丙烯腈－丁二烯橡胶评价方法标准的研究

2017-10-11贾慧青翟月勤杨芳

当代化工 2017年9期

关键词：开炼机丁腈橡胶丙烯腈

贾慧青，翟月勤，杨芳

（中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州 730060）

丙烯腈－丁二烯橡胶评价方法标准的研究

贾慧青，翟月勤，杨芳

（中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州 730060）

丙烯腈-丁二烯橡胶评价方法落后于国内丁腈橡胶技术的发展。对丁腈橡胶评价方法及相关标准进行研究，确定了评价丁腈橡胶采用的配合剂，并对比了相关标准的差异,拟通过实验确定国内适用的丁腈橡胶开炼机混炼标准程序。

丙烯腈-丁二烯橡胶；配合剂；标准；开炼

Abstract:The NBR evaluation method cannot meet the technology development in China. In the paper, the NBR evaluation procedure and related standards were studied. The compounding ingredient is determined. By comparing related standards, the standard procedure for milling NBR was achieved.

Key words:Acrylonitrile-butadiene rubber; Compounding ingredients; Standard; Open milling

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚合制备的一种高分子弹性体，具有优异的耐油性、耐水性、气密性性能等[1]，我国丁腈橡胶主要用于保温发泡材料、胶管制品、密封件、胶辊及其它方面[2，3]。在过去的十年间，我国丙烯腈-丁二烯（NBR）生产日益成熟，生产规模不断扩大。根据现有装置在建水平来看，到2020年仅我国新增产能就将达到23万t左右。目前国内丁腈橡胶国有企业和私有企业并存，因此对于丁腈橡胶产品质量的规范很重要。为满足NBR生产和用户要求，规范产品质量，及时与国际标准接轨，促进企业提高产品质量及国内外贸易，有必要及时制定丁腈橡胶评价方法国家标准，在国家范围内统一《丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法》。

《丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法》是全面评价NBR的方法标准，我国石化行业标准SH/T 1611-2004[4]根据 IS0 4658∶1999[5]制定，落后于国内NBR技术的发展和国际标准，不能满足国内橡胶生产单位和用户需求。

本文对比分析了国内外丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法的主要技术差异，确定了丁腈橡胶评价所用配合剂，并探讨通过试验确定国内适用的评价NBR开炼机混炼标准程序。

1 NBR评价方法及相关标准

目前，NBR评价方法有ISO 4658∶1999《丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法》和 ASTM D3187－2006《丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法》，国内采用SH/T 1611-2004进行NBR评价，根据IS0 4658∶1999制定，该标准规定了丙烯腈—丁二烯橡胶（NBR）生胶的物理和化学试验方法，评价丙烯腈—丁二烯橡胶（NBR）硫化特性所用的标准材料、标准试验配方、设备、操作程序以及评价硫化胶拉伸应力—应变性能的方法。

1.1 IS0 4658:1999标准变化

现有 IS0 4658∶1999修改单 IS0 4658∶1999/ Amd.l∶2004(E)[6]，增加了一种通用的评价方法（先密炼机混炼再开炼机混炼）；现行SH/T 1611-2004丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）评价方法，根据IS0 4658∶1999制定，落后于ISO和国内合成橡胶标准的发展。而且SH/T 1611-2004现中10项引用标准有8项已经作废。

ISO 4658∶1999的引用标准及相对应的国家标准（GB）、化工行业标准(HG)，共计14项，见表1。

表1 中 ISO 4658∶1999引用14项ISO标准，其中4项标准已被修订，1项作废，除橡胶配合剂标准外，其它测试方法均等同或修改采用ISO标准。

表1 ISO 4658:1999引用标准情况Table 1 Quoted standard of ISO 4658:1999

1.2 ISO 4658:1999试验配方中橡胶配合剂技术要求研究

评价NBR橡胶配合剂有氧化锌、硫黄、硬脂酸、炭黑、TBBS共5种。

1.2.1 氧化锌

氧化锌在橡胶中主要作用为硫化活性剂，可促进橡胶交联密度的提高，以获得良好的物理机械性能，使橡胶具有的耐磨性，耐撕裂性和弹性。ISO 4658∶1999推荐的氧化锌技术要求见表2。GB/T 3185－1992氧化锌(间接法)技术要求见表3。

从表2-表3看出，表3中GB/T 3185-1992中BA01-05（Ι型）优级品能满足 ISO 4658∶1999 要求。

表2 ISO 9298:1995氧化锌技术要求 B1a典型值Table 2 Specification of zinc oxide in ISO 9298:1995 typical value of B1a

1.2.2 硫磺

由于硫黄与 NBR的相容性差，难分散，经MgCO3特殊处理的包覆硫磺与普通硫磺相比较，包覆硫磺能提高在橡胶中的分散性，并减少硫磺自身的结团现象，因此在混炼过程中可达到最大化的分散效果，也可减少在加工过程中的粉尘飞扬，保护环境，保护操作人员。ISO 4658∶1999的程序 1和ASTM D3187开炼法均要求使用经MgCO3特殊处理的包覆硫磺。到目前为止没检索到国内 2%MgCO3包覆硫磺的生产单位，但可从国外购买到。

表3 GB/T 3185－1992氧化锌(间接法)技术要求Table 3 Specification of zinc oxide in GB/T 3185－1992

ISO 4658∶1999推荐的硫磺技术要求符合 ISO 8332∶1997规定，技术要求见表4、表5。我国HG/T 2525-2011橡胶用不溶性硫磺技术要求见表6。

表4 ISO 8332:1997 可溶性硫磺（菱形）技术要求Table 4 Specification of dissolvable sulfur in ISO 8332:1997

表5 ISO 8332:1997不可溶解硫磺（无定形）技术要求Table 5 Specification of non-dissolvable sulfur in ISO 8332:1997

续表5

表6 HG/T 2525-2011 橡胶用不溶性硫磺技术要求Table 6 Specification of non-dissolvable sulfur in HG/T 2525-2011

从表4-表6得出， HG/T 2525-2011非充油型IS 90不可溶性硫磺可代替 8332∶1997不可溶性硫磺。

1.2.3 硬脂酸

在橡胶加混炼过程中，硬脂酸具有软化、增塑和润滑剂作用，有利于炭黑和氧化锌的充分扩散。

C18含量：有认为要用较高含量的；也有认为可使用普通级别的。

碘值：碘值越低越好。

酸值：硬脂酸的酸值应控制在相应的合理的范围内，酸值波动范围应越小越好。

ISO4658∶1999推荐的硬脂酸技术要求符合 ISO 8312∶1999 规定，对比 ISO 8312∶1999 和 GB 9103－2013对硬脂酸的技术要求，GB 9103－2013橡塑级硬脂酸达不到 ISO 8312∶1999的规定，GB 9103－2013中1850型硬脂酸、1865型硬脂酸一般用于化妆品、食品，可作为评价橡胶质量的标准物，建议使用GB 9103－2013中1840型硬脂酸或质量相当的分析纯试剂。

1.2.4 炭黑

应使用通用的工业参比炭黑（现为 ASTM IRB8#）或者等同的国家或国际标准参比炭黑。1.2.5 N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)

TBBS，粉未状。按GB/T 21184—2007其最初不溶物含量应小于0.3%。