丁腈橡胶

NBR具有优异的耐油性。典型的NBR结构中反式占约78%。由于NBR分子链结构中含有氰基，耐油性（如耐矿物油、液体燃料、动植物油和溶剂）优于天然橡胶、氯丁橡胶和丁苯橡胶。与其他橡胶相比NBR有更宽域的使用温度，它的长期使用温度为120℃，同时NBR具有良好的耐低温性能，最低玻璃化温度可达-55℃。

NBR耐化学稳定性好，加工性能良好，随着其结构中的丙烯腈含量其相对密度增大，硫化速度加快，拉伸强度性能提高，但回弹性能下降，耐寒性变差。由于NBR中的氰基容易电场极化，因而介电性能下降，是半导体橡胶。NBR可以按ACN含量的高低，分为超高、高、中高、中和低丙烯腈5类。生产方式分连续和间歇聚合法两种。连续聚合法通常用于少品种和大生产量生产，消耗低。间歇聚合法适用于多品种和小批量生产，工程建设消耗高。

丁腈橡胶虽然具有优良的物理机械性和加工性能，但长期在在酸性汽油和高温（150℃）环境中使用性能不如氟橡胶和丙烯酸酯橡胶，为此开发出性能优异的氢化丁腈橡胶（HNBR）。此外，还开发了具有极超耐寒性和高纯度丁腈橡胶及羧基丁腈橡胶（XNBR）等。

丁腈橡胶基本性能

丁腈橡胶是浅褐色的弹性体，分子量为70万左右，由于强极性CN基团，所以对脂肪烃油类和汽油具有极好的稳定性。并且根据ACN含觉不同划分:

极高两煤腈橡胶：ACN含量43%以上

高丙稀腈橡胶：ACN含量36%-42%

中高丙炼腊橡胶：ACN含量31 %-35%

中两稀腈橡胶：ACN含量25%-30%

低丙稀腈橡胶：ACN含量24%以下

丁腈橡胶一般性能

丁腈橡胶耐热性较好，它的耐热性比天然橡胶和丁苯橡胶好，长期使用温度可达100摄氏度，120℃可以用40天。

①耐臭氧能力比CR差，比NR好。

②通过补强赋予橡胶较好的物理力学性能和耐磨性。

③当丁腈橡胶丙烯腈含量为39%时，气密性同IIR橡胶相当，气密性较好。

④低温柔性一般。

⑤抗静电性能优良。

⑥使用极性脂类增塑效果较好。

⑦与极性物质有较好的相容性，如PVC、醇酸树脂、尼龙。

⑥自粘性较低，混炼过程生热量较大。

优异的耐油性

丁腈橡胶是耐油性、物理机械性能和耐化学药品性等综合性能的优秀中，最具代表性的橡胶之一，有效利用这些特性可以使之满足各种用途。在通用胶中，NBR橡胶耐苯、石油基油类及非极性溶剂的性能远优于NR、SBR、IIR等非极性胶，也优于极性的CR，但丁腈橡胶的极性溶剂和耐极性油的性能不够好。

ACN含量对性能的影响

随着ACN含量的增加NBR的极性增强，链柔顺性降低，链间相互作用力增大，分子链内双键含量降低，饱和程度增加，由此也造成了一系列性能的变化，其耐油性、气密性和耐磨耗性提高，而加工性和耐寒性下降。

NBR因其耐油性和物理机械性能优异，广泛应用于制造各种耐油像胶制品，如O型圈、垫圈、软管以及燃料箱衬胶、印刷滚筒、油罐衬里、绝缘地面塾板、耐油鞋底、硬橡胶零件、织物涂层、管螺纹保护层、泵的叶轮以及电线包皮、胶粘剂、食品包装用薄膜、橡胶手套等领域。2014年，世界上生产NBR的国家有30多个，最大的消费领域是生产耐油胶管制品和阻燃运输带，消费量约占NBR总消费量的53%。采用尼龙夹层和氯化丁基橡胶做内外层结构，可生产能防止氟利昂气体渗出的新型胶管。釆用HNBR为内层胶，尼龙66为补强层，釆用CSM作为外展制成的汽车。动力转向性好，在12℃下可以承受脉冲次数400万次。此外丁腈橡胶还是汽车旭无级变速胶带、汽车和飞机燃料等理想材料。我国丁腈橡胶主要用于军工、汽车、航空工业，以油箱等耐油零部件为主，也用于密封件类、传动带类、软管及塑料改性材料等方面。用量在逐年增加。几乎所存的胶管厂和杂品厂都或多或少的使用NBR。丁腈橡胶第二大应用领域是密封橡胶制品，广泛用于航天器件、变压器、液化石油气管道等方面，其中汽车用密封件约占密封件胶制品总消货量的50%。我国每年用于电线电缆制品的丁腈橡胶约为1000t。利用动态硫化技术和增容技术可制得 NBR/PP、NBR/PS、NBR/PVC > NBR/PA、NBR/ACR、NBR/CSM、NBR/EPDM、NBR/BR等新型合金材料，具有较好的市场前景。NBR还应用于制耐油胶板、印刷胶辊、煤矿阻燃液压胶管、油罐、油箱、盛油容器、耐油胶鞋等。

国外主要用于航空、汽车、印刷、纺织和机械制造业等。由于NBR改性品种的发展，扩大了丁腈橡胶的应用前景。归纳起来主要有：制造燃料油管、油脂布、油封、加油管、耐油橡胶零部件及与油接触的各种制品等。丁腈橡胶与PVC、醋酸树脂等具有良好的相容性，所以常常与树脂共混进行材料的改性。常使用PVC来改进加工性能和耐冲击性能，使用酚醛树脂来获得可饶性材料，制造沥青混合后的流动性材料。

丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。

丁腈橡胶状况

丁腈橡胶因耐油、耐热性能和物理机械性能优异，已经成为耐油橡胶制品的标准弹性体，广泛用于汽车、航空航天、石油开采、石化、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域，目前国内产不足需，年进口量约4万吨。2001年全球丁腈橡胶总年产能力约65万吨，分布在17个国家和地区。其中，中国周边地区年产能力约27万吨，占世界总年产能力的40%，除印度外均是中国主要进口来源地。

丁腈胶最大的用途是生产耐油胶管及阻燃输送带，其消耗量约占总消费量的50%；其次是密封制品，其中约半数为汽车密封制品；在电线电缆、胶粘剂、印刷和箱包制品等方面也有应用。另外，丁腈橡胶与其他材料共混改性成为研究热点。利用动态硫化技术等技术，可以制备丁腈胶/聚氯乙烯、丁腈胶/聚丙烯、丁腈胶/乙丙胶、丁腈胶/聚苯乙烯、丁腈胶/氯磺化聚乙烯、丁腈胶/聚酰胺、丁腈胶/丁基胶等共混产品，其中丁腈胶/聚氯乙烯共混胶用途最广泛，主要应用于电线电缆行业。随着通讯业快速发展，在海底电缆领域对乙丙胶/聚丙烯有较强竞争力。目前国内有近万家电线电缆企业，每年丁腈胶/聚氯乙烯消耗量很大。另外，该共混胶还可以用于油管和燃油管外层胶、汽车防水密封件和模压零件、发泡绝热层、胶圈、防护涂层等方面。

丁腈橡胶制作

丁腈橡胶于1930年首先由德国进行研究，在1931年制成丁二烯与丙烯腈的共聚物，发现其具有优异的耐油、耐老化及耐磨等性能。1937年由德国I.G.Faben公司投入工业化生产，以商品名BunaN问世。1941年美国也开始大规模生产。此后不久，一些国家也相继开始生产丁腈橡胶，世界上已有很多国家能够生产各种牌号的丁腈橡胶。丁腈橡胶除具有优异的耐油性之外，还具有耐老化、耐磨耗、低透气和凝聚力高等特点，因此其应用领域是多方面的。丁腈橡胶的需要量在全部橡胶需要量中所占的比例随各国的具体情况而异，一般工业先进国家约占2.5~3.5%，发展中国家的比例稍低一些。

丁腈橡胶制法

（一）原料

丁腈橡胶聚合用单体为丁二烯和丙烯腈。

聚合引发剂为：热聚合采用无机过氧化物（如过硫酸盐）；冷聚合采用氧化还原引发剂（如过氧化氢和二价铁盐共存的催化体系）。聚合度调节剂为长链烷基硫酸盐等乳化剂为阴离子表面活性剂、松香酸皂和脂肪酸皂等。电解质为氯化钾、磷酸钠和硫酸钠等。聚合终止剂为氢醌类、二甲基二硫代氨基甲酸盐类等。

（二）聚合

丁腈橡胶制造普遍采用乳液聚合法，也有研究溶液聚合法的。现仅就乳液聚会法介绍如下。

聚合工艺过程

（1）碳氢相、水相、助剂的配制将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀，制成碳氢相。在乳化剂中加入氢氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相。并配制引发剂等待用。将碳氢相和水相按一定比例混合后送入乳化槽，在搅拌下经充分乳化后送入聚合釜。

（2）聚合往聚合釜内直接加入引发剂，在一定温度的釜内进行聚合反应，后分批加入调节剂，以调节橡胶的分子量。聚合反应进行至规定转化率时，加入终止剂终止反应，并将胶浆卸入中间贮槽。

（3）脱气经过终止后的胶浆，送至脱气塔，减压闪蒸出丁二烯，然后借水蒸汽加热。真空脱出游离的丙烯腈，丁二烯经压缩升压后循环使用，丙烯腈经回收处理后再使用。

（4）后处理经脱气后的胶浆加入防老剂D，过滤除去凝胶后，用食盐水凝聚成颗粒胶，经水洗后挤压除去水分，再用干燥机干燥，然后包装即得成品橡胶。经干燥后的橡胶含水量应低于1%，成品胶一般每包重25kg。

丁腈橡胶加工

塑炼特性

门尼粘度在65以下的软丁腈橡胶一般不需要塑炼，而门尼粘度在90-120的硬丁腈橡胶可塑性低，加工工艺性能差，加工前应进行充分塑炼，总体来说，由于丁腈橡胶韧性大、收缩剧烈、生热大、塑炼较为困难。丁腈橡胶的塑炼宜用开炼机进行薄通，并尽能降低辊温（最好在30-40℃）、减小辊距（0.5到1.0mm）、减少容量（约为天然胶的1/2-1/3）。采用加强冷却效果（如冷风循环装置）和分段塑炼提高塑炼效果。高ACN丁腈橡胶一般的塑炼即可满足加工要求，而低ACN含量和ACN含量丁腈橡胶需要采用分段塑炼才能达到效果，分段塑炼的工艺条件（以XK360开炼机为例）一般是辊距0.5-1.0mm，辊温40-50℃，容量10-15kg，分段塑炼，每段时间为25min，中间停放3-4小时，三段塑炼后，可塑度达到0.3威氏。粉状配合剂有利于丁腈像胶的塑炼，粒子越粗效果越大（如粗粒子碳酸钟等）。因此，对一般要求的胶料，塑炼几次后，胶片表面并不平滑时也可加入粉料，使胶料可塑性提高。邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等酯类增塑剂，在塑炼时加入，也可显著提高可塑度。塑解剂对丁腈橡胶的塑炼效果也起促进作用，常用的有促进剂M等。丁腈橡胶在高温塑炼时，会生成凝胶，因此不能使用密炼机进行塑炼。

丁腈橡胶的混炼特性

丁腈橡胶的加工特性在很大程度上取决于ACN的含量，氰基基团使分子间作用力加强，分子链柔顺性下降，使大分子容易产生网状结构或支链，这些结构特性影响混炼。丁腈橡胶混炼能耗较高，配合剂在胶料中分散困难，这可能是与分子间作用力较大有关。

丁腈橡胶粘度比一般橡胶高，丙烯腈含量26-40%的胶料门尼粘度为90-120。橡胶加工能耗与生胶的粘度成正比。丁腈橡胶混炼生热大，这与异戊橡胶和丁苯橡胶不同，该种橡胶在高温度和高机械应力作用下混炼，往往产生结构化作用，因此在升温和延长混炼时间的条件下，会导致黏度增加，橡胶粘度升高，并形成凝胶，加工困难。

低速混炼，胶料生热较低，所以宜釆用转速为10-20r/min的密炼机进行混炼，且宜用小辅距、低速比和分批加料等工艺条件和操作方法。丁腈橡胶常采用特有的降低胶料温度的工艺措施：在密炼机中同时加入炭黑和软化剂，这样可以减慢结构化，并延长焦烧时间，但配合剂分散度稍有降低，当炭黑用量高于80份时，应分三次加入，可降低结构化程度，改善胶料性能。硫横在丁腈橡胶中分散困难，最好初期在密炼机中加入，这样分散度可以提高10%，促进剂最后在开炼机中加入。

(1)开炼

丁腈橡胶开炼时具有以下特点:

1)生胶不易包辊，包辊后加粉料，易第二次脱辊。

2)由于生胶内聚能大，粉料不易混入。

3)混料时间较长，比天然胶长1倍左右。

4)生热量大，胶温易升高。

根据这些特点，丁腈橡胶混炼应保持40-45°C的辊温，装胶容量低，应为普通合成胶的70%-80%。辊距以3mm-4mm为宜，粉料分批加入，一般要先加硫磺、氧化锌、固体软化剂和增塑剂，待胶料软化后，再加入防老剂和活性剂等。炭黑和液体软化剂最好分批加入，最后加促进剂，为避免焦烧，应加完粉料后稍加翻勾即取下冷却，最后再薄通塑炼。

(2)密炼

采用密炼机混炼丁腈橡胶，可以提高生产效率，改善操作条件，混炼效果良好，丁腈橡胶的密炼须严格控制混炼温度，充分冷却，排胶温度不应超过130℃。

1.塑炼

可塑度又称可塑性，是表示未硫化胶（生胶、混炼胶）流变性质的一种习惯用语。可塑度是指橡胶受外力作用产生变形，当外力去除后，保存其形变的性质。生胶的可塑度常用威廉氏法表示，其数值范围在0-1之间，数值愈大表示可塑度愈高。

2.混炼

丁腈橡胶混炼时由于分子内摩擦和生热较大，混炼同塑炼一样，宜采用小辊距和低辊温，硫黄在丁腈橡胶中分散困难，应在混炼初期加入，但促进剂仍在最后加入。丁腈橡胶混炼工艺如下：辊温40-45℃，辊筒速比1 : 1.1-1.2，辊距3-4mm，装胶容量为普通合成胶70%-80%，加料顺序为：生胶→硫黄→氧化锌、硬脂酸→1/2炭黑→1/2增塑剂→1/2炭黑→1/2增塑剂→促进剂→构胶混匀→出片。

3.压出

丁腈橡胶压出时易产生焦烧，若压出物表面粗糙或硫化后呈层状剥离时，多是由焦烧引起的。丁腈橡胶的压出工艺：机筒、螺杆温度40-60℃，机头温度90-100℃。为防止焦烧和保证压出物表面光滑，挤出机螺杆应通水冷却。

4.硫化

丁腈橡胶硫化曲线平坦，硫化速度比天然橡胶慢，工业上丁腈橡胶制品的硫化温度一般为149-171℃，但有时为了提高产量，缩短硫化周期，也可采用204℃以上的硫化温度。丁腈橡胶采用80-10℃的低温硫化时，硫化胶的强力可达2MPa，但硫化胶耐水性能和耐热性能不好，如果发生欠硫，则压缩变形严重，耐油性能低劣，这一硫化工艺一般不采用。

丁腈橡胶的极性非常强，与其它聚合物的相容性一般不太好，但和氯丁橡胶、改性酚醛树脂、聚氯乙烯等极性强的聚合物，特别是和含氯的聚合物具有较好的相容性，常进行并用。另外，为改善加工性和使用性能，丁腈橡胶也常与天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等非极性橡胶并用。应当指出：丁腈橡胶的特点是耐油性好，与其它聚合物并用（除聚氯乙烯之外）都存在降低耐油性的趋势。

高性能氢化丁腈橡胶

随着汽车工业的发展，对汽车燃料和润滑系统以及发动机所用的密封材料如橡胶的耐热、耐油、耐各种化学品腐蚀等性能提出了苛刻的要求。长期以来，汽车工业一直使用耐油性较好的丁腈橡胶，由于其自身的缺陷，只能在120℃以下长期使用；而且，因耐臭氧、耐候和耐辐射性能较差，满足不了汽车等机动车辆对发动机的密封要求 。氢化丁腈橡胶(HNBR)是丁腈橡胶的加氢产物。它既具有良好的耐油、耐臭氧、耐磨和耐化学品腐蚀性，又具有良好的压缩永久变形、耐热和耐低温性能，可用于制造苛刻条件下使用的密封制品。

粉末丁腈橡胶HTD-28具有原胶含量高，隔离剂含量低，非橡胶成份少，

耐水性好，储存稳定；粉末细小，易于分散，便于与基质材料掺混，可直接进行挤出或压延，使用方便、省时、节能；可直接加工成橡胶制品，也是PVC、ABS、环氧树脂、酚醛树脂等的优良改性剂，能有效提高丁腈橡胶的使用性能。

PVC、ABS、环氧树脂、酚醛树脂等产品的耐油性、热塑性弹性体的回弹性能和压缩永久变形性能、耐弯曲性能，还能减少增塑剂的挥发损失，提高制品寿命，与PVC共混后可以替代硫化橡胶使用。

产品用途

与PVC有极好的相溶性，可以任意比例共混，可提高PVC制品的耐油、耐寒、抗老化抗湿滑等性能；还可使PVC发泡制品的微孔更加均匀，密度更小，而保持物理机械性能良好；

对酚醛树脂有增塑作用，作为摩擦材料的组分可用于各种工业和军用部件中机械传动装置的摩擦片，降低磨耗量，增大摩擦系数；

与环氧树脂有良好的相溶性，可制成橡胶—树脂结构型胶粘剂，具有良好的耐油性、耐屈挠性和较高的粘结强度，广泛用于汽车工业耐油部件和海绵材料的粘合；

用于鞋类产品，可以提高防滑性（可与TPR媲美）。

包装储存

20kg硬纸桶或25kg纸袋包装。储存于阴凉干燥通风处，防冻防雨防暴晒，储存温度5℃～40℃，存放期：24个月。

粉末丁腈橡胶HTD28与进口P830型丁腈比较

注：粉末丁腈橡胶HTD-28除断裂伸长率外，其余指标均优于P830。

(1)丁腈橡胶

丁腈橡胶密封胶选用的丁腈橡胶大多为丁腈40，40代表丙烯腈含量为40%，这种橡胶极性、弹性、粘接性等综合性能较好。其分子量大小通常以门尼黏度来表征，作为粘接密封材料的丁腈橡胶常选用门尼黏度70～80的产品。

(2)树脂

与丁腈橡胶配伍的树脂主要是酚醛树脂和环氧树脂，在密封胶中则主要是酚醛树脂。树脂在胶中的作用主要是改善胶的耐热性、粘接力、刚度和交联基团。而丁腈橡胶则主要提供胶的弹性、耐油性、耐介质和疲劳性能，两者相辅相成，使丁腈密封胶的性能更加完美。在丁腈密封胶中常用的对叔丁酚甲醛树脂（2402酚醛）是一种油溶性酚醛，溶于苯类、乙酸乙酯、环己烷、汽油和植物油，有良好的耐热、耐老化性，它与丁腈橡胶互溶性好，可以任意比例混合。它虽然自身不能硫化丁腈橡胶，但在硫化剂、促进剂存在时可以与丁腈橡胶有硫化作用。

(3)填料和补强剂

为了减少固化收缩降低成本，可加入各种无机填料，例如轻质碳酸钙、陶土、硅酸钙等，补强剂则主要用炭黑和白炭黑。

(4)溶剂丁腈橡胶常用溶剂有丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、卤代烃等。

(5)其他助剂

包括防老剂（4010NA、RD等）、增强剂、增稠剂等。

丁腈橡胶的品种牌号有320多个。依其结合丙烯腈量、聚合温度、门尼粘度、物理形态、加工使用性能和防老剂类型等进行划分。

一、按结合丙烯腈量分类商品丁腈橡胶的结合丙烯胶量在18-50%范围内，主要商品牌号为28-40%，并依次分为5个品级。

1）结合丙烯腈量为42%的极高腈品级；

2）结合丙烯腈量为36-41%的高腈品级；

3）结合丙烯腈量为31-35%的中高腈品级；

4）结合丙烯腈量为25-30%的中腈品级；

5）结合丙烯腈量为24%以下的低腈品级；

二、按聚合温度分类有高温聚合丁腈橡胶和低温聚合丁腈橡胶两种，现主要采用低温聚合法生产。

三、按门尼粘度分类商品丁腈橡胶的门尼粘度（ML100℃1 4）为20-140，主要品种牌号的为25-100。

四、按物理类型分类有块状、片状、粉末状或颗粒状和液态等几种形态的丁腈橡胶。

五、按加工、使用性能分类丁腈橡胶有通用型、易加工性、易溶解型、部分交联型、对金属不腐蚀型、助剂型、羧基丁腈胶、聚氯乙烯改性型、与树脂并用型易积聚稳丁腈橡胶等品种。

六、按防老剂分类有污染型、微污染型和非污染型丁腈橡胶。

各国商品丁腈橡胶品种牌号的标志含义简述如下。

一、我国兰州化学公司和成橡胶厂的产品牌号缘由DCJ与后缀三围数字组成，前两位数字表示结合丙烯腈量。根据国家标准GB5577-85规定，已采用由NBR与后缀四位数字组成，其中前两位数字表示结合丙烯腈量的低限值，第四位数字表示门尼粘度低限值的十位数字。例如，NBR1704即表示结合丙烯腈量17-20%，门尼粘度40-65的污染型高温聚合丁腈橡胶。

二、美国GoodrichChemical公司的产品牌号由ycar与后缀四位数字组成。前两位数字表示丁腈橡胶的形态：10表示块状，13表示液态，14表示粉末状。第三位数字表示丁腈橡胶的使用性能：0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。第四位数字表示结合丙烯腈量：1表示高腈品级，2表示中高腈品级，3表示中腈品级，4表示低腈品级，而后两位数字为72者表示羧基丁腈橡胶。

三、加拿大Polysar公司的产品牌号为Nrynac,后缀有三位数字和四位数字两种组合法i。前者分800和820两个系列产品，其中100和200系列为羧基丁腈橡胶；后者组合时，前两位数字表示结合丙烯腈量，后两位数字表示门尼粘度。

四、日本ゼォン公司的产品牌号为Nipol，产品牌号中有DN后缀三位数字和N后缀两位数字两种结合法。DN后缀的三位数字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、中和低等5个品级，5表示聚氯乙烯改性型，6表示液体丁腈橡胶，12表示与易二无戊三元共聚的丁腈橡胶。N后缀的两位数字中第一为数字是2-4，表示结合丙烯腈量，数字越大含量越低，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性，4表示羧基丁腈橡胶，2或在第二位数字后附缀的J表示牙处和加工性能良好的丁腈橡胶。

五、联邦德国Bayer公司的产品牌号为PerbunanN之后缀四位数字组成，前两位数字表示结合丙烯腈量，后两位数字表示门尼粘度；NS表示非污染型。

六、苏联的产品牌号由CKH与后缀二位数字组成，数字表示结合丙烯腈量，M表示易加工型，H表示非污染型，A表示低温聚合，C表示乳化剂为混合皂。