詹博特®(Zhanber®)氢化丁腈橡胶的性能及其应用

2014-11-21詹正云辛丽红

世界橡胶工业 2014年4期

詹正云, 辛丽红

（赞南科技（上海）有限公司, 上海 201108）

0 前言

氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种综合性能极好、极具发展潜力的特种橡胶，具有优异的耐油性、耐腐蚀、耐高低温、耐动态疲劳和耐臭氧性能[1]。它作为高性能胶管、胶带、密封和减震零部件、胶辊、特殊电线电缆等制品的材料，在高铁、航空、新能源、汽车、石油等重大工业领域，具有其他材料无法替代的作用[2-5]。

众所周知，目前在世界范围内规模化生产HNBR的厂商只有日本瑞翁（ZEON）公司和德国朗盛（LANXESS）公司。从2010年开始，赞南科技（上海）有限公司就利用自主研发的、具有国际领先水平的“詹氏催化剂”系列产品技术平台，成功解决了氢化丁腈橡胶（HNBR）工业化生产中的催化加氢活性和选择性、产品后处理等关键技术问题，研发和生产出了性能良好的詹博特®氢化丁腈橡胶产品（Zhanber®HNBR），并很快进入了国内外市场。与此同时，赞南科技（上海）有限公司还联合国内高校、研究院所及橡胶制品专业生产厂家，针对橡胶密封件、橡胶同步带等产品，采用詹博特®HNBR进行了材料配方研究开发工作。以下将着重介绍詹博特®氢化丁腈橡胶的物理化学特性以及应用配方试验结果。

1 詹博特®氢化丁腈橡胶(Zhanber®HNBR)及其物理化学特性

詹博特®氢化丁腈橡胶(Zhanber®HNBR)是赞南采用自主研发的“詹氏催化剂”，通过对丁腈橡胶（NBR）进行溶液法高效催化加氢制备而成的系列产品，其丙烯腈含量为22%～50%、门尼黏度[ML(1+4)100℃]为25～125、加氢度为90%～99%（碘值：5～28）。表1列举了一些Zhanber®HNBR常规牌号的物理化学特性以及与国外同类产品的对比数据，可见Zhanber®HNBR的牌号几乎涵盖了国外所有同类产品。

值得关注的是低门尼黏度[ML(1+4)100℃]为30～55的HNBR，其具有优异的加工性能，但用于生产的催化剂体系一直困扰着人们。赞南科技（上海）有限公司利用专有的“詹氏催化剂”的特殊优势，通过对NBR的催化降解和加氢还原反应，研制出了门尼黏度[ML(1+4)100℃]为25～50的Zhanber®HNBR，其相关产品经过实验测试鉴定，具有优良的混炼、硫化工艺性能和力学性能。

2 应用实验研究

2.1 实验部分

2.1.1 主要原材料

Zetpol 2010L，日本瑞翁公司生产的HNBR，其丙烯腈含量为36%，碘值为11(11mg/100mg)，门尼黏度[ML(1+4)100℃]为57.5；ZN35156和35158等为赞南生产的詹博特®HNBR系列产品；其他配合剂均为市售品。

2.1.2 试样制备

胶料混炼采用XK-160型双辊开炼机，按一定配方比例称量HNBR及其相应的配合剂，先将生胶在开炼机上薄通3次并包辊，接着将配合剂加入其中，直至所有配合剂混入HNBR胶料中，左右割胶各5～6次，接着打卷薄通5次后下片。混炼时辊温控制在20～50℃，混炼时间15～20min。硫化采用上海第一橡胶机械厂生产的XLB-D350×350×1Z型平板硫化机，在180℃、15MPa的条件下硫化8min。

表1 詹博特® (Zhanber® HNBR)常规牌号的物理化学特性以及对应的国外同类产品

2.1.3 性能测试

胶料门尼黏度按照标准GB/T 1232.1-2000，采用台湾优肯公司生产的UM-2050型门尼黏度仪测试；硫化特性按GB/T 9869-1997，采用台湾优肯公司生产的UR2030型无转子流变仪测试；硫化胶硬度按照GB/T 531.1-2008，采用国产LX-A型橡胶硬度仪测试邵尔A 型硬度；硫化胶拉伸性能和撕裂性能分别按照GB/T 528-2009和GB/T 529-2008测试标准，在深圳新三思公司生产的CMT4104型电子拉力试验机上进行测试；硫化胶的热空气老化和耐油试验分别按照GB/T 3512-2001和GB/T 1690-2010所规定方法进行；硫化胶的压缩永久变形性能按照标准方法GB/T7759-1996进行测定；硫化胶的脆性温度按照标准GB/T 1682-1994进行测试。

2.2 结果与讨论

2.2.1 与国外产品的对比试验

瑞翁公司的Zetpol 2010L是丙烯腈含量为36%、碘值为11、门尼黏度[ML(1+4)100℃]为57.5的氢化丁腈橡胶，在橡胶制品行业应用比较多。为此，以Zetpol 2010L为标杆，将其与詹博特®ZN35156进行对比试验，结果如图1和表2所示。可以看出，几种詹博特®HNBR胶料的硫化工艺性能和硫化胶的物理及力学性能与Zetpol 2010L相比，差异不是很大。

基本配方：HNBR 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，氧化镁 3，TOTM 8，N-550炭黑 55，F-40 8，TAIC 1.5。

图1 硫化曲线对比结果（180℃×10min）

表2 硫化胶的物理及力学性能对比数据

2.2.2 同步带用胶料配方试验

氢化丁腈橡胶具有优异的耐油性、耐高低温、耐动态疲劳、耐臭氧性能，作为高性能汽车同步带的橡胶材料已经得到广泛应用[3]。国内有厂家一直采用日本瑞翁公司的Zetpol 2020L进行生产，将ZN35256（丙烯腈含量34%、碘值28%、门尼黏度60）和ZN35153（丙烯腈含量34%、碘值12%、门尼黏度30）与Zetpol 2020L进行对比试验。试验结果（如表3和4所示）表明：詹博特®HNBR的物理及力学性能与Zetpol 2020L没有太大的差异，硫化胶性能符合厂家生产同步带的胶料配方性能要求。但胶料的门尼黏度有所差异，这主要是由于生胶黏度不同引起的。在实际加工工艺试验过程中发现，ZN35256吃粉速度稍慢，低门尼黏度的ZN35153胶料吃粉速度快、包辊性能好、胶片光滑、平整，胶片与帘布和芯绳的复合性能良好，其加工工艺性能优异。所以，将ZN35153用于同步带胶料配方（单用或并用）应该是具有一定优势的。

表3 同步带胶料配方实验工艺性能测试结果

2.2.3 密封件胶料配方试验

HNBR作为生产耐油、耐高温和耐臭氧橡胶密封制品的材料，被广泛用于汽车、石油、化工、航空等领域[4,5]。表5是针对密封件用胶料进行的应用配方实验测试结果，实验中分别采用ZN35056和ZN35058、ZN35158三种詹博特®HNBR生胶，以炭黑（N-550和N-770并用）为补强体系、TOTM（偏苯三酸酯）为增塑剂、有机过氧化物（DCP）和助硫化剂（TAIC）为硫化体系，进行了配方试验。不难看出，表中所列的三种硫化胶性能都比较理想，尤其是压缩永久变形和耐老化性能良好。因而，可根据实际使用的工艺性能和物理及力学性能要求，选择合适牌号的詹博特®HNBR，用于生产耐油、耐高温和耐臭氧橡胶密封制品。