氢化丁腈橡胶的研究进展

氢化丁腈橡胶的研究进展

邓磊高材0904 200921100

摘要：简要介绍了氢化丁腈橡胶(HNBR)的发展概况、化学结构，优异性能和生产工艺,针对不同配方所具有的材料性能特点,重点阐述了基于不同性能要求的氢化丁腈橡胶的配方选择。与其它弹性体相比,氢化丁腈橡胶在耐油、耐老化等性能上均表现出不同程度的优越性,具有优良综合性能。白20世纪90年代以来,氢化丁腈橡胶在汽车、油田、军工等机械工业领域和市场逐步得到广泛应用，对其用途作了简要介绍和展望。

关键词：氢化丁腈橡胶性能运用进展市场

氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种高饱和的腈类弹性体，是将丁腈橡胶(NBR)链段上的丁二烯单元进行有选择的加氢制得的。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高温、耐氧化、耐臭氧、耐化学品性能，高腈HNBR的低温柔韧性更好。HNBR的工艺性能与NBR相似，易混炼，存放稳定性好，操作安全。主要用于汽车油封、燃油系统部件、汽车传动带、钻井保持箱和泥浆用活塞、印刷和纺织用胶辊，坦克带衬垫，航天航空用密封件，空调密封制品，减震材料等领域。

1.HNBR的结构和性能关系

NBR氢化改性是在催化剂催化下，将其丁二烯单元进行选择性加氢。乳液聚合得到的NBR含有大量1，4链节和少量1，2镟节，在选择加氢时，1，2一链节往往优先1，4璇节加氢。如碘值约为300的NBR选择性加氢至碘值70左右时，1，2谎节的双键全部氢化，此时仅存1，4璇节双键，腈基未被还原。HNBR分子链中主要包括：丙烯腈单元，提供优异的耐油性能和高拉伸强度；氢化了的丁二烯单元，类似于EPR(乙丙橡胶)链段，提供良好的耐热、耐老化和低温性能；少量含有双键的丁二烯单元，提供交联所需的不饱和键。

分子结构中，一CH，一CH—CH—CHz一结构的含量取决于加氢产物的氢化程度，氢化度越高，其含量越低。

2.HNBR的生产技术进展

HNBR的制备方法主要有三种：乙烯一丙烯腈共聚法、HNBR溶液加氢法和NBR乳液加氢法。目前，工业上HNBR的生产一般采用NBR的溶液加氢法，但这种方法的溶剂消耗量大，要使用贵重金属盐类催化剂，因此，有待于革新。

由于乙烯和丙烯腈共聚的反应条件苛刻，制品性能差，这种直接共聚法与另一种NBR乳液加氢法都处于试验阶段。

3.国内目前研发进展及行业现状

国内有许多厂家涉足HNBR领域。1992年，北京化工大学同台湾南帝化学工业股份公司合作率先开展NBR的加氢催化剂和加氢工艺的研究；随后，

中国石油兰州化工研究中心、吉林化工研究中心也相继开始HNBR的研究工作。

在丁腈橡胶氢化技术研究中，国内虽然有中国石油兰州化工研究中心、云南省教育科学研究院等单位对溶液法丁腈橡胶氢化技术以及偶氨法常压氢化丁腈胶乳制取氢化丁腈橡胶等进行了研究，但主要还是集中在对新型廉价催化剂的开发和昂贵催化剂的再利用上。在这方面，北京化工大学的研究取得了一定进展，周淑芹等人开发的Rh—Ru双金属单配体催化剂，其加氢率达98％以上，且活性高、选择性高，价格低，并且有在工业上易实施的工艺条件。

在此基础上，他们还开发出了一种新型的铑钌双金属双配体加氢催化剂用于NBR加氢，具有高活性、良好的选择性而且成本较低。人们还对NBR加氢具有非常高的活性的铱型均相配位催化剂进行了探索性研究。此外，中国石油吉林化工研究中心采用乙酸钯均相络合催化剂高压氢化反应方法研制过氢化丁腈橡胶，小试产品基本达到国际水平。在HNBR制备过程中广泛使用的均相配位加氢催化体系中的铑催化剂活性和选择性高，氢化率最低为95％，但铑回收率低，且铑资源紧张，价格昂对，使HNBR成本相对较高，大规模生产应回收利用，因此铑等贵金属催化剂的分离回收和循环利用成为HNBR研究的另一个热点。有资料介绍，三氨基硅烷可吸收HNBR中8l％的残留铑。近年来，水溶性两相催化剂加氢和加氢甲酰化技术的研究，正是着眼于贵金属催化剂的回收利用。

4.HNBR存在的问题和优势

HNBR耐油性能优异，但因生产工艺技术复杂，催化剂来源有限且价格昂贵，严重制约了其快速发展。寻找和开发出价廉易得的丁腈橡胶加氢催化剂是当今国内HNBR行业急需解决的问题。由于HN—BR生产技术难度大，不仅生产受到限制，而且新产品开发也不能与国外相比。由于HNBR在性能上具有独特优势，我国对HNBR的应用研究相对较多。首先是对HNBR取代氟橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等在汽车工业、油田机械工业等领域中的应用进行了广泛的研究。由丁腈橡胶材料制作的油封、燃油管等部件也正在被HNBR取代；

由NBR／CR材料制造的动力转向软管，也正在开始使用HN．BR／CSM材料制造。同时对HNBR与塑料(PVC、PE)、橡胶(EPDM、聚降冰片烯橡胶)等多种高分子共聚物共混改性也有较深入的研究，这些特殊领域的特殊需求及研究在一定程度上将加快我国HNBR的发展。随着汽车工业、石油工业、电缆工业、核工业等领域对优异的耐油和耐高温性能的橡胶材料需求提高，HNBR将得到越来越广泛的应用。目前由于HNBR生产工艺复杂价格较昂贵在很大程度上阻碍了它的推广应用。因此研制新型生产工艺路线降低生产成本开发高性能共混改性材料将是HNBR 研究领域中的重要方向。

结论与展望：

HNBR是集高技术、高利润于一身的新型弹性体，在汽车制造、油田开采等应用领域内市场潜力巨大，对这一高附加值产品国外已加大了开发及生产力度。从国内未来几年的汽车、油田等重要领域需求

情况看，目前的生产能力不能满足市场需求，每年约有70t的市场缺口，建议现有HNBR生产装置和技术的厂家应以降低生产成本为突破口，继续完善HNBR现有技术，提高产品质量，并注重开发工艺简单、原材料成本低的新技术，使HNBR的性价比更合理，再适时扩大生产能力，满足市场需求。

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