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            丁腈橡膠(NBR)常用配合體系

            丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液聚合法制得的,丁腈橡膠主要采用低溫乳液聚合法生產,耐油性極好,耐磨性較高,耐熱性較好,粘接力強。丁腈橡膠具有優良的耐油性,其耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠,并且具有的耐磨性和氣密性;耐熱性優于丁苯橡膠、氯丁橡膠,可在120℃長期工作。氣密性僅次于丁基橡膠。丁腈橡膠的性能受丙烯腈含量影響,隨著丙烯腈含量增加拉伸強度、耐熱性、耐油性、氣密性、硬度提高,但彈性、耐寒性降低。其缺點是耐低溫性差、耐臭氧性差,電性能低劣,彈性稍低;并且不耐臭氧及芳香族、鹵代烴、酮及酯類溶劑,不宜做絕緣材料。

            丁腈橡膠常見體系

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            硫化體系

            丁腈橡膠主要采用硫黃和含硫化合物作為硫化劑,也可用過氧化物或樹脂等進行硫化。由于丁腈橡膠制品多數要求壓縮永久變形小,因此多采用低硫和含硫化合物并用,單用含硫化合物(無硫硫化體系)或過氧化物作硫化劑。硫黃-促進劑體系是丁腈橡膠應用最廣泛的硫化體系。硫黃可使用硫黃粉,也可使用不溶性硫黃。由于硫黃在丁腈橡膠中的溶解度比天然橡膠低,所以應注意控制用量。硫黃用量增加,定伸應力、硬度增大,耐熱性降低,但耐油性稍有提高,耐寒性變化不大。一般軟質橡膠由于丁腈橡膠不飽和度低于天然橡膠,所需硫的用量可少些,一般用量1.5~2份,硫化促進劑用量可略多于天然橡膠,常用量1~3.5份。丁腈橡膠的軟質硫化膠最宜硫黃用量為1.5份左右。不同丙烯腈含量的丁腈橡膠所需硫黃用量也不同,當丙烯腈含量高,而丁二烯相對含量低時,由于減少了不飽和度,所需硫黃用量可酌量減少。如丁腈-18,硫用量1.75~2份;丁臘-26,硫用量1.5~1.75份,具有良好的綜合性能。低硫配合可提高硫化膠的耐熱性,降低壓縮永久變形及改善其他性能,因此丁腈橡膠常采用低硫(硫黃用量0.5份以一下)高促硫化體系。

            丁睛橡膠使用的促進劑主要是秋蘭姆類和噻唑類,其中秋蘭姆類促進劑的硫化膠特性較好,特別是壓縮永久變形性良好,而且加工安全,故應用更為普遍。此外還使用次磺酰胺類促進劑。胺類和胍類促進劑常作為助促進劑使用。硫黃與不同促進劑并用具有不同的性能,例如用二硫化秋蘭姆(如促進劑TMTD,TRA,TRT用量0.25~0.5份)與硫黃并用,采取低硫或無硫配合,耐熱性優異;硫黃與促進劑DM或CZ并用,膠料強伸性能好,是一種常用的硫化體系;硫黃與一硫化四甲基秋蘭姆(如TS)并用,膠料具有較低的壓縮永久變形和最小的焦燒傾向。高量秋蘭姆類與次磺酰胺類并用或秋蘭姆類與噻唑類并用的低硫配方,硫化膠的物理機械性能優異,耐熱性良好,壓縮永久變形小,并且不易焦燒和噴霜。

            為減小永久變形,采用少量硫黃與秋蘭姆并用是極其有效的。該配方的特點是永久變形小,但焦燒時間稍短。

            硫化活性劑常采用氧化鋅和硬脂酸。氧化鋅在硫黃硫化和無硫硫化體系中的用量常在1.0~5.0份之間,氧化鋅習慣用量5份。硬脂酸用量一般為1.0份。錫鎂硫化體系是用含鎘化合物和氧化鎂作硫化劑。其特點是耐熱老化性和耐熱油老化性優異,壓縮永久變形小,并且貯存穩定性好。但由于使用氧化鎘、二乙基二硫代氨基甲酸鎘等鎘化物,需要注意毒性等公害問題。

            含硫化合物硫化體系是用含硫化合物,如秋蘭姆類和二硫化嗎啡啉等作硫化劑。該硫化體系中不用硫黃,習慣上又稱作無硫硫化體系。丁腈橡膠硫化常用的秋蘭姆硫化劑有二硫化四甲基秋蘭姆C(TMTD)、二硫化四乙基秋蘭姆(TET)、四硫化雙五亞甲基秋蘭姆(TRA)等。秋蘭姆類硫化劑因易于噴霜,外觀要求嚴格的制品應慎重使用。為避免噴霜,可使用二硫化嗎啡琳,或采取秋蘭姆與二硫化嗎啡琳并用,亦或秋蘭姆與促進劑CZ并用作硫化劑。

            丁腈橡膠采用有效硫化體系能提.高硫化膠耐熱老化性能,降低壓縮變形性。如硫黃0.5份,TMTD;1.0份,CZ1.0份,具有良好的耐熱老化性和低壓縮變形。能用于天然橡膠的促進劑都可用于丁腈橡膠。

            丁腈橡膠常用的過氧化物硫化劑有過氧化二異內苯(DCP)、過氧化鉛等。過氧化二異丙苯的用量一般為1.5~2.0份,高丙烯腈含量的丁睛橡膠中最宜用量為1.25份,特殊情況可用5份。使用過氧化物硫化劑的丁腈橡膠其特點是壓縮永久變形小、耐熱老化及耐寒性性能好、不易噴霜,其中耐熱、耐寒性及壓縮變形都優于低硫體系的配方,但由于成本較高,硫化時間較長,當前應用還不太廣泛。但熱撕裂強度(起模時)不好,加入少量硫黃可改進撕裂性能。采用DCP硫化時,常配用交聯助劑來提高交聯程度,如使用氰尿酸三烯丙脂等,用量1~5份。采用過氧化鉛硫化,低溫性能好,拉伸強度大,但壓縮變形大,易焦燒。采用過氧化鉛硫化可不用氧化鋅,但用1.0份硬脂酸有助于配合劑分散。過氧化鉛用量一般為5.0份。

            采用樹脂作硫化劑的硫化膠具有極好的耐熱性,但硫化速度慢,需采用高溫長時間硫化。常用的樹脂為烷基酚醛樹脂。如在丁腈橡膠中加入40份烷基酚醛樹脂,在155℃下硫化2h,可獲得性能良好的硫化膠。為提高樹脂硫化的交聯程度,可配用多元胺、多元醇或多異氰酸酯等,用量為1~5份。為提高樹脂硫化的反應速度,可配用金屬鹵化物,如氯化亞錫(SnCl2)、三氯化鐵(FeC13)等,用量為0.5~2.0份;

            此外,還有采用對苯醌二肟和多價命屬氧化物作硫化劑的,但僅限于少數特殊用途。

            補強填充體系

            丁腈橡膠在伸張狀態下結晶能力很差,因此缺乏自身的補強作用,在丁腈橡膠的配方中,必須使用補強劑,其品種與丁腈橡膠硫化膠性能要求有密切關系。對于普通耐油制品,首先要求具有良好的耐油、耐老化性能、低壓縮變形和必要的物理機械性能,因而在炭黑使用上,多選用半補強或者與其它炭黑并用。但要求高強伸性能和高耐磨性時,必須選用高補強性的炭黑,如中超耐磨、高耐磨炭黑等。

            粗粒子的軟質炭黑有利于提高膠料的回彈率,大量填充劑也不致于影響主要物性。炭黑用量,半補強爐黑可達60~100份,而槽法炭黑為50份,高耐磨爐黑為50~60份。丁腈橡膠用白色補強劑以白炭黑效果最好,也可以加入熱固性酚醛樹脂、聚氯乙烯樹脂為補強劑,有良好的耐熱性、強度、耐油性也改善,其他如硬質陶土、活性氧化鎂、活性碳酸鈣也有一定程度的補強作用。陶土由于彈性差、永久變形大,并且有遲緩硫化作用,應盡量少用。碳酸鈣用于增容目的可大量填充,有利于降低成本。當與活性補強劑并用時可同時達到改善加工性能和提高物理機械性能的作用。

            軟化增塑體系

            由于大多數品種的丁腈橡膠黏度較高,比較堅韌,一般需使用軟化增塑劑以改善其各項工藝性能。丁腈橡膠常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯等,除對膠料有一定塑化作用外,對丁腈軟質膠的彈性和耐磨性也有顯著改善。如古馬隆樹脂對改善貂著性也有很大的作用。液體丁腈橡膠作增塑劑可防止抽出。癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯耐寒性優越。一般產品增塑劑用量在10~30份,古馬隆樹脂10份,一般情況一下增塑劑對強伸性能都有影響,一定要根據具體情況控制用量,以取得適當的綜合性能。

            在壓出制品中,常使用5~20份油膏,這樣可使膠料收縮小,表面光滑,但會降低物理機械性能和耐熱、耐老化性。

            防護體系

            丁腈橡膠抗老化作用優于其他一些二烯類橡膠,但在臭氧作用下,很不穩定。為提高產品的使用壽命,在配方中還須依據產品性能和使用條件,加各種防老劑,可采用單用或并用。用量0.5~5份,過多會出現噴霜現象。有時采用與物理防老劑如蠟類物質并用,可獲得良好的防護效果,對于白色或淺色制品應注意選擇非污染性防老劑.

            熱氧化防老劑有防老劑D、RD、BL,用量1.5~2份;臭氧防老劑有4010.4010NA,并與1~2份石蠟并用;疲勞老化防老劑有防老劑H或4010等,用量1~2份;白色制品用非污染性防老劑,如2246或MB、264等。

            丁腈橡膠參考配方

            配方1

            成分

            投料比

            丁腈橡膠(34E50)

            100

            氧化鋅

            4.5-5.5

            硬脂酸

            0-1

            防老劑445

            3.5-4.5

            白炭黑(233)

            9-11

            白炭黑(EP)

            0.5-1.5

            氧化鎂

            9-11

            加工助劑(TE-80)

            0.5-1.5

            增塑劑醚硫醚

            9-11

            促進劑CZ

            2-2.5

            促進劑HVA-2

            0.5-1

            混合秋蘭姆促進劑

            2-3

            硫磺

            0-0.5

            配方2

            成分

            投料比

            丁腈橡膠(2707)

            100

            氧化鋅

            4.5-5.5

            硬脂酸

            0.5-1.5

            防老劑MB

            1.5-2

            炭黑N330

            9-11

            噴霧炭黑

            30

            葵二酸二辛脂

            14-16

            促進劑DM

            0.5-1.5

            促進劑TMTD

            1.5-1.5

            DCP

            2-2.5

            硫磺

            0-0.5



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