高饱和丁腈橡胶—HNBR文档

高饱和丁腈橡胶—HNBR

（一）

氢化丁腈橡胶（HNBR）也叫做高饱和丁腈橡胶与传统的丁腈橡胶（NBR）相比，其分子结构中含有少量或不含碳碳双键（C=C），它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能，而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等，是目前最具发展潜力的橡胶品种之一，在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶，已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。尤其是汽车用传动带，已占其用量的50%以上。

一、氢化丁腈橡胶（Hydrogenated nitrile rubber）

氢化丁腈橡胶因烃链上的不饱和双键被氢化还原成饱和键，故也称高饱和丁腈橡胶，代号HNBR或HSN。二、历史

HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产，商品名为Therban；日本Zeon公司也在同年建厂生产，商品名为Zetpol；随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产，商品名为Tornac（被Bayer兼并，已无此牌号）；我国兰化公司于1999年开发成功，牌号：LH-9901、LH9902。目前，世界HNBR总生产能力约7 500t/a，其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]。

三、制造方法：

氢化丁腈橡胶制法有三：即乳液加氢化、丙烯腈-乙烯共聚法和丁腈橡胶乳液加氢法三种。前两法尚在试验阶段，后一种制法已实现工业化。丁腈橡胶乳液加氢法就是将制成的丁腈橡胶溶解，然后进行催化加氢而制得。目前多致力于乳液催化加氢技术。

四、品种牌号

国外生产氢化丁腈橡胶的厂家有日本瑞翁公司，德国Bayer公司和加拿大Polysar公司三家。瑞翁公司牌号Zetpol HSN后缀以四位数字，前两位数字表示丙烯腈含量，10和20分别表示高和中高丙烯腈含；后两位数字表示碘值或不饱和度，10或20分别表示饱和度为95%和90%，数字后的字母L表示门尼粘度值低。Bayer公司牌号Therban HNBR后缀以四位数字，前两位表示—CN侧基含量，17，19，22分别表示—CN侧基含量为17%、19%、22%，相对应的丙烯腈含量为34%，38%和40%。Polyser公司牌号Tornac后记以字母A、B、C分别表示饱和度为99.5%\98%和95%，后缀四位数字，前两位数字，前两位数字表示丙烯腈含量，后两位数字表示门尼粘度。各主要品种牌号见表如下：

氢化丁腈橡胶主要品种牌号

①括号内百分数为饱和度

②为饱和度

五、基本性能

高饱和丁腈橡胶的性能取决于氢化度，换言之，取决于剩余的未氢化1.4链段含量。

丙烯腈含量不同的丁腈橡胶具有不同的玻璃化温度。普通丁腈橡胶的玻璃化温度范围大致为-65~-15O C；随氢化度的提高，玻璃化温度范围变窄，大致为-45~15 O C。

丁腈橡胶为非结晶性橡胶，氢化后成为拉伸结晶性橡胶。

氢化丁腈橡胶，虽然仍含有少量双键，但其氧化稳定性比丁腈橡胶高1000倍。热降解温度（在氮气和空气中）随氢化度的提高而提高，大约比未氢化丁腈橡胶高30~40 O C。试验表明，氢化度大于80%，耐热老化性能显著改善，压缩永久变形明显变小，耐臭氧性提高。

根据制品性能的要求，可以选用不同丙烯腈含量的丁腈橡胶和决定其氢化度，从而为扩大丁腈橡胶用途和改善制品性能提供了可能性。

HNBR通过配方调节，其性能可在较大范围内变化，其典型性能如表2所示，其拉伸强度比CR、NBR高，而ZSC 甚至达到PU的水平；HNBR的耐热空气老化性优异，并与其饱和度有关，饱和度越高耐热越好。HNBR在150℃×42d 的老化条件下扯断伸长率仍然保持50%，拉伸强度实际上未变化、硬度（邵尔A）只增加11°。特别是，不象其它橡胶，温度对NHBR的硬度和模量影响不大，这一点非常重要，汽车同步带要求在一定的温度和速度范围内，带应保持初始张力下的形状，以防带与带轮产生“时间滞后（Time lag）”现象。HNBR的长期动态性能稳定，试验表明，给定使用寿命为1000h时，各耐油橡胶的使用温度如表3所示。

HNBR还具有良好的耐臭氧、耐天候老化、耐化学品性能，并具很好的压缩永久变形性能和溶胀性能。HNBR动态性能优异，如图2，其裂口增长明显低与CR。HNBR耐磨性能优越，这是由于HNBR具有非常高的拉伸积，而拉伸

积与耐磨指数正比，因此HNBR是优良的耐磨橡胶材料。

报价要点：

表2 HNBR硫化胶的代表性能

表3 在给定使用寿命为1000h

各种耐油橡胶的的使用温度[6]

六、基本特性

（1）氢化丁腈橡胶虽经氢化饱和，但仍保持原丁腈橡胶的特性。具有拉伸结晶性，因而强度较高。

（2）有良好的耐热和耐臭、耐天候老化性能以及耐化学酸碱性能。

（3）良好的耐技术液体（包括含腐蚀添加物的油类）的溶胀性能。

（4）良好的机械性能，即使在温升条件下仍保持相当水平。

（5）在极有害的条件下，有显著的耐磨耗性能。

（6）硫化胶的拉伸强度比丁腈橡胶，氯丁橡胶更高，接近或高于羧基丁腈橡胶。

（7）优异的耐酸（硫化氢）环境和耐胺/油混合物性能，以及耐氧化燃料和耐润滑油性能。

（8）玻璃化温度T g随氢化程度在-15 ~ -14O C之间，脆性温度-50O C。

七、使用规范（ASTM）

ASTM DH规范

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130O C，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 O C）范围为20~140的几种丁腈橡胶都加氢至氢化度99.5%。