试论丁晴橡胶性能及加工工艺

田伟波

摘 要：丁腈橡胶（NBR ）是一种由丁二烯和丙烯腈共聚而成的特种橡胶，丁腈橡胶根据结构组成、丙烯酸酯含量、门尼黏度以及应用范围等进行分类。其中根据应用范围可分为通用型和特种丁腈橡胶。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐套管、软包装、油垫圈、垫片、软胶管等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。

关键词：丁晴橡胶；性能；加工；工艺

1 丁晴橡胶主要性能

1.1耐油性

其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶。丁二稀单体可共聚成顺式、反式和1，2-焼基三种不同的链结构。典型的NBR结构中反式占约78%。由于NBR分子链结构中含有氰基，耐油性（如耐矿物油、液体燃料、动植物油和溶剂）优于天然橡胶、氯丁橡胶和丁苯橡胶。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性则相应下降。有效利用这些特性可以使之满足各种用途。在通用胶中，NBR橡胶耐苯、石油基油类及非极性溶剂的性能远优于NR、SBR、IIR等非极性胶，也优于极性的CR。

1.2 耐热性

耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，具有中下等的耐热性，可在100℃、120℃下可连续使用40天，在150℃仅能使用3天。丁腈橡胶耐温60度，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60℃（或更低的温度）至+250℃（或更高的温度）下长期使用。特殊配方可达到的温度范围-50℃ ～ 150℃。在191℃油中浸泡70h仍有屈挠性能。

1.3 耐磨性强

丁腈橡胶比天然橡胶的耐磨性要高30%～45%，耐高温性能较天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等都强。随着ACN含量的增加NBR的极性增强，链柔顺性降低，链间相互作用力增大，分子链内双键含量降低，饱和程度增加，由此也造成了一系列性能的变化，其耐磨耗性提高。

1.4 抗静电性能

丁腈橡胶的体积电阻率为109-1010Ω·cm，等于或低于半导体材料体积电阻率1010Ω·cm这一临界限制。因此，丁腈橡胶是一种半导体材料。在通用橡胶中是唯一可利用这一点可以制作抗静电的橡胶制品。

1.5 黏度高

胶黏度比一般橡胶高出一倍，丁腈橡胶-26和丁腈橡胶-40门尼粘度为90～120。橡胶加工能耗一般与生胶的黏度成正比，丁腈橡胶混炼生热较大，与异橡胶与丁苯橡胶不同，该种橡胶在温度和高机械应力作用下，往往产生结构化作用，因此在升温和延长加工时间的条件下，会导致黏度增大。

2 丁晴橡胶加工工艺

2.1 开炼

用开炼机混炼天然橡胶时，辊温一般在50℃-60℃之间，前辊较后辊高5℃，用密炼机时多采用一段混炼法。排胶温度要低于150℃。丁腈橡胶的混炼比较困难：粉剂分散不均匀、包辊不易，胶料生热也较大，所以需要低温混炼，并注意加料顺序和容量。其中，不易分散的、溶解度较小的粉剂 （如硫黄、氧化锌） 混炼时应先加，否则会影响胶料的物理性能。生胶不易包辊，包辊后加了粉料，又会第二次脱辊。由于生胶内聚力大，粉料不易混入。混料时间长，比天然橡胶长1倍左右。发热量大，胶温容易升高。根据这些特点，丁腈橡胶混炼时应保持40～45的辊温.装胶容量应为普通合成胶的70～80%。丁腈橡胶因分子量分布较窄，极性大，分子链柔性差，以及本身特定的化学结构，使之加工性能较差。表现为塑炼效果低，混炼操作较困难，混炼加工中生热高，压延、压出的收缩率和膨胀率大，成型时自粘性较差，硫化速度慢等。

2.2 密炼

采用密炼机混炼丁腈橡胶胶料，可提高生产效率，改善操作条件，混炼胶质量良好，丁腈橡胶的密炼必须严格控制温度，充分保持冷却，使排胶温度不超过130℃。用密炼机混炼时，容量可增加10%，辊温也可稍高，以利于配合剂分散。丁腈橡胶可塑度小，韧性大，而且塑炼时生热大，因此，通常在开炼机上采用低温（辊温40℃以下），小辊距（约1mm），低容量（为天然橡胶的70%）以及分段塑炼，这样可收到较好效果。碳黑含量大或采用高结构细粒子炭黑时，必须采用两段混炼才能分散均匀，也可采用逆混法混炼。如果温度过低，容量过小，易出现压散现象，生胶应预先塑炼，门泥黏度应在75以下，以利于配合剂分散和减少能耗，硬脂酸在密炼中加入有利于配合剂，特别是碳黑等的湿润和分散。再次投料工艺简易可行。丁腈橡胶特有的降低胶料温度的工艺措施是在密炼机中同时加入软化剂和碳黑，它可减慢结构化过程，并延长焦烧时间一倍但配合剂分散度稍有降低，当碳黑用量高于80份时，应分3次加入，可降低结构化程度，并改善胶料性能。丁腈橡胶混炼时的发热量大，配合剂难分散。故在开炼机上混炼时应采取低温、小容量、小辊距、慢加料的操作方法。硫黄在丁腈橡胶中溶解度小，分散苦难，故常在混炼开始时加入，而促进剂最后加入。酯类软化剂用量大是，可与粉料交替加入。

3 结束语

总之，丁腈橡胶中具有非常好的耐油性、耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。

参考文献：

[1]姚兴芳，范时军，张世锋.丁腈橡胶增韧环氧树脂研究进展[J].热固性树脂，2009（03）.

[2]王作齡.丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶（二）[J].世界橡胶工业，2005（10）.

[3]李晓强，唐斌.软丁腈橡胶的性能及其配合技术[J].特种橡胶制品，2004（02）.