高饱和丁腈橡胶—HNBR （二）
一、高饱和丁腈橡胶加工与配合
配合：硫黄促进剂硫化体系和有机过氧化物硫化体系均可采用。碘值高的（即剩余不饱和度高）可采用硫黄促进剂硫化体系，不饱和度低的应采用有机过氧化物硫化体系。过氧化物硫化的胶料耐热性更好。
高饱和丁腈橡胶含有少量双键，可用硫黄硫化，也可用过氧化物硫化。硫化速度和硫化要求类似于三元乙丙橡胶。
用硫黄硫化时，可能出现喷霜现象。最好用过氧化物硫化。常用的过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙苯。补强填充剂、防老剂以及增塑剂的选择及用量，与丙烯腈含量为40%的丁腈橡胶基本相同。
报价：HNBR胶料价格较高，再加上我们公司配方中所用的硫化体系均为过氧化物硫化，所以料价较高。
加工：氢化丁腈橡胶加工与配合除硫化体系外，与丁腈橡胶基本相同，容易加工。混炼机或开炼机都可以进行。由于氢化丁腈橡胶本身丙稀腈含量很高,门尼粘度较高不利于各种配合剂的混入！所以必须塑炼。
氢化丁腈橡胶混炼加工时，生热较大，容易产生结构化现象，不利于配合剂的混入，所以要低温混炼。宜采用低转速、小滚距、低速比和分批投料的方法混炼。
在密炼机中，宜采用低转速，较低温度混炼，严格控制卸料温度。排胶温度不超过130 OC，胶料不适宜长时间混炼。
随氢化度的提高，胶料的门尼粘度有所增加，强伸性能变化不大，但压缩永久变形却随之增大。
将含丙烯腈34%、门尼粘度（ML4，100 OC）范围为20~140的几种丁腈橡胶都加氢至氢化度99.5%。
报价要点：
高饱和丁腈硫化胶比氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶具有优异的耐油性能，而耐热性能介于氯磺化聚乙烯、氯醚橡胶和三元乙丙橡胶之间，优于普通丁腈橡胶（约高40 OC）；低温性能优于丙烯酸酯橡胶。耐胺性和耐蒸汽性优于氟橡胶，与三元乙丙橡胶相似；压缩永久变形性接近乙丙橡胶；压出性能优于氟橡胶。
二、补强和填充体系
- 碳黑
氢化丁腈橡胶属于拉伸结晶性聚合体，为了得到更好的物理机械性能，填充一定量的补强和填充剂是必要的。一般槽法碳黑用量为50份，高耐磨炉黑用量为50-60份，半补强炉黑用量为60-100份。
碳黑的加入可提高氢化丁腈橡胶的拉伸强度，定伸应力，硬度和耐磨性，并可减少压出膨胀，提高胶料的门尼粘度和定伸应力。
- 拉伸强度 粒径愈小，拉伸强度越大。炭黑用量增加到40-50PHR时，拉伸强度最大。
- 定神应力 与粒径关系不大。结构越高，定神越大。
- 伸长率 与粒径关系不大。结构越高，伸长率越小。炭黑用量增加会降低伸长率。
- 硬度 粒径愈小或结构愈高，硬度增高。炭黑用量增加，硬度增高。
- 磨耗 粒径越小，结构越高，磨耗性能越好。炭黑用量增加，磨耗性能提高。
- 屈挠性能 粒径越小，结构越高，越容易产生龟裂。低结构半补强炉黑和高结构半补强炉黑填充的橡胶具有好的性能。炭黑用量增加，容易产生龟裂。
- 生热性能 粒径越小或结构越高，生热就越高低结构半补强炉黑高结构半补强炉黑通用炉黑和高定
伸炉黑补强橡胶的生热小。炭黑用量增加则生热增高。
（8） 回弹性 粒径越小，回弹性越差。回弹性与结构无关。通用炉黑低结构半补强炉黑和高结构半补强炉黑补强橡胶性好。炭黑用量增加，则回弹性能下降。
报价：对于抗张要求高的，或耐磨性好的，产生的问题是料价比较高。
- 白色填充剂
白烟是在白色填料中补强效果最好的，白烟的加入可提高氢化丁腈橡胶的拉伸强度，定伸应力，硬度等物理机械性能，但由于白烟会使胶料硬化，并且混入较困难，在制程容易发生由于分散不良导致的种种异常，并且还会使胶料的流动性变差，为了改善胶料的流动性与分散性，设计配方时要加入适当的分散助剂与流动助剂。
P4及硅酸盐系列填料，能给以混炼胶很好的定伸强度与补强效果，但伸长较差。
报价：对于有色配方，由于制程的难管控性，所以不良率要适当估高。
2、增塑剂
氢化丁腈橡胶常用的软化剂为DOP,DOS,DOA等，用于氢化丁腈橡胶经常应用的场合为耐高温环境以及材质本身的容油量，所以软化剂的用量经常为5-10份。
其中若对耐寒性有要求时，经常用耐寒效果较佳的DOS与DOA。
由于软化剂用量较少，胶料流动性较差，所以为了保证制造加工性，在设计配方时要加入适当的流动助剂。
报价：由于软化剂用量少和胶料对填充剂润湿性的限制，导致胶料中填充剂用量较少，所以报价时，料价相对较高。
三、 HNBR的配合
HNBR对补强剂和增塑剂用量的响应程度几乎与NBR相同，只是HNBR达到的物理机械性能要高些。炭黑多采用快压出等炉法炭黑，增塑剂用量与HNBR对增塑剂的最大吸收能力有关（如表4），一般为其最大吸收能力的50%～60%
表4 HNBR中增塑剂的最大吸收量
|
增塑剂 |
HNBR (ACN36%) |
HNBR (ACN44%) |
Fedor、s溶解度参数 |
|
增塑剂DMP 增塑剂DEP 增塑剂DBP 增塑剂DOP 增塑剂DIDP 增塑剂DOA 增塑剂DOS 增塑剂TOP 增塑剂TCP 增塑剂DBEEA 氯化石蜡 |
235 254 246 105 58 36 20 27 215 50 17 |
285 271 213 28 12 11 4 4 188 33 4 |
10.90 10.54 10.07 9.47 9.34 8.91 8.79 8.10 10.23 9.43 11.67 |
|
氢化度在96%以下的HNBR可以用硫黄或过氧化物硫化，完全氢化的HNBR只能用过氧化物、树酯或高能辐射进行硫化（交联）。硫黄硫化比过氧化物硫化具有更高的拉伸强度、伸长率、撕裂强度和更好的动态性能，以及与织物或金属骨架材料更高的粘合性。用过氧化物硫化，压缩永久变形低得多并极大地提高了HNBR的耐热性能。 HNBR硫黄硫化一般采用低硫高促（SEV）或硫黄给予体（EV）硫化体系。过氧化物用量为5～15份，再加1～20份助交联剂如TAC、TAIC或N,N‘-间苯撑双马来酰胺等。 四、材料的选用 材料的选用 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
五、应用
由于氢化丁腈橡胶具有前述的独特性能，因此广用于油田工业、汽车工业、飞机制造业和建筑工业等领域的制品，如制造钻井管、钻井管保护层、井口密封、蓄压器、汽车燃料和润滑系统、发动机使用的垫圈，O型环、密封件等。
