11(4):27-32.

[5]肖風(fēng)亮. Therban HNBR在耐熱和耐油密封件及墊片中的應(yīng)用[J]. 世界橡膠工業(yè), 2006, 33(7):3-14.