NBR/HNBR共混耐热性能的研究

朱丽容

摘 要：为了提升NBR的耐热性能，拓宽NBR在高温下使用范围，选择NBR与HNBR共混并用，并对共混胶的硫化体系、NBR的型号和共混比例选择等进行实验分析研究。结果表明过氧化物DCP/TAIC硫化体系对共混胶耐热性能有明显提高；1051或4970C型号NBR与2010型号HNBR共混胶耐热性能较好；NBR/HNBR共混比例对共混胶耐热性有明显影响，HNBR共混比例达到40phr以上，可有效提高共混胶的耐热性能。

关键词：NBR HNBR 共混 耐热

氢化丁腈橡胶（HNBR）由于分子链上含有腈基（-CN），又饱和度高，所以是具有高耐热、耐油和耐化学药品性能的一种特种橡胶[1-4]。但由于HNBR生产工艺复杂，使其价格昂贵。丁腈橡胶（NBR）是一种通用的耐油特种橡胶[5-7]，其生产成本远低于HNBR，但其含双键多，饱和度低，其耐热性不及于HNBR，影响其应用范围。由HNBR和NBR相似度极高，共混易相容[2]，因此将NBR和HNBR共混研究可以拓宽NBR耐热性能使用范围，即得到较高的耐热性、耐油性特种胶，同时也降低了经济成本[8-11]。

1实验部分

1.1主要原材料

丁腈橡胶N237，含腈其（-CN）34% ，日本合成橡胶株式社；丁腈橡胶4970C，加拿大krynac公司；丁腈橡胶1051，含腈其（-CN）41%，台湾南帝化学公司；氢化丁腈橡胶2010，含腈其（-CN）36%，氢化饱和度96%，日本瑞翁；其他原材料属于常用配合剂。

1.2基本配方（phr，下同）

共混胶配方：

共混胶，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；硫化体系变量。

HNBR配方：

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

1.3样品制备

在XSK-160型开炼机上混炼，按一般橡胶混炼工艺先将两种胶共混塑炼混合制成母炼胶，再根据西方要求加入各种配和剂，然后用盘式硫化仪测定胶料在160度下的硫化特性，在平板硫化机上硫化，再在烤箱中进行二次硫化，硫化后取出试样裁样。

1.4性能测试

拉伸应力应变性能：按GB528-1998标准测试，I型试样，拉伸速度为500mm/min；硬度（Shore A），按GB527-1998标准测试；热空气老化按GB/T3512-1999测试，如无特别说明，老化条件为170℃×70h.

2结果讨论

2.1硫化体系的选择

HNBR含有少量的双键，可以用硫黄或过氧化物硫化交联。NBR通用硫黄硫化，为了提高其耐热性，也可用过氧化物硫化交联[7]。因NBR与HNBR共混胶中有相类似的活性点，能产生共交联，从而可获得良好力学性能和耐热性能。由于NBR与HNBR双键饱和度不同，硫化速度会有明显差别，因此要选合适的硫化体系，并进行二次硫化，从而使两者能得到充分硫化交联。表1列出不同硫化体系对共混胶的性能影响。

从表1可以看出，单用硫磺硫化，生成-C-S-C-键，有良好的力学性能，但耐热性能较差。并用硫磺和过氧化物硫化，共混胶硫化交联程度高，耐热性比单用硫磺硫化好。单用过氧化物硫化，由于全部生成了刚性-C-C-键，从而共混力学性能较好，耐热性能最佳。为了探讨共混胶的耐热性，因此选择DCP/TAIC作为后面实验硫化体系。

2.2共混胶NBR品种的选择

NBR是一种特种橡胶，有多种型号。本研究采用三种不同型号的NBR和2010型号的HNBR共混，研究不同型号对共混胶的耐热性能和力学性能和耐热性能的影响。

从表2和表3中可以看出，选择不同型号的NBR与HNBR共混对共混胶的力学性能和耐热耐老化性能都有一定的影响。共混胶的力学性能都较佳，其中4970C和1051型号的NBR共混2010型号HNBR耐热耐老化性能较佳，但1051并用2010实验共混过程中出现粘辊现象，加工工艺不佳，不利于生产应用。

2.3共混比例对共混胶性能的影响

共混胶的共混比例对共混胶的性能和经济价值都有非常重要的影响。从表4可以看出，共混胶随着HNBR量比例的增加，其拉伸强度和耐热性能都有所提高。HNBR量达到40phr以上的共混胶耐热性会有明显提升。在实际生产应用中，可兼顾产品的性能要求和经济价值，进行确定共混比例，从而拓宽NBR使用范围。

3结论

本文主要研究以NBR与HNBR共混胶，降低共混胶双键的含量，选择合适的硫化体系、NBR型号和共混比例，可达到兼顾耐热性能和经济价值的NBR/HNBR共混胶。实验结果主要有以下结论

1.DCP/TAIC过氧化物硫化体系对NBR/HNBR耐热性能有明显提高，可有效拓宽NBR耐热使用范围。

2.NBR的型号对NBR/HNBR共混胶力学性能都比较好，其中4970C或1051型号NBR对共混胶耐热性能是有明显的提高。

3.NBR/HNBR共混比例对共混胶耐热性能有明显影响，HNBR共混比例达到40phr以上，可有效提高共混胶的耐热性能。可兼顾产品的性能和经济价值，优选共混比例。

参考文献：

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[6]雷昌纯.HNBR/NBR共混物性能研究[J].特种橡胶制品.1999-20（3）：16-20

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

[11]郭建维 .高性能氢化丁腈橡胶的研究与应用[ J] .化工进展，2001， 20（8）：31-34.

课题基金：集美大学诚毅学院青年科研基金项目，编号CK17008