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丁腈橡胶(NBR),是由丙烯腈与丁二烯单体聚合而成的共聚物,主要采用低温乳液聚合法生产,耐油性极好,耐磨性较高,耐热性较好,粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差,绝缘性能低劣,弹性稍低。 丁腈橡胶主要用于制造耐油橡胶制品。丁腈橡胶中丙烯腈含量(%)有42~46、36~41、31~35、25~30、18~24等五种。丙烯腈含量越多,耐油性越好,但耐寒性则相应下降。它可以在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外,它还具有良好的耐水性、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。  

中文名:丁腈橡胶

外文名:Nitrile Butadiene Rubber(NBR)

成 分:丁二烯丙烯腈的共聚物

制作方法:低温乳液聚合法

性能

NBR具有优异的耐油性。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丁苯橡胶。与其他橡胶相比NBR有更宽域的使用温度,它的长期使用温度为120℃,同时NBR具有良好的耐低温性能,最低玻璃化温度可达-55℃。

NBR耐化学稳定性好,加工性能良好,随着其结构中的丙烯腈含量其相对密度增大,硫化速度加快,拉伸强度性能提高,但回弹性能下降,耐寒性变差。由于NBR中的氰基容易电场极化,因而介电性能下降,是半导体橡胶。NBR可以按ACN含量的高低,分为超高、高、中高、中和低丙烯腈5类。生产方式分连续和间歇聚合法两种。连续聚合法通常用于少品种和大生产量生产,消耗低。间歇聚合法适用于多品种和小批量生产,工程建设消耗高。

丁腈橡胶虽然具有优良的物理机械性和加工性能,但长期在在酸性汽油和高温(150℃)环境中使用性能不如氟橡胶和丙烯酸酯橡胶,为此开发出性能优异的氢化丁腈橡胶(HNBR)。此外,还开发了具有极超耐寒性和高纯度丁腈橡胶及羧基丁腈橡胶(XNBR)等。

NBR性能

基本性能

丁腈橡胶是浅褐色的弹性体,分子量为70万左右,由于强极性CN基团,所以对脂肪烃油类和汽油具有极好的稳定性。并且根据ACN含觉不同划分:

极高两煤腈橡胶:ACN含量43%以上

高丙稀腈橡胶:ACN含量36%-42%

中高丙炼腊橡胶:ACM含量31 %-35%

中两稀腈橡胶:ACN含量25%-30%

低丙稀腈橡胶:ACN含量24%以下

一般性能

丁腈橡胶耐热性较好,它的耐热性比天然橡胶和丁苯橡胶好,长期使用温度可达100摄氏度,120℃可以用40天。

  1. 耐臭氧能力比CR差,比NR好。
  2. 通过补强赋予橡胶较好的物理力学性能和耐磨性。
  3. 当丁腈橡胶丙烯腈含量为39%时,气密性同IIR橡胶相当,气密性较好。
  4. 低温柔性一般。
  5. 抗静电性能优良。
  6. 使用极性脂类增塑效果较好。
  7. 与极性物质有较好的相容性,如PVC、醇酸树脂、尼龙。
  8. 自粘性较低,混炼过程生热量较大。

优异的耐油性

丁腈橡胶是耐油性、物理机械性能耐化学药品性等综合性能的优秀中,最具代表性的橡胶之一,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,但丁腈橡胶的极性溶剂和耐极性油的性能不够好。

ACN含量对性能的影响

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,其耐油性、气密性和耐磨耗性提高,而加工性和耐寒性下降。[1]  

主要用途

NBR因其耐油性和物理机械性能优异,广泛应用于制造各种耐油像胶制品,如O型圈、垫圈、软管以及燃料箱衬胶、印刷滚筒、油罐衬里、绝缘地面塾板耐油鞋底、硬橡胶零件、织物涂层管螺纹保护层、泵的叶轮以及电线包皮、胶粘剂、食品包装用薄膜、橡胶手套等领域。2014年,世界上生产NBR的国家有30多个,最大的消费领域是生产耐油胶管制品和阻燃运输带,消费量约占NBR总消费量的53%。采用尼龙夹层和氯化丁基橡胶做内外层结构,可生产能防止氟利昂气体渗出的新型胶管。釆用HNBR为内层胶,尼龙66为补强层,釆用CSM作为外展制成的汽车。动力转向性好,在12℃下可以承受脉冲次数400万次。此外丁腈橡胶还是汽车旭无级变速胶带、汽车和飞机燃料等理想材料。我国丁腈橡胶主要用于军工、汽车、航空工业,以油箱等耐油零部件为主,也用于密封件类、传动带类、软管及塑料改性材料等方面。用量在逐年增加。几乎所存的胶管厂和杂品厂都或多或少的使用NBR。丁腈橡胶第二大应用领域是密封橡胶制品,广泛用于航天器件变压器液化石油气管道等方面,其中汽车用密封件约占密封件胶制品总消货量的50%。我国每年用于电线电缆制品的丁腈橡胶约为1000t。利用动态硫化技术和增容技术可制得 NBR/PP、NBR/PS、NBR/PVC > NBR/PA、NBR/ACR、NBR/CSM、NBR/EPDM、NBR/BR等新型合金材料,具有较好的市场前景。NBR还应用于制耐油胶板、印刷胶辊、煤矿阻燃液压胶管、油罐油箱、盛油容器、耐油胶鞋等。

国外主要用于航空、汽车、印刷、纺织和机械制造业等。由于NBR改性品种的发展,扩大了丁腈橡胶的应用前景。归纳起来主要有:制造燃料油管、油脂布油封、加油管、耐油橡胶零部件及与油接触的各种制品等。丁腈橡胶与PVC、醋酸树脂等具有良好的相容性,所以常常与树脂共混进行材料的改性。常使用PVC来改进加工性能和耐冲击性能,使用酚醛树脂来获得可饶性材料,制造沥青混合后的流动性材料。

丁腈橡胶主要用于制作耐油制品,如耐油管、胶带、橡胶膜和大型油囊等,常用于制作各类耐油模压制品,如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门波纹管、胶管、密封件发泡等,也用于制作胶板和耐磨零件。

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参考文献