試論丁晴橡膠性能及加工工藝

田偉波

摘 要：丁腈橡膠（NBR ）是一種由丁二烯和丙烯腈共聚而成的特種橡膠，丁腈橡膠根據結構組成、丙烯酸酯含量、門尼黏度以及應用范圍等進行分類。其中根據應用范圍可分為通用型和特種丁腈橡膠。廣泛用于制各種耐油橡膠制品、多種耐套管、軟包裝、油墊圈、墊片、軟膠管等，在汽車、航空、石油、復印等行業中成為必不可少的彈性材料。

關鍵詞：丁晴橡膠；性能；加工；工藝

1 丁晴橡膠主要性能

1.1耐油性

其耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠。丁二稀單體可共聚成順式、反式和1，2-焼基三種不同的鏈結構。典型的NBR結構中反式占約78%。由于NBR分子鏈結構中含有氰基，耐油性（如耐礦物油、液體燃料、動植物油和溶劑）優于天然橡膠、氯丁橡膠和丁苯橡膠。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性則相應下降。有效利用這些特性可以使之滿足各種用途。在通用膠中，NBR橡膠耐苯、石油基油類及非極性溶劑的性能遠優于NR、SBR、IIR等非極性膠，也優于極性的CR。

1.2 耐熱性

耐熱性優于丁苯橡膠、氯丁橡膠，具有中下等的耐熱性，可在100℃、120℃下可連續使用40天，在150℃僅能使用3天。丁腈橡膠耐溫60度，硅橡膠突出的性能是使用溫度寬廣，能在-60℃（或更低的溫度）至+250℃（或更高的溫度）下長期使用。特殊配方可達到的溫度范圍-50℃ ～ 150℃。在191℃油中浸泡70h仍有屈撓性能。

1.3 耐磨性強

丁腈橡膠比天然橡膠的耐磨性要高30%～45%，耐高溫性能較天然橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠等都強。隨著ACN含量的增加NBR的極性增強，鏈柔順性降低，鏈間相互作用力增大，分子鏈內雙鍵含量降低，飽和程度增加，由此也造成了一系列性能的變化，其耐磨耗性提高。

1.4 抗靜電性能

丁腈橡膠的體積電阻率為109-1010Ω·cm，等于或低于半導體材料體積電阻率1010Ω·cm這一臨界限制。因此，丁腈橡膠是一種半導體材料。在通用橡膠中是唯一可利用這一點可以制作抗靜電的橡膠制品。

1.5 黏度高

膠黏度比一般橡膠高出一倍，丁腈橡膠-26和丁腈橡膠-40門尼粘度為90～120。橡膠加工能耗一般與生膠的黏度成正比，丁腈橡膠混煉生熱較大，與異橡膠與丁苯橡膠不同，該種橡膠在溫度和高機械應力作用下，往往產生結構化作用，因此在升溫和延長加工時間的條件下，會導致黏度增大。

2 丁晴橡膠加工工藝

2.1 開煉

用開煉機混煉天然橡膠時，輥溫一般在50℃-60℃之間，前輥較后輥高5℃，用密煉機時多采用一段混煉法。排膠溫度要低于150℃。丁腈橡膠的混煉比較困難：粉劑分散不均勻、包輥不易，膠料生熱也較大，所以需要低溫混煉，并注意加料順序和容量。其中，不易分散的、溶解度較小的粉劑 （如硫黃、氧化鋅） 混煉時應先加，否則會影響膠料的物理性能。生膠不易包輥，包輥后加了粉料，又會第二次脫輥。由于生膠內聚力大，粉料不易混入。混料時間長，比天然橡膠長1倍左右。發熱量大，膠溫容易升高。根據這些特點，丁腈橡膠混煉時應保持40～45的輥溫.裝膠容量應為普通合成膠的70～80%。丁腈橡膠因分子量分布較窄，極性大，分子鏈柔性差，以及本身特定的化學結構，使之加工性能較差。表現為塑煉效果低，混煉操作較困難，混煉加工中生熱高，壓延、壓出的收縮率和膨脹率大，成型時自粘性較差，硫化速度慢等。

2.2 密煉

采用密煉機混煉丁腈橡膠膠料，可提高生產效率，改善操作條件，混煉膠質量良好，丁腈橡膠的密煉必須嚴格控制溫度，充分保持冷卻，使排膠溫度不超過130℃。用密煉機混煉時，容量可增加10%，輥溫也可稍高，以利于配合劑分散。丁腈橡膠可塑度小，韌性大，而且塑煉時生熱大，因此，通常在開煉機上采用低溫（輥溫40℃以下），小輥距（約1mm），低容量（為天然橡膠的70%）以及分段塑煉，這樣可收到較好效果。碳黑含量大或采用高結構細粒子炭黑時，必須采用兩段混煉才能分散均勻，也可采用逆混法混煉。如果溫度過低，容量過小，易出現壓散現象，生膠應預先塑煉，門泥黏度應在75以下，以利于配合劑分散和減少能耗，硬脂酸在密煉中加入有利于配合劑，特別是碳黑等的濕潤和分散。再次投料工藝簡易可行。丁腈橡膠特有的降低膠料溫度的工藝措施是在密煉機中同時加入軟化劑和碳黑，它可減慢結構化過程，并延長焦燒時間一倍但配合劑分散度稍有降低，當碳黑用量高于80份時，應分3次加入，可降低結構化程度，并改善膠料性能。丁腈橡膠混煉時的發熱量大，配合劑難分散。故在開煉機上混煉時應采取低溫、小容量、小輥距、慢加料的操作方法。硫黃在丁腈橡膠中溶解度小，分散苦難，故常在混煉開始時加入，而促進劑最后加入。酯類軟化劑用量大是，可與粉料交替加入。

3 結束語

總之，丁腈橡膠中具有非常好的耐油性、耐水性、氣密性及優良的粘結性能。廣泛用于制各種耐油橡膠制品、多種耐油墊圈、墊片、套管、軟包裝、軟膠管、印染膠輥、電纜膠材料等，在汽車、航空、石油、復印等行業中成為必不可少的彈性材料。

參考文獻：

[1]姚興芳，范時軍，張世鋒.丁腈橡膠增韌環氧樹脂研究進展[J].熱固性樹脂，2009（03）.

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