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泰州科德橡胶机械-捏炼机:比较系统的丁腈橡胶知识

发布时间:2018-05-31 22:37:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-捏炼机2018年5月31日讯 丁腈橡胶是丁二烯与丙烯脯两单体经乳液聚合而得的共聚物,称丁二烯-丙烯腈橡胶,简称丁腈橡胶,代号NBR。


丁腈橡胶品种牌号众多,计有300多个。丁腈橡胶的丙烯腈含量在15-50%的范围,一般多以聚合物中结合丙烯腈量多少来分类,可分为5个系列,即:


极高丙烯腈丁腈橡胶 丙烯腈含量43%以上;

高丙烯腈丁腈橡胶 丙烯腈含量36-42%;

中高丙烯腈丁腈橡胶 丙烯腈含量31-35%;

中丙烯腈丁腈橡胶 丙烯腈含量25-30%;

低丙烯腈丁腈橡胶 丙烯腈含量24%以下。

但大量作为商品供应的多为高丙烯腈、中高丙烯腈和低丙烯腈含量的三类系列品种。

按使用性能和应用范围可分为通用型丁腈橡胶和特殊型丁腈。前者指丁二烯-丙烯腈二元共聚物,用途广泛。后者则是引进第三单体的三元共聚物,如羧基丁腈橡胶、聚稳丁腈橡胶、部分交联丁腈橡胶、丁腈酯橡胶,以及氢化丁腈橡胶,丁腈橡胶与聚氯乙烯的共混物等。

从形态上业说,除固体丁腈橡胶(块状、颗粒状)外,还有粉末丁腈橡胶、液体丁腈橡胶和丁腈胶乳(包括羧基丁腈胶乳)等。

 

各国丁腈橡胶品种牌号标志和含义都有各自的规定,简介于下。

(1)我国兰化公司合成橡胶厂采用NBR与后缀四位数字表示丁腈橡胶品种牌号,前两位表示结合丙烯腈含量的低限值,第4位数字表示门尼粘度低限值的十位数字。例如:NBR1704表示结合丙烯腈含量17-20%,门尼粘度量40-65,污染型高温聚合丁腈橡胶。羧基丁腈橡胶以XNER表示。

 

(2)美国Goodrich化学公司丁腈橡胶品种牌号由商品名Hycar后缀四位数字组成。前两位数字表示丁腈橡胶的形态:10表示块状,B表示液态,14表示粉末状;第3位数字表示丁腈橡胶的加工使用性能:)表示标准型,1表示易加工型,3表示易溶解型,4表示低温聚合;第4位数字表示结合丙烯腈量:1表示高丙烯腈级,2表示中高丙烯腈级,3表示中丙烯腈级。4表示低丙烯腈级。而后两位数字为72者表示羧基丁腈橡胶。

 

(3)加拿大POLYSAR公司为KRYNAC后缀三位数字和四位数字两种组合法。前者分800和820两个系列,100和200系列表示羧基丁腈橡胶,后者前两位数字表示结合丙烯腈量,后两位数字表示门尼粘度,中间以点标开,如27.50即表示结合丙烯腈量为27%,门尼粘度为50。

(4)日本瑞翁公司有商品名Nipol后标以DN后缀三位数字和N后缀两位数字两种组合法。DN后缀的三位数中第一位数字表示结合丙烯腈量:0、1、2、3和4分别表示结合丙烯腈量为极高、高、中高、中和低5个品级,5表示聚氯乙烯共混改性的。N后缀的两位数字中第一位数字是2-4,表示结合丙烯腈量,数字大者含量低,第二位数字0表示标准型高温聚合,1表示标准型低温聚合,3表示低粘度,对金属不腐蚀型,4表示羧基丁腈橡胶,2表示压出和加工性能良好的丁腈橡胶。

 

(5)德国BAYER公司商品名PERBUNAN后缀四位数字组成,前两位数字表示结合丙烯腈量,后两位数字表示门尼粘度;后加NS则表示非污染型。

 

(6)前苏联为CKH后缀两位数字组成,数字表示结合丙烯腈量,后加M表示易加工型。

 

丁腈橡胶

【制法】

丁二烯与丙烯腈两单体在乳液中经自由基引发聚合而成的共聚物。聚合温度早期为30~50℃,即高温聚合丁腈橡胶,目前聚合温度多采用5~10℃,即低温聚合丁腈橡胶。高温丁腈橡胶作为传统品种,国内外仍有少量生产。

 

【加工与配合】

加工技术与天然橡胶、丁苯橡胶相似。高温丁腈橡胶和高门尼粘度值的丁腈橡胶须经低温塑炼,获得所要求的塑性后进行混炼。塑炼时必须低温,小辊距,小容量,并采取分段塑炼方法,动力消耗较大。低温丁腈橡胶由于凝胶含量低,容易操作,可直接进行混炼。混炼时生热大,须充分冷却辊筒。由于丁腈橡胶塑性较低,胶料收缩大,压出压延较天然橡胶困难,通常压出、压延温度宜低一点。加入部分交联丁腈橡胶或液体丁腈橡胶以取代部分正常丁腈橡胶,可改善工艺。适当配入增塑剂对工艺有帮助。

 

配合原则与天然橡胶、了苯橡胶相似,采用硫黄促进剂硫化体系,也可用低硫、无硫硫化体系或过氧化物硫化。须加补强填料,喷雾炭黑胶料工艺性能好,硫化胶的物性也好。浅色制品则多用白炭黑、硬质陶土等。其它填料则用以增容,降低成本。因含有极性的腈基,大分子间内聚能较大,因而粘度高、加工性差。加入增塑剂、软化剂可降低粘度,改善工艺性能和硫化胶的低温性能等。

 

丁腈橡胶可与天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、氯化丁基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氟橡胶等橡胶和聚氯乙烯、酚醛树脂等树脂并用,改善加工性能和使用性能,并降低成本。

【基本特性】

(1)因含有极性腈基,对非极性或弱极性的矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等有较高的稳定性。耐油性是其最大特长,丙烯腈含量愈高耐油性愈好。

(2)耐热性优于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶,可在空气中1z0c下长期使用。

(3)气密性较好,仅次于丁基橡胶。

(4)耐寒性、耐低温性较差,丙烯腈含量愈高,耐寒性愈差。

(5)因是非结晶性橡胶,生胶强度较低,须配入补强剂,提高结合丙烯腈量有助于增高强度和耐磨性,但弹性下降。

(6)丁腈橡胶的介电性能差一点,属于半导体橡胶。

(7)胶料的耐油性和永久变形的平衡,耐油性与电性能的平衡是重要的。

 

【应用范围】

主要用于制作耐油橡胶制品,广泛用于制造密封件、垫片、垫圈等模制品和压出制品,各种橡胶胶辊、耐油胶管、工业用品和粘合剂等等。

 

羧基丁腈橡胶(Carboxylated acrylonitrile hutadiene rubber, Carboxylated nitrile rubber)

 

【制法】

羧基丁腈橡胶是丁二烯、丙烯腈和有机酸(丙烯酸或甲基丙烯酸)三元共聚合而制得的。聚合物中丁二烯链段赋予弹性和耐寒性,丙烯腈链段赋予耐油性。引进羧基增加了极性,进一步提高耐油性,同时给予橡胶高强度,改进耐磨性和撕裂强度,且具有好的粘着性和耐者化性,属特种丁腈橡胶之一,以调NBR表示。采用乳液共聚合方法,聚合温度10~30C。

 


【加工与配合】

由于引进羧基,极性高,加快了硫化速度,胶料易焦烧。可以用硫黄促进剂硫化,也可用多价金属氧化物硫化。炭黑不宜加入过多,否则会增加胶料硬度和压缩永久变形。增塑剂宜选用挥发性小且不易抽出的,如聚酯类、液体丁腈橡胶等。可与聚氯乙烯或酚醛树脂并用以改进其加工性能和物理性能。

 

【基本特性】

(1)硫化速度比丁腈橡胶快,易焦烧。

(2)纯胶配合显示高的拉伸强度。

(3)硫化胶的耐热性、耐磨耗性好。

(4)与酚醛树脂相容性好。

(5)粘性好。

 

【应用范围】

主要用于胶管、密封件、垫圈、油封、各种模型制品和粘合剂等。

丁腈橡胶-聚氯乙烯共混胶(Nitrile rubber-polyvinylchloride blend, Arcylonitrile butadiene rubber )

 

【制法】

丁腈橡胶-聚氯乙烯共混胶是以丁腈橡胶为主混入30~50%的聚氯乙烯树脂共混而得的,以NBR/PVC表示。丁腈橡胶与聚氯乙烯树脂可互为相容。最早以丁腈橡胶作为聚氯乙烯的增塑剂使用,后来利用丁腈橡胶的耐油性和可交联性,兼用聚氯乙烯的耐臭氧性,进行机械共混合使用。40年代后出现水乳共沉法,遂采用丁腈胶乳和聚氯乙烯乳液按要求比例掺混,共凝聚得到共混物,这种方法分散均匀,更适于大量生产。1958年英国首先用胶乳共沉法生产商品丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶。目前国外许多丁腈橡胶生产厂家都生产这类共混胶满足各方需要。

 

丁腈橡胶-聚氯乙烯共混胶的制法有机械共混法和胶乳共沉法两种。前者是将丁腈橡胶和聚氯乙烯树脂在开炼机密炼机上直接共混而得,用此种制法胶与树脂分散均匀程度不如胶乳共沉法,但简便易行,且可按需比例任意掺混。后者是丁腈胶乳和聚氯乙烯乳液按比例掺混,并加入稳定剂,搅拌均匀后共凝聚,然后在炼胶机上进行热处理即得。


机械共混又有高温、中温和低温三种方法。

(1)高温共混 是在高于聚氯乙烯熔点温度(150~180℃)下共混。

(2)中温共混 先将聚氯乙烯在液体增塑剂中溶胀后再与丁腈橡胶共混,温度低于聚氯乙烯的熔点。

(3)低温共混先将丁腈橡胶经塑炼包辊后再慢慢加入聚氯乙烯树脂进行共混。

 

【基本特性】

(1)耐臭氧和耐天候老化性能比通常丁腈橡胶显著提高。

(2)比通常丁腈橡胶提高了耐燃性。

(3)耐磨耗性、耐油性、耐化学药品等性能比通常丁腈橡胶有所改善。

(4)提高了压出、压延工艺性能。

(5)可任意着色制做艳色制品。

(6)低温特性、弹性降低,压缩变形增大。

(7)比通常的聚氯乙烯改善了低温特性、耐油性、伸长率等。

 

【应用范围】

主要用于电线电缆护套,油管和燃油管外层胶,皮辊和皮圈,汽车模压零件,微孔海绵,发泡绝热层,安全靴和防护涂层等。

氢化丁腈橡胶

 

【制法】

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HNIR或HSN。系乳聚丁腈橡胶经选择氢化丁腈橡胶中的丁二烯单元而制成的,首先由德国Bayer公司于1984年小批量生产,商品名为Therban HNBR,日本瑞翁公司于同年建厂生产,商品名为Zetpol HSN,随后加拿大Po1ysar公司于1988年投产,商品名为Tornac。目前各厂均有多种牌号的氢化丁腈橡胶供应市场。

 

氢化丁腈橡胶制法有三:即乳液加氢法、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。

 

【加工与配合】

氢化丁腈橡胶的加工与配合除硫化体系外,与丁腈橡胶基本相同,容易加工。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。


【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氧、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Tg随氢化程度在-15~-40℃之间,脆性温度-50℃。

 

【应用范围】

由于具有前述的独特性能,因此广泛用于油田工业、汽车工业、飞机制造工业和建筑工业等领域广泛的制品,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型圈、密封件等。

 

丁腈橡胶的其它品种

聚稳丁腈橡胶(Po1ymerization stabilized nitrile rubber)

聚稳丁腈橡胶是丁二烯、丙烯腈与聚合型防老剂通过乳液聚合而制得。聚合型防老剂是具有可聚合功能的防老剂化合物,聚合时能进入二烯烃橡胶的主链上成为聚合物分子的一部分。因此以聚稳丁腈橡胶制造的制品,在使用条件下是稳定的。且防老剂因是与聚合物结合的,不会因油、溶剂和热等的作用而损失,从而延长了使用寿命。并能在更为苛刻的环境中使用。

 

聚稳丁腈橡胶和普通丁腈橡胶一样,加工性能和配合技术也相类似。可以采用硫黄促进剂硫化,具有良好的物理机械性能。由于含有结合性防老剂,而有优异的耐老化性能。在某些情况可代替氯醚橡胶和丙烯酸酯橡胶使用。其用途与普通丁腈橡胶基本相同,但更适用于要求耐老化性强的制品中。

 

部分交联丁腈橡胶

 

部分交联丁腈橡胶是丁二烯和丙烯腈进行共聚合时,加入双官能团的第三单体,使共聚物形成部分交联。第三单体常用二乙烯基苯,用量1~3份。部分交联丁睛橡胶含有在甲乙酮中不溶的凝胶40~80%,主要用作丁腈橡胶的加工助剂,以改善普通丁腈橡胶的混炼、压出和压延工艺性能,降低胶料收缩率,提高压出速率。但并用后硫化胶的性能随之下降,因此使用量一般不超过50% 。

 

丁腈酯橡胶

丁腈酯橡胶系由丁二烯、丙烯腈和丙烯酸酯在乳液中进行共聚合的三元共聚物。丁腈酯橡胶有良好的耐热、耐寒和耐油性能,压缩永久变形小。加工工艺与丁腈橡胶相同,配合技术也类似。可采用硫黄硫化。其制品在煤油介质中于一60℃~+150℃范围内使用。国外已有商品出售。


丁腈橡胶-三元乙丙橡胶共混物

丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混物系丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混合而得的共混物,简称NBR/EPDM共混物。最初丁腈橡胶与乙丙橡胶并用是为了提高丁腈橡胶的耐热性和耐老化性。至70年代开始采用丁腈胶乳与三元乙丙橡胶胶液按要求比例进行掺混共凝聚而得,日本合成橡胶公司已有商品生产,商品牌号为JSRNE,三元乙丙橡胶共混比为30~60。其特性如下:

 

(1)是优良的耐油性、耐候性橡胶;

(2)耐臭氧老化性优良;

(3)可使用硫黄促进剂硫化体系硫化;

(4)与其它橡胶硫化粘合性好。

 

由于两胶的极性和不饱和度相差悬殊,为使其共硫化,需注意选择硫化促进剂的品种和用量。主要用于汽车软管保护层,丙烷气胶管、粉尘覆盖物和工业用品等。

 

含增塑剂丁腈橡胶

 

这是采用充油橡胶的方法,在丁腈橡胶聚合中加入一定量的增塑剂共凝聚而得。一般加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯50份/100胶,其目的是使加工容易,提高混炼效率,因为普通丁腈橡胶混炼时由于加入较大量增塑剂,混炼操作困难。当然加增塑剂的聚合物分子量较高。国外已有多家公司商品生产。主要用于制造低硬度耐油胶辊、高填料耐油胶管,还可以与树脂并用,或作为一般丁腈橡胶胶料的增塑剂母炼胶使用等。


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