特种丁腈橡胶

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丁腈橡胶分子主链上存在不饱和双键,影响了它的耐热、耐候等化学稳定性。为了使丁腈橡胶性能更符合不同用途制品的要求,国内外相继开发出具有特殊性能和特殊用途,能适应苛刻条件使用的特种丁腈橡胶。如氢化丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、粉末丁腈橡胶、液体丁腈橡胶等,以及与不同橡胶共混、橡塑并用等来改善丁腈橡胶的综合性能。

氢化丁腈橡胶

氢化丁腈橡胶(Hydrogenated Acrylonitrile-Butadiene Rubber, HNBR)是通过氢化丁腈橡胶主链上所含的不饱和双键而制得,又称为高饱和度丁腈橡胶。HNBR不仅继承了NBR的耐油、耐磨等性能,而且还具有更优异的耐热、耐氧化、耐臭氧、耐化学品性能,可以与氟橡胶相媲美,在许多方面可取代氟橡胶、CR、NBR等特种橡胶。制备HNBR的方法主要有三种:NBR溶液加氢法、NBR乳液加氢法和乙烯-丙烯腈共聚法。

羧基丁腈橡胶

羧基丁腈橡胶(XNBR)是在分子结构中引入丙烯酸结构,可提高强力、耐磨及黏合等性能。其制备方法有丁二烯、丙烯腈、不饱和羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸等)三元乳液共聚和NBR接枝不饱和羧酸两种方法,前者已工业化。在XNBR的三种结构单元中(图4-2),丁二烯链段赋予分子链柔性,使聚合物具有弹性和耐寒性;丙烯腈链段主要赋予聚合物优异的耐油性能;羧基的引入进一步增加了聚合物的极性,提高了耐油性和与金属的粘接性能,改善了NBR的拉伸强度、撕裂强度、硬度、耐磨性、黏合性和抗臭氧老化性等性能,以及与PVC和酚醛树脂等的相容性。

液体丁腈橡胶

液体丁腈橡胶(LNBR)有两种类型:一类是低分子量(600~7000)的丁二烯和丙烯腈共聚物;另一类是含有端基低分子量液体丁腈橡胶。按端官能基团的不同有端羧基、端羟基、端胺基、端巯基和端卤基等品种。

LNBR主要用途是做固体丁腈橡胶的增塑剂。它和任何丁腈橡胶都能完全互溶,用量不受限制。用于耐油制品中,这种增塑剂不会被油抽出而影响制品性能。另外,它还可和树脂并用,对树脂改性,也可用于配制胶黏剂等。

交替丁腈橡胶

交替丁腈橡胶是丙烯腈-丁二烯交替共聚橡胶。由丙烯腈和丁二烯按1∶1比例,AlR3-AlCl3-VOCl3催化体系为定向催化剂,于0 ℃下经悬浮聚合而成。

聚合物分子链由丁二烯和丙烯腈交替排列而成。每个单元链节有6个碳原子和1个侧腈基。丙烯腈含量为48%~49%。几乎全部丁二烯链节(97%~100%)呈反式-1,4-构型,是一种有规立构高聚物。

与乳聚丁腈橡胶相比,交替丁腈橡胶链节序列规整,微观结构均一,平均组成恒定,无丙烯腈微嵌段,无凝胶,可完全溶解于甲乙酮和二甲基酰胺。

交替丁腈橡胶的玻璃化温度为-15 ℃,耐寒性较好。该胶能拉伸结晶,耐油性优异,机械强度好,包括蠕变、强伸和耐油性能在内的综合性能优于乳聚超高丙烯腈丁腈橡胶。同时由于它不含凝胶,加工性好,不需特殊塑炼,在开炼机上易于加工。

粉末丁腈橡胶

粉末丁腈橡胶种类很多,按结合丙烯腈含量可分为低腈、中腈、高腈粉末丁腈橡胶,按凝胶含量分类可分为非交联、半交联、交联型,按官能团分类有普通粉末丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、丁腈酯橡胶等。粉末丁腈橡胶主要用来与酚醛树脂、聚氯乙烯树脂共混制造制动带、刹车片、挡泥板;与ABS树脂、乙烯-乙酸乙酯并用,对树脂进行改性;和石棉混合用作密封材料或胶黏剂等。

部分交联型丁腈橡胶

部分交联型丁腈橡胶由丙烯腈、丁二烯和二乙烯基苯三元共聚而得。由于引进第三单体会产生部分交联,故加工性较好,但物理性能较差,只宜做加工助剂使用。当这种橡胶以20%~30%的比例并用于通用型丁腈橡胶中时,可明显改善胶料压延、压出性能,而且包辊性好,胶片表面光滑,收缩率小,半成品尺寸稳定,压出速度快;当以50%并用时,则压出速度可提高1倍,口型膨胀减少75%,压延收缩率降低50%,但拉伸强度却下降30%,因此最高用量不超过50%。

部分交联型丁腈橡胶是一种有效的非挥发性、非迁移性、非抽出性的高分子增塑剂。可与极性树脂并用,改进树脂的性能,用于制备板材、薄膜、人造革、垫圈、树脂管、电线和树脂砖等制品。另外,部分交联型丁腈橡胶在用直接蒸气硫化时,还可防止制品产生下垂变形。