Zhanber? HNBR在高溫-長時間條件下的耐老化和耐油試驗研究

詹正云，辛麗紅，任文壇

[1.贊南科技（上海）有限公司，上海 201108；2.上海交通大學，上海 200240]

Zhanber?HNBR在高溫-長時間條件下的耐老化和耐油試驗研究

詹正云1，辛麗紅1，任文壇2

[1.贊南科技（上海）有限公司，上海 201108；2.上海交通大學，上海 200240]

采用有機過氧化物硫化體系組成的標準配方，對Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056 氫化丁腈橡膠（HNBR）進行了高溫-長時間條件下（150 ℃、1000 h）的耐熱空氣老化和耐油性能進行了試驗考核，并與國外對應的牌號進行了對比。結果表明，在150 ℃的高溫下，經過長達1000 h的試驗，Zhanber?HNBR仍具有良好的耐熱空氣老化和耐油性能，其高溫-長時間耐老化和耐油性能可與國外對應的牌號相媲美。

Zhanber? HNBR；高溫-長時間老化；耐老化性能； 耐油性能

0 前 言

氫化丁腈橡膠(HNBR)作為高性能膠管、膠帶、密封和減振零部件、膠輥、特殊電線電纜等制品的材料，在高鐵、航空、新能源、汽車、石油等重大工業領域具有其他材料無法替代的作用[1]。

過去三十多年，全球HNBR規模化生產的廠商只有日本瑞翁（ZEON）公司和德國朗盛（LANXESS）公司。從2010年開始，贊南科技（上海）有限公司利用自主研發的具有國際領先水平的“詹氏催化劑”系列產品及其技術平臺，成功解決了氫化丁腈橡膠（HNBR）工業化生產中的催化加氫活性和選擇性、產品后處理等關鍵技術難題，研發和生產出了性能良好的詹博特?氫化丁腈橡膠系列產品（Zhanber?HNBR），并很快進入了國內外HNBR市場[2-4]。

本研究將采用有機過氧化物硫化體系組成的標準配方[5]，針對詹博特?氫化丁腈橡膠系列產品的典型牌號Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056，進行高溫-長時間條件下（150 ℃、1000 h）的耐熱空氣老化和耐油性能試驗考核，并與市售的國外對應牌號產品進行了對比試驗。

1 試 驗

1.1 主要原材料

ZN35056：丙烯腈含量為3.5%、碘值為6.9 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為69；ZN35058：丙烯腈含量為3.5%、碘值為8.4 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為87；ZN35156：丙烯腈含量為3.5%、碘值為13.9 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為65；ZN43056：丙烯腈含量為43%、碘值為8.6 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為65。上述四種HNBR均為贊南科技（上海）有限公司的Zhanber?HNBR系列產品。樣品Z001：丙烯腈含量為36%、碘值為5 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為62；樣品Z002：丙烯腈含量為36%、碘值為7 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為86；樣品Z003：丙烯腈含量為36%、碘值為11 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為63；樣品Z004：丙烯腈含量為43%、碘值為5.6 mg/100 mg、門尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）為63。上述對比的“樣品”均為市售的國外同類產品。其他配合劑為市售產品。

1.2 試驗配方

對比試驗配方如表1所示。

表1 對比試驗配方

1.3 試樣制備

膠料混煉在XK-160型雙輥開煉機中進行，按一定配方比例稱量HNBR及其相應的配合劑，先將生膠在開煉機上薄通3次并包輥；接著將配合劑加入其中，直至所有配合劑混入HNBR膠料中，左右割膠各5～6次，接著打卷薄通5次后下片。混煉時輥溫控制在20～50 ℃，混煉時間15～20 min。試片硫化采用江都昌隆試驗機械廠生產的XLB-D 350×350×2Z型平板硫化機，在180 ℃、15 MPa的條件下硫化8 min。

1.4 性能測試

膠料硫化特性按照GB/T 9869－1997標準，在臺灣高鐵公司生產的M-2000AN型無轉子流變儀上進行測試；硫化膠硬度按照GB/T 531.1－2008標準，用江都昌隆LX－A型橡膠硬度儀測試邵爾A硬度；硫化膠拉伸性能和撕裂性能分別按照GB/T 528－2009和GB/T 529—2008標準，在臺灣高鐵公司的TCS-2000型電子拉力試驗機上進行；硫化膠的熱空氣老化和耐油（ASTM 901#和903#油）試驗分別按照GB/T 3512—2001和GB/T 1690—2010所規定方法進行。

2 結果與討論

2.1 膠料加工工藝性能

按照1.3節所描述的試樣制備方法，對表1所示試驗配方的8個膠料進行了混煉和硫化試驗，ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056與4種國外對應牌號生膠一樣，混煉時的包輥和吃粉性能都很好，混煉和試樣硫化過程也無異常。

表2所示數據為混煉膠的硫化特性，可見ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056與4種國外對應牌號的生膠相比，其混煉膠的最高扭矩（MH）和硫化程度（ΔM，最高扭矩與最低扭矩之差）要比對比樣品（國外對應牌號生膠的混煉膠）的低。另外，除ZN43056之外的其他3種膠料的正硫化時間（tc90）比國外對應牌號生膠的混煉膠要短一些。

表2 混煉膠硫化工藝特性（180 ℃、10 min）

（表未完）

（續表）

2.2 硫化膠的原始力學性能

表3為表1所示配方硫化膠的原始力學性能測試結果。不難看出，Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056等4種典型的詹博特?氫化丁腈橡膠生膠與4種國外對應牌號生膠相比，其有機過氧化物硫化體系標準配方的硫化膠的定伸應力要低。尤其是ZN43056與對應的國外牌號生膠（配方G和H）相比，定伸應力明顯低、拉斷伸長率明顯高，再一次證明在本試驗條件下，Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056比國外對應牌號生膠的硫化程度低。

表3 硫化膠的原始力學性能數據

2.3 硫化膠的耐熱空氣老化性能

在進行硫化膠的熱空氣老化試驗時，同時準備了4組試樣，置于150 ℃的熱空氣烘箱中，分別用于不同老化時間（70、336、500和1000 h）的性能測試。按照試驗標準GB/T 3512—2001的要求，每組分別由3個試樣組成，也就是說4組試樣雖然膠料配方和混煉批次相同，但不可能從同一試片上裁取，這樣就可能導致不同老化時間試樣的力學性能測試數據出現一些小的波動。

從表4所示的試驗結果看出，隨著老化時間的延長，Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056與國外對應牌號生膠一樣，經過500 h老化后硬度增加了15左右，拉伸強度還保持在80%以上，拉斷伸長率也保持在100%左右。1000 h老化后，力學性能仍保持在一定的水平。可以說，在高溫-長時間的熱空氣老化試驗條件下，詹博特?氫化丁腈橡膠與國外對應牌號產品相比，其耐老化性能并不遜色。

表4 硫化膠的耐熱空氣老化性能數據

2.4 硫化膠的耐油性能

硫化膠耐油試驗的試樣準備方法與熱空氣老化試驗的相同，也是同時準備了4組試樣，置于150 ℃的試驗介質油（ASTM 901#和ASTM 903#油）中，分別用于不同耐油老化時間（70、336、500和1000 h）的性能測試。如表5和6所示，Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有優異的高溫-長時間耐油性，其性能表現完全可與國外同類產品匹敵。試驗數據表明：在ASTM 901#油中，經過150 ℃、1000 h的浸漬老化試驗后，其硬度變化在-2以內，拉伸強度降低10%以內，拉斷伸長率降低在35%左右，體積變化在-2%左右；同樣，在ASTM 903#油中，其硬度變化在-10以內，拉伸強度降低50%左右，拉斷伸長率降低在35%左右，體積變化在+12%左右。這就預示著詹博特?氫化丁腈橡膠可以在150 ℃的高溫礦物質油中長期工作，并保持著良好的性能穩定性。

表5 硫化膠的耐ASTM 901#油性能數據

表6 硫化膠的耐ASTM 903#油性能數據

3 結 論

（1）詹博特?氫化丁腈橡膠系列產品的典型牌號 ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有良好的加工工藝性能，混煉時的包輥和吃粉性能都很好，試樣硫化過程工藝性能良好。

（2）試驗考核表明，在150 ℃、1000 h 的高溫-長時間試驗條件下，Zhanber?ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有良好耐熱空氣老化性和耐油性能。尤其是其在150 ℃的ASTM 901#和ASTM 903#介質油中表現出優異的穩定性，這將預示著詹博特?氫化丁腈橡膠可以在150 ℃的高溫礦物質油中長期工作。

（3）詹博特?氫化丁腈橡膠與國外對應牌號的HNBR產品相比毫不遜色，在加工工藝性能、力學性能，尤其是在150 ℃、1000 h的高溫-長時間熱空氣老化和耐油性能方面，完全達到同等水平。

綜上所述，贊南科技通過自主創新的核心制備技術，已經批量穩定生產的詹博特?氫化丁腈橡膠的幾種常用典型牌號均具有良好的加工工藝性能、耐熱空氣老化性能、耐油性能和力學性能，將為氫化丁腈橡膠行業的發展和相關產業的應用提供更多更好的國產化優質產品。

[1] 郭湘瑤.氫化丁腈橡膠的新發展[J]. 橡膠參考資料，2008, 38(3):4-5.

[2] 李延昭，王蘭鋒，梁玉蓉,等.合成橡膠氫化改性的研究進展[J]. 特種橡膠制品, 2005，26(5):46-49.

[3] 鄭長偉.日本瑞翁公司氫化丁睛橡膠的性能及應用介紹[J]. 橡膠工業，1995, 42(6):342-344.

[4] 詹正云.氫化丁腈橡膠制備方法及丁二烯橡膠的降解和氫化方法:102603928 A[P].2012-07-25.

[5] 肖風亮.Therban?HNBR配合基本原則[J]. 世界橡膠工業, 2006, 33(1):4-12.

TQ 333.7

B

1671-8232(2017)11-0012-05

詹正云（1962—），博士，教授，國家千人計劃特聘專家，從事氫化丁腈橡膠制備及產業化技術研究和開發工作。

[責任編輯：朱 胤]

2017-11-03