NBR/HNBR共混耐熱性能的研究

朱麗容

摘 要：為了提升NBR的耐熱性能，拓寬NBR在高溫下使用范圍，選擇NBR與HNBR共混并用，并對(duì)共混膠的硫化體系、NBR的型號(hào)和共混比例選擇等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究。結(jié)果表明過氧化物DCP/TAIC硫化體系對(duì)共混膠耐熱性能有明顯提高；1051或4970C型號(hào)NBR與2010型號(hào)HNBR共混膠耐熱性能較好；NBR/HNBR共混比例對(duì)共混膠耐熱性有明顯影響，HNBR共混比例達(dá)到40phr以上，可有效提高共混膠的耐熱性能。

關(guān)鍵詞：NBR HNBR 共混 耐熱

氫化丁腈橡膠（HNBR）由于分子鏈上含有腈基（-CN），又飽和度高，所以是具有高耐熱、耐油和耐化學(xué)藥品性能的一種特種橡膠[1-4]。但由于HNBR生產(chǎn)工藝復(fù)雜，使其價(jià)格昂貴。丁腈橡膠（NBR）是一種通用的耐油特種橡膠[5-7]，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于HNBR，但其含雙鍵多，飽和度低，其耐熱性不及于HNBR，影響其應(yīng)用范圍。由HNBR和NBR相似度極高，共混易相容[2]，因此將NBR和HNBR共混研究可以拓寬NBR耐熱性能使用范圍，即得到較高的耐熱性、耐油性特種膠，同時(shí)也降低了經(jīng)濟(jì)成本[8-11]。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原材料

丁腈橡膠N237，含腈其（-CN）34% ，日本合成橡膠株式社；丁腈橡膠4970C，加拿大krynac公司；丁腈橡膠1051，含腈其（-CN）41%，臺(tái)灣南帝化學(xué)公司；氫化丁腈橡膠2010，含腈其（-CN）36%，氫化飽和度96%，日本瑞翁；其他原材料屬于常用配合劑。

1.2基本配方（phr，下同）

共混膠配方：

共混膠，100；ZnO，5；st/ac，1；N330，30；A-172，1；RD，1；MB，1；

3C，1；UL-250，1；UL-420，1；GA-100，1；MgO，20；硫化體系變量。

HNBR配方：

2010，100；TOTM，5；N330，30；445，1.5；ZMIT，1；Mgo，3；硫化體系。

1.3樣品制備

在XSK-160型開煉機(jī)上混煉，按一般橡膠混煉工藝先將兩種膠共混塑煉混合制成母煉膠，再根據(jù)西方要求加入各種配和劑，然后用盤式硫化儀測(cè)定膠料在160度下的硫化特性，在平板硫化機(jī)上硫化，再在烤箱中進(jìn)行二次硫化，硫化后取出試樣裁樣。

1.4性能測(cè)試

拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能：按GB528-1998標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，I型試樣，拉伸速度為500mm/min；硬度（Shore A），按GB527-1998標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；熱空氣老化按GB/T3512-1999測(cè)試，如無特別說明，老化條件為170℃×70h.

2結(jié)果討論

2.1硫化體系的選擇

HNBR含有少量的雙鍵，可以用硫黃或過氧化物硫化交聯(lián)。NBR通用硫黃硫化，為了提高其耐熱性，也可用過氧化物硫化交聯(lián)[7]。因NBR與HNBR共混膠中有相類似的活性點(diǎn)，能產(chǎn)生共交聯(lián)，從而可獲得良好力學(xué)性能和耐熱性能。由于NBR與HNBR雙鍵飽和度不同，硫化速度會(huì)有明顯差別，因此要選合適的硫化體系，并進(jìn)行二次硫化，從而使兩者能得到充分硫化交聯(lián)。表1列出不同硫化體系對(duì)共混膠的性能影響。

從表1可以看出，單用硫磺硫化，生成-C-S-C-鍵，有良好的力學(xué)性能，但耐熱性能較差。并用硫磺和過氧化物硫化，共混膠硫化交聯(lián)程度高，耐熱性比單用硫磺硫化好。單用過氧化物硫化，由于全部生成了剛性-C-C-鍵，從而共混力學(xué)性能較好，耐熱性能最佳。為了探討共混膠的耐熱性，因此選擇DCP/TAIC作為后面實(shí)驗(yàn)硫化體系。

2.2共混膠NBR品種的選擇

NBR是一種特種橡膠，有多種型號(hào)。本研究采用三種不同型號(hào)的NBR和2010型號(hào)的HNBR共混，研究不同型號(hào)對(duì)共混膠的耐熱性能和力學(xué)性能和耐熱性能的影響。

從表2和表3中可以看出，選擇不同型號(hào)的NBR與HNBR共混對(duì)共混膠的力學(xué)性能和耐熱耐老化性能都有一定的影響。共混膠的力學(xué)性能都較佳，其中4970C和1051型號(hào)的NBR共混2010型號(hào)HNBR耐熱耐老化性能較佳，但1051并用2010實(shí)驗(yàn)共混過程中出現(xiàn)粘輥現(xiàn)象，加工工藝不佳，不利于生產(chǎn)應(yīng)用。

2.3共混比例對(duì)共混膠性能的影響

共混膠的共混比例對(duì)共混膠的性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都有非常重要的影響。從表4可以看出，共混膠隨著HNBR量比例的增加，其拉伸強(qiáng)度和耐熱性能都有所提高。HNBR量達(dá)到40phr以上的共混膠耐熱性會(huì)有明顯提升。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，可兼顧產(chǎn)品的性能要求和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，進(jìn)行確定共混比例，從而拓寬NBR使用范圍。

3結(jié)論

本文主要研究以NBR與HNBR共混膠，降低共混膠雙鍵的含量，選擇合適的硫化體系、NBR型號(hào)和共混比例，可達(dá)到兼顧耐熱性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的NBR/HNBR共混膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要有以下結(jié)論

1.DCP/TAIC過氧化物硫化體系對(duì)NBR/HNBR耐熱性能有明顯提高，可有效拓寬NBR耐熱使用范圍。

2.NBR的型號(hào)對(duì)NBR/HNBR共混膠力學(xué)性能都比較好，其中4970C或1051型號(hào)NBR對(duì)共混膠耐熱性能是有明顯的提高。

3.NBR/HNBR共混比例對(duì)共混膠耐熱性能有明顯影響，HNBR共混比例達(dá)到40phr以上，可有效提高共混膠的耐熱性能?？杉骖櫘a(chǎn)品的性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，優(yōu)選共混比例。

參考文獻(xiàn)：

[1]張清紅.硫化體系對(duì)氫化丁腈橡膠性能的影響[J].特種橡品.2018-1：24-31

[2]廖俊杰.丁腈橡膠的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].特種橡膠制品.2007-28（5）：41-45

[3]鮑剛.硫化劑BIPB硫化丁腈橡膠性能的研究[J].橡膠工業(yè)2018-1：70-73

[4]潘宏麗.硫化劑、加工助劑和軟化劑對(duì)hnbr加工性及可塑性的影響[J].世界橡膠工業(yè).2017-1：16-21

[5]王進(jìn)文.加工助劑對(duì)過氧化物/助交聯(lián)劑硫化HNBR力學(xué)性能的影響[J].世界橡膠工業(yè).2016-12：9-13

[6]雷昌純.HNBR/NBR共混物性能研究[J].特種橡膠制品.1999-20（3）：16-20

[7]趙偉.ECO/NBR/HNBR三元共混膠料的制備與研究[M].工程科技.2011-S1

[8]朱景芬.氫化丁腈橡膠的結(jié)構(gòu)與性能[M].合成橡膠工業(yè). 2008-3-15， 31（2）：118～ 121

[9]HashimotoK， TodanioY.HandbookofElastomers[ M] .New Yord：MarcelDekkerInc， 1988：741 -757.

[10]NakagawaT， ToyaT.Ozoneresistanceofhighlysaturatednitrilerubber（HNBR）[ J] .JournalofElastomersandPlastics， 1992， 24（3）：240 -261.

[11]郭建維 .高性能氫化丁腈橡膠的研究與應(yīng)用[ J] .化工進(jìn)展，2001， 20（8）：31-34.

課題基金：集美大學(xué)誠毅學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目，編號(hào)CK17008