環(huán)保型與傳統(tǒng)型熱法丁腈橡膠性能對比研究

李冬紅，李紅春，高衛(wèi)光，范永將，李彤霞

（蘭州石化公司研究院，甘肅 蘭州 730060）

環(huán)保型與傳統(tǒng)型熱法丁腈橡膠性能對比研究

李冬紅，李紅春，高衛(wèi)光，范永將，李彤霞

（蘭州石化公司研究院，甘肅 蘭州 730060）

對比考查了環(huán)保型熱法丁腈橡膠（NBR3604E）與傳統(tǒng)型熱法丁腈橡膠（NBR3604）的生膠性能、物理機(jī)械性能、耐老化性能和耐介質(zhì)性能。結(jié)果表明，NBR3604E與NBR3604生膠性能和耐介質(zhì)性能基本相同，硫化時(shí)間在25～30 min時(shí)NBR3604E硫化膠的物理性能更好。NBR3604E老化性能好于NBR3604，壓縮永久變形較NBR3604大。

環(huán)保型；熱法丁腈橡膠；物理機(jī)械性能；老化性能；耐介質(zhì)性能

根據(jù)聚合溫度的不同，丁腈橡膠可分為熱法丁腈橡膠和冷法丁腈橡膠。熱法丁腈橡膠（NBR3604）生產(chǎn)過程中采用拉開粉作為乳化劑，拉開粉殘留在橡膠中會影響產(chǎn)品性能，排出的污水生化處理困難[1，2]。但由于其具有冷法丁腈橡膠不具備的強(qiáng)度高等特點(diǎn)，熱法丁腈橡膠在國內(nèi)仍有一定的應(yīng)用[3]，特別是用于軍工耐油橡膠制品的生產(chǎn)。

針對熱法丁腈橡膠生產(chǎn)中的環(huán)保問題，中國石油蘭州石化研究院開發(fā)了環(huán)保型熱法丁腈橡膠（NBR3604E）的聚合工藝。本工作對環(huán)保型和傳統(tǒng)型熱法丁腈橡膠性能進(jìn)行對比研究，找出各自物理性能和加工性能的優(yōu)缺點(diǎn)，為NBR3604E替代NBR3604提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

NBR3604E，中國石油蘭州石化公司研究院中試產(chǎn)品；NBR3604，中國石油蘭州石化公司產(chǎn)品。

1.2 試樣制備

將NBR生膠在上海橡膠機(jī)械廠的SK-160型開煉機(jī)上薄通6～8次,依次加入增塑劑、活化劑、促進(jìn)劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑等助劑，最后加入硫化劑，混煉均勻后，均勻下片。放置16～24 h后用廣東番禺橡膠機(jī)械廠的CLBD350×350型平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，即得相應(yīng)硫化膠。

1.3 性能測試

（1）生膠性能

按照GB/T 6737—1997《生橡膠揮發(fā)分含量的測定》標(biāo)準(zhǔn)（烘箱法）測定揮發(fā)分含量；按照GB/T 4498—1997《橡膠灰分的測定》標(biāo)準(zhǔn)（A法）測定灰分；按照SH/T 1157—1997《丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量的測定》標(biāo)準(zhǔn)測定結(jié)合丙烯腈含量；按照GB/T1232.1—2000《未硫化橡膠用圓盤剪切粘度計(jì)進(jìn)行測定第1部分門尼黏度的測定》標(biāo)準(zhǔn)測定門尼黏度。

（2）物理機(jī)械性能

按照GB/T 528—1998《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》標(biāo)準(zhǔn)，采用高鐵檢測儀器有限公司的GT-7010-AE型拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測定拉伸性能（直角型試樣，拉伸速率為500 mm/min）；按照GB/T 531—1992《硫化橡膠邵爾A硬度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用上海化工機(jī)械四廠的XY-1型硬度計(jì)測定邵爾A硬度。

（3）耐介質(zhì)性能

按照GB/T 1690—1992《硫化橡膠液體試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定（常溫、24 h）。

（4）耐老化性能

按照GB/T 3512—2001《硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和耐熱試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，采用上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠的401 B型老化試驗(yàn)箱進(jìn)行測定（90 ℃、24 h）。

2 結(jié)果與討論

2.1 生膠性能對比

NBR3604E與NBR 3604進(jìn)行化學(xué)分析試驗(yàn)，考查其生膠性能差異，試驗(yàn)結(jié)果見表1。試驗(yàn)結(jié)果顯示，NBR3604E生膠的揮發(fā)分較NBR3604高，總灰分、結(jié)合丙烯腈、門尼黏度等與NBR3604相當(dāng)，且各項(xiàng)性能均滿足NBR3604指標(biāo)規(guī)定要求。

表1 NBR3604E與3604生膠性能對比Tab.1 Crude rubber properties comparison of NBR3604E and NBR3604

2.2 物理機(jī)械性能對比

對NBR3604E和NBR3604進(jìn)行不同硫化時(shí)間點(diǎn)的對比試驗(yàn)，選擇145 ℃硫化時(shí)間分別為25 min、30 min、35 min、40 min的硫化膠進(jìn)行物理性能試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，NBR3604E硫化時(shí)間在25～30 min時(shí)硫化膠的物理性能較好，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等都較高，而隨硫化時(shí)間延長，硫化膠的拉伸強(qiáng)度有所下降，斷裂永久變形明顯減小，定伸300%增加，硬度變大。

表2 NBR3604E和NBR3604不同硫化時(shí)間點(diǎn)物理機(jī)械性能Tab.2 Mechanical properties of NBR3604E and NBR3604 at different curing time points

2.3 耐介質(zhì)性能對比

選取汽油+苯混合液、煤油、紅油、1#標(biāo)準(zhǔn)油對NBR3604和NBR3604E進(jìn)行耐介質(zhì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。根據(jù)測定結(jié)果可知，NBR3604E和NBR3604的耐油性能相當(dāng)，NBR3604在苯+汽油混合液中性能要略好于NBR3604E，而NBR3604E的耐標(biāo)準(zhǔn)油性稍好。

表3 對3604E和3604進(jìn)行不同介質(zhì)溶脹試驗(yàn)Tab.3 Medium swelling test results of NBR3604E and NBR3604

2.4 老化性能對比

對NBR3604和NBR3604E進(jìn)行老化和壓縮變形試驗(yàn)，試驗(yàn)配方及硫化條件如表4所示。

表4 對比試驗(yàn)配方Tab.4 Experimental formulations for comparison

老化和壓縮變形性能測試結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，老化前NBR3604的拉伸強(qiáng)度要高于NBR3604E，斷裂伸長率則略低；老化后NBR3604E的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率都要好于NBR3604；NBR3604E的斷裂永久變形與NBR3604相當(dāng)；而NBR3604E的壓縮變形較NBR3604大。

表5 老化、壓縮變形性能測試Tab.5 Determination of aging and compression deformation performance

3 結(jié)論

在常硫量硫化體系的相同配方中，NBR3604E生膠性能和耐介質(zhì)性能與NBR3604相當(dāng)，硫化時(shí)間在25～30 min時(shí)硫化膠的物理性能較好。與NBR3604相比，NBR3604E老化性能好，壓縮永久變形大。

[1]張媛,趙瑛,何琳,等.用混凝-微電解-催化氧化工藝預(yù)處理含拉開粉的丁腈橡膠廢水[J].合成橡膠工業(yè), 2010,33(1):5-10.

[2]焦天陽,文善雄，趙旭濤,等.強(qiáng)化鐵炭微電解法處理拉開粉廢水[J].石化技術(shù)與應(yīng)用,2008,26(6): 571-573.

[3]李曉強(qiáng),唐斌.軟丁腈橡膠的性能及其配合技術(shù)[J].特種橡膠制品,2004,25(2):1-4.

Study of performance comparison of nitrile rubbers prepared by environment-friendly method and traditional method of hot emulsion polymerization

LI Dong-hong, LI Hong-chun, GAO Wei-guang, FAN Yong-jiang, LI Tong-xia
(Research Institute of Lanzhou Petrochemical Company, Lanzhou, Gansu 730060, China)

The crude rubber properties, mechanical properties, aging resistance and medium resistance of the nitrile rubbers prepared by environment-friendly method (NBR3604E) and traditional method (NBR3604) of hot emulsion polymerization were investigated by comparison. The results showed that the crude rubber properties and medium resistance of NBR3604E and NBR3604 were almost same, for NBR3604E both the mechanical properties for vulcanizing time of 25～30 min and the aging resistance were better, and its compression set was bigger.

environment-friendly; nitrile rubber by hot emulsion polymerization; mechanical properties; aging resistance; medium resistance

TQ333.7

A

1001-5922（2017）02-0036-03

2016-11-01

李冬紅（1984-），男，碩士研究生，工程師，主要從事乳液聚合方面的研究，已發(fā)表論文十余篇。Email：lidonghong1@petrochina.com.cn。