高饱和丁腈橡胶—HNBR文档
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氢化丁腈橡胶百科名片氢化丁腈橡胶氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。
氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好);并且由于其高度饱和的结构,使其具良好的耐热性能,优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性),优异的耐臭氧性能,较高的抗压缩永久变形性能;同时氢化丁腈橡胶还具有高强度,高撕裂性能、耐磨性能优异等特点,是综合性能极为出色的橡胶之一。
目录[隐藏]氢化丁腈橡胶应用氢化丁腈橡胶相关资料制备乙烯一丙烯腈共聚法NBR乳液加氢法NBR乳液加氢法特性HNBR与其他橡胶的性能比较[编辑本段]氢化丁腈橡胶应用氢化丁腈橡胶目前广泛用于油田、汽车工业等方面。
瑞翁公司是氢化丁腈橡胶原料的主要供应商,在氢化丁腈橡胶配方及加工领域经验丰富。
可以根据不同的应用领域,专业提供品种齐全、性能优异、品质稳定的混炼胶产品及各种氢化丁腈橡胶板,模压制品.随着汽车、石油工业的发展,橡胶部件除要求耐油外,还需具有良好的耐热、耐高温、高压、耐氧等特性。
普通丁腈橡胶(NBR)已远不能满足这些要求,尽管其中一些用途已为氟橡胶所取代,但氟橡胶价格昂贵。
因此人们开始探求对NBR性能的改进,氢化丁腈橡胶就是为了满足这种新的需要而开发成功的。
[编辑本段]氢化丁腈橡胶相关资料HNBR的耐高温性为130~180℃,耐寒性为-55~-38℃且机械性能优良,与其它聚合物相比更能满足汽车工业的要求。
用ZnO/甲基丙烯酸(MAA)补强的HNBR可制作三角带、等规三角带、多用三角环的底层胶、隔振器等;也可制备密封圈、密封件,耐热管等。
在石油钻井中,要求橡胶制品必须耐受高温、高压、酸、胺、H2S、CO2、CH4等蒸汽的考验。
而用HNBR制备的各种制品,可耐酸、耐油、耐溶剂。
用ZnO/MAA补强的HNBR可用于制作钻井保护箱和泥浆泵用活塞.此外,采用打浆法将HNBR制成纸型垫圈可用作石油工业及汽车工业的密封垫圈。
hnbr材料标准HNBR材料是一种高性能工程橡胶材料,全称为氢化丁腈橡胶(Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber)。
它是在合成橡胶的基础上进行氢化处理而得到的一种高强度、高耐热、耐油性能优异的橡胶材料。
HNBR材料具有很高的化学稳定性,在高温、高压、浸泡在各种液体介质中,特别是油类介质中,都能表现出优异的性能。
HNBR材料的主要特点包括:1.耐油性:HNBR材料具有出色的耐油性能,能够在含油环境下工作,不易受到油类介质的侵蚀。
2.耐热性:HNBR材料具有较高的耐热性,可以在温度范围从-40°C到150°C之间工作,不易因高温而老化、硬化。
3.耐臭氧性:HNBR材料具有较好的耐臭氧性,能够在含有臭氧的环境中长期使用,不易受到臭氧的破坏。
4.抗疲劳性:HNBR材料具有较高的弹性恢复性,能够在循环负载下保持稳定的性能,不易发生疲劳断裂。
5.机械性能:HNBR材料具有较高的抗张强度、抗撕裂强度和断裂伸长率,能够承受较大的机械应力。
6.热氧老化性:HNBR材料具有较好的热氧老化性能,能够在长期暴露在含氧环境中不易发生老化。
HNBR材料的应用广泛,特别适用于汽车、航空航天、石油化工、冶金、采矿等行业。
在汽车行业中,HNBR材料常被用于制造发动机密封件、O型圈、油封、减震器等零部件。
在航空航天领域,HNBR材料常被用于制造高温、高压环境下的密封件和管道接头。
而在石油化工、冶金、采矿等行业中,HNBR材料则广泛应用于油气管道系统、化工阀门、密封装置等。
考虑到不同领域和应用的需求,国际上制定了各种HNBR材料的标准规范。
主要的标准包括美国ASTM D1418-16a、欧洲EN 549和EN 12300、德国DIN 7867等。
这些标准规定了HNBR材料的物理性能、化学性能、机械性能、耐热性、耐油性等指标要求,以确保材料的质量和稳定性。
HNBR材料的生产工艺主要包括橡胶合成、氢化处理、制粒和硫化。
氢化丁腈橡胶开发与生产方案一、实施背景随着全球工业的不断发展,对高品质橡胶材料的需求也在日益增长。
氢化丁腈橡胶(HNBR)作为一种性能优异的特种橡胶,具有极佳的耐油、耐热、耐臭氧老化等特性,被广泛应用于汽车、石油、化工、航空航天等领域。
为满足市场需求,提高我国橡胶工业的国际竞争力,本方案致力于研究和开发高性能的氢化丁腈橡胶,并推动其产业化生产。
二、工作原理氢化丁腈橡胶(HNBR)是通过丁腈橡胶(NBR)在催化剂作用下,经氢化处理制得的。
在这个过程中,丁腈橡胶分子链上的双键被氢气加成,使分子链饱和度增加,进而提高了橡胶的耐热性、耐臭氧老化性、耐化学介质腐蚀性等。
此外,氢化丁腈橡胶还具有优异的机械性能,如高拉伸强度、低压缩永久变形等。
三、实施计划步骤1. 技术研究:开展氢化丁腈橡胶合成工艺研究,优化催化剂种类和用量、反应温度、压力等工艺参数,提高氢化丁腈橡胶的性能。
2. 生产工艺开发:在技术研究的基础上,进行中试生产,验证氢化丁腈橡胶生产工艺的可行性。
并根据中试结果,对工艺进行进一步优化。
3. 生产线建设:根据生产工艺要求,设计和建设氢化丁腈橡胶生产线。
包括原料储存和输送、反应釜、催化剂回收、产品后处理等单元。
4. 人员培训:对生产线操作人员进行专业培训,确保他们掌握氢化丁腈橡胶生产工艺和设备操作技能。
5. 产业化生产:在生产线建设完成并通过验收后,进行氢化丁腈橡胶的产业化生产。
在生产过程中不断优化工艺参数,提高产品质量和产量。
6. 市场推广:积极开展市场推广活动,拓展氢化丁腈橡胶的应用领域和市场份额。
四、适用范围本方案适用于汽车密封件、石油开采设备密封件、化工设备密封件、航空航天密封件等领域对高性能橡胶材料的需求。
五、创新要点1. 本方案采用先进的氢化技术,通过优化催化剂种类和用量、反应温度、压力等工艺参数,提高了氢化丁腈橡胶的性能。
2. 本方案注重环保和可持续发展,在催化剂回收和产品后处理单元采用绿色化工技术,减少了废弃物排放和环境污染。
氢化丁腈橡胶开发与生产方案一、实施背景随着科技的不断发展,高分子材料在各个领域的应用越来越广泛。
氢化丁腈橡胶(HNBR)作为一种高性能的高分子材料,具有优异的耐油、耐热、耐磨、耐臭氧等性能,被广泛应用于汽车、石油、化工、机械、电子、航空航天等领域。
目前,国内HNBR市场主要依赖进口,因此,开展HNBR的开发与生产具有重要的战略意义和经济价值。
二、工作原理HNBR是由丁腈橡胶(NBR)经过氢化处理而得到的一种高分子材料。
氢化处理是指在一定温度和压力下,将NBR 中的双键与氢气发生加成反应,使分子链中的双键饱和度提高,从而改善其性能。
具体来说,氢化处理使得HNBR的分子链结构更加规整,分子间作用力增强,从而提高了其耐热性、耐磨性、耐臭氧性等性能。
三、实施计划步骤1. 原料准备:准备丁腈橡胶(NBR)原料,并根据需求进行配料。
2. 混炼:将NBR原料放入密炼机中,加入适量的助剂,进行混炼。
混炼的目的是使原料充分混合均匀,同时提高橡胶的可塑性。
3. 压片:将混炼好的橡胶放入压片机中,进行压片。
压片的目的是使橡胶具有一定的形状和厚度,便于后续的加工处理。
4. 硫化:将压好的橡胶片放入硫化机中,在一定的温度和压力下进行硫化处理。
硫化的目的是使橡胶分子链之间形成化学键连接,从而提高橡胶的物理性能和化学稳定性。
5. 氢化:将硫化好的橡胶片放入氢化反应釜中,在一定的温度和压力下进行氢化处理。
氢化的目的是使橡胶分子链中的双键与氢气发生加成反应,从而提高橡胶的耐热性、耐磨性、耐臭氧性等性能。
6. 后处理:将氢化好的橡胶片进行切割、打磨、包装等后处理工序,得到最终的HNBR产品。
四、适用范围HNBR因其优异的性能特点,被广泛应用于以下领域:1. 汽车工业:HNBR主要用于汽车密封件、O型圈、油封等部件的生产。
其优异的耐油性和耐高温性能能够满足汽车发动机等高温部件的密封要求。
2. 石油工业:HNBR可用于制作石油开采设备中的密封件、O型圈等部件。
高饱和丁腈橡胶—HNBR(一)氢化丁腈橡胶(HNBR)也叫做高饱和丁腈橡胶与传统的丁腈橡胶(NBR)相比,其分子结构中含有少量或不含碳碳双键(C=C),它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能,而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等,是目前最具发展潜力的橡胶品种之一,在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶,已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。
尤其是汽车用传动带,已占其用量的50%以上。
一、氢化丁腈橡胶(Hydrogenated nitrile rubber)氢化丁腈橡胶因烃链上的不饱和双键被氢化还原成饱和键,故也称高饱和丁腈橡胶,代号HNBR或HSN。
二、历史HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产,商品名为Therban;日本Zeon公司也在同年建厂生产,商品名为Zetpol;随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产,商品名为Tornac(被Bayer兼并,已无此牌号);我国兰化公司于1999年开发成功,牌号:LH-9901、LH9902。
目前,世界HNBR总生产能力约7 500t/a,其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。
在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]。
三、制造方法:氢化丁腈橡胶制法有三:即乳液加氢化、丙烯腈-乙烯共聚法和丁腈橡胶乳液加氢法三种。
前两法尚在试验阶段,后一种制法已实现工业化。
丁腈橡胶乳液加氢法就是将制成的丁腈橡胶溶解,然后进行催化加氢而制得。
目前多致力于乳液催化加氢技术。
四、品种牌号国外生产氢化丁腈橡胶的厂家有日本瑞翁公司,德国Bayer公司和加拿大Polysar公司三家。
瑞翁公司牌号Zetpol HSN后缀以四位数字,前两位数字表示丙烯腈含量,10和20分别表示高和中高丙烯腈含;后两位数字表示碘值或不饱和度,10或20分别表示饱和度为95%和90%,数字后的字母L表示门尼粘度值低。
hnbr组成、特点、及主要用途摘要:一、hnbr 简介1.组成成分2.特点二、hnbr 的主要用途1.用于制作高性能轮胎2.作为润滑油的添加剂3.应用于其他橡胶制品正文:hnbr(氢化丁腈橡胶)是一种高性能的合成橡胶,由丁腈橡胶经过氢化处理而制成。
它具有良好的耐油、耐磨、耐高温和耐化学品腐蚀性能,因此在许多领域都有广泛的应用。
首先,hnbr 的主要组成成分是丁腈橡胶。
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈共聚而成的,具有较好的耐油性能。
经过氢化处理后,hnbr 的耐油性能得到进一步提高,使其在许多苛刻的工况下都能保持良好的性能。
hnbr 的特点主要表现在以下几个方面:1.优异的耐油性能:hnbr 的耐油性能比普通丁腈橡胶更高,可以在油类介质中长时间工作而不发生溶胀和龟裂。
2.良好的耐磨性能:hnbr 的耐磨性能比普通丁腈橡胶提高了20% 左右,使其在磨损环境下具有更长的使用寿命。
3.较高的耐高温性能:hnbr 的耐高温性能比普通丁腈橡胶提高了30% 左右,使其在高温环境下仍能保持良好的性能。
4.耐化学品腐蚀性能:hnbr 对许多化学品具有较好的耐腐蚀性能,使其在化工领域具有广泛的应用。
hnbr 的主要用途包括:1.用于制作高性能轮胎:由于hnbr 具有优异的耐油、耐磨和耐高温性能,因此被广泛用于制作高性能轮胎。
这种轮胎在高速行驶、恶劣路面和高温环境下都能保持良好的性能,提高了行驶安全性和舒适性。
2.作为润滑油的添加剂:hnbr 可以作为润滑油的添加剂,提高润滑油的抗氧化性能和抗磨损性能,从而延长润滑油的使用寿命。
3.应用于其他橡胶制品:hnbr 还可以用于制作各种橡胶制品,如密封圈、垫片、O 形圈等。
hnbr组成、特点、及主要用途
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目录
1.HNBR 的组成
2.HNBR 的特点
3.HNBR 的主要用途
正文
HNBR,即氢化丁腈橡胶,是一种合成橡胶,由丁腈橡胶经过氢化反应而成。
它具有优异的耐高温、耐油、耐酸碱和耐氧化性能,是一种高性能的橡胶材料。
HNBR 的组成主要是由丁腈橡胶、氢气和催化剂经过氢化反应而成。
在这个过程中,丁腈橡胶中的双键被氢气饱和,形成了饱和的氢化丁腈橡胶。
这种氢化过程大大提高了丁腈橡胶的耐热性能和耐化学品性能,使其在高温、高压和高腐蚀环境下都能保持良好的性能。
HNBR 具有以下特点:首先,它具有优异的耐高温性能,可以在 150℃以上的高温下长期工作,甚至在 200℃以上的高温下也能保持良好的弹性和机械性能。
其次,HNBR 具有优异的耐油和耐化学品性能,可以抵抗大多数的油和化学品,因此在油田、化工厂等高腐蚀环境中得到广泛应用。
最后,HNBR 还具有较好的耐氧化性能,可以在空气中长期使用而不会发生氧化龟裂。
HNBR 的主要用途包括:一是在汽车行业,主要用于制作油封、O 型圈和密封件等,可以抵抗高温、高压和高腐蚀的环境;二是在石油化工行业,用于制作管道、阀门、泵等设备,可以抵抗高温、高压和高腐蚀的介质;三是在航空航天和军事领域,用于制作航空发动机的密封件和高温环境下的密封件。
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3.9 丁腈橡胶与改性丁腈橡胶3.9.1 丁腈橡胶概述丁二烯-丙烯腈橡胶(acrylonitrile-butadiene rubber)是丁二烯与丙烯腈两种单体经乳液聚合而得的共聚物,简称丁腈橡胶(NBR)。
NBR于1930年由德国Konrad和Thchunkur研制成功,1937年由德国I.G. Farben公司首先实现了工业化生产。
NBR的丙烯腈含量为15%~53%,分为低腈、中腈、中高腈、高腈、极高腈五个等级。
在市售商品中,丙烯腈含量在31%~37%的NBR占总NBR的40%,尤其是丙烯腈含量为33%的NBR居多数[1]。
NBR的基本特点包括[2]:(1)NBR是非结晶性无定型聚合物,生胶强度较低,须加入补强剂才具有使用价值。
丙烯腈质量分数较高的NBR有助于提高硫化胶的强度和耐磨性,但会使弹性下降。
(2)耐油是NBR最突出的特点,NBR含有极性腈基,对非极性或弱极性的矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等化学物质有良好的抗耐性。
丙烯腈质量分数愈高,耐油性愈好。
(3)耐热性优于NR、SBR和CR,可在120℃的热空气中长期使用。
(4)耐寒性、耐低温性较差,丙烯腈质量分数愈高,耐寒性愈差。
(5)气密性较好,在通用橡胶中仅次于IIR。
(6)耐热氧老化、日光老化性能优于NR。
(7)NBR的介电性能较差,属半导体橡胶。
NBR具有二烯类橡胶的通性,可采用与NR、SBR等通用橡胶相同的方法加工成型,常用的硫化体系为硫磺、过氧化物和树脂硫化体系等。
NBR因其优异的耐油性能,广泛用于制备燃料胶管、耐油胶管、油封、动态和静态用密封件、橡胶隔膜、印刷胶辊、胶板、橡胶制动片、胶粘剂、胶带、安全鞋、贮槽衬里等各种橡胶制品,涉及汽车、航空航天、石油开采、石油化工、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等诸多领域[1]。
NBR分子主链上存在不饱和双键,影响了它的耐热、耐天侯等化学稳定性。
为了使NBR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的NBR新品种,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,使得NBR产品系列化、功能化、高档化。
氢化丁腈橡胶氢化丁腈橡胶(简称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。
由于HNBR具有合理的分子结构,因此不仅继承了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。
一、发展状况日本瑞翁(Zeon)公司早在70年代就开展了HNBR的研究工作,1978年开发成功高活性,高选择性的以二氧化硅为载体的钯催化剂,1980年HNBR生产中试成功,并于1984年4月在日本高岗建厂,其牌号为Zetpol。
1982年Bayer公司开发出商业牌号Therban1707和1907,含腈量分别为34%和38%的HNBR。
加拿大Polysar公司于70年代与日本同步开始研制HNBR,1985年通过中试,1988年11月在美国得克萨斯州投产,产口牌号Tornac,产能为1600吨/年。
1991年Bayer公司收购了Polysar 的合成橡胶部分,还将在欧洲另建Therban生产厂,设计能力为3000吨/年。
1995年瑞翁公司的HNBR生产能力达到5300吨/年。
1992年,北京化工大学同台湾南帝化学工业股份公司合作率先开展NBR的加氢催化剂和加氢工艺的研究,随后,兰化公司化学研究所和吉化公司研究院也相继开始HNBR的研究工作,1999年我国兰化公司HNBR开发成功,牌号为LH-9901,LH-9902。
目前,世界HNBR生产能力达2.2万吨/年,生产厂家主要有德国Bayer公司(生产能力为1.0万t/a),日本Zeon公司(生产能力为1.2万吨/年)。
二、市场需求及预测2001年,世界HNBR 已占NBR市场份额的20%以上,可见HNBR这种特殊形态的NBR的地位日趋重要。
2007年世界 HNBR需求量约为1.9万t,预计2010年需求量达2.2万t。
目前国产HNBR的供应主要来自中国石油兰州化工研究中心,进口产品主要来自日本瑞翁,牌号为Z2010、Z2020。
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高饱和丁腈橡胶—HNBR(一)氢化丁腈橡胶(HNBR)也叫做高饱和丁腈橡胶与传统的丁腈橡胶(NBR)相比,其分子结构中含有少量或不含碳碳双键(C=C),它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能,而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等,是目前最具发展潜力的橡胶品种之一,在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶,已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。
尤其是汽车用传动带,已占其用量的50%以上。
一、氢化丁腈橡胶(Hydrogenated nitrile rubber)氢化丁腈橡胶因烃链上的不饱和双键被氢化还原成饱和键,故也称高饱和丁腈橡胶,代号HNBR或HSN。
二、历史HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产,商品名为Therban;日本Zeon公司也在同年建厂生产,商品名为Zetpol;随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产,商品名为Tornac(被Bayer兼并,已无此牌号);我国兰化公司于1999年开发成功,牌号:LH-9901、LH9902。
目前,世界HNBR总生产能力约7 500t/a,其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。
在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]。
三、制造方法:氢化丁腈橡胶制法有三:即乳液加氢化、丙烯腈-乙烯共聚法和丁腈橡胶乳液加氢法三种。
前两法尚在试验阶段,后一种制法已实现工业化。
丁腈橡胶乳液加氢法就是将制成的丁腈橡胶溶解,然后进行催化加氢而制得。
目前多致力于乳液催化加氢技术。
四、品种牌号国外生产氢化丁腈橡胶的厂家有日本瑞翁公司,德国Bayer公司和加拿大Polysar公司三家。
瑞翁公司牌号Zetpol HSN后缀以四位数字,前两位数字表示丙烯腈含量,10和20分别表示高和中高丙烯腈含;后两位数字表示碘值或不饱和度,10或20分别表示饱和度为95%和90%,数字后的字母L表示门尼粘度值低。
氢化丁腈橡胶行业实施方案氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体,而丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的。
丁二烯的制法主要有丁烷和丁烯脱氢,或由碳四馏分分离而得。
氢化丁腈橡胶的原材料逐级分解,其最为初级的原材料为石油,氢化丁腈橡胶原材料及氢化丁腈橡胶行业发展受石油化工产业发展影响较大。
以质量和效益为中心,以供给侧结构性改革为主线,以创新驱动发展为动力,以坚持转型发展、创新发展为路径,积极推动行业转型升级,增强行业核心竞争力。
区域行业产业结构优化取得重大进展 ,行业现代化发展水平显著提高。
为加快调整优化区域产业发展,结合区域产业发展实际,制定本方案。
一、指导思路深入贯彻落实科学发展观,加快转变产业发展方式,立足满足国内需求,以结构调整、新产品开发和应用为重点,培育壮大企业规模,促进产业可持续发展。
二、原则1、因地制宜,特色发展。
紧密结合区域发展要素条件,充分发挥比较优势,围绕核心产业,引进培育龙头企业,形成各具特色、差异发展的发展新格局。
2、开放融合。
树立全球视野,对标国际先进,把握“一带一路”重大战略契机,聚焦产业重点领域,探索发展合作新模式,在全球范围配置产业链、创新链和价值链,更大范围、更高层次上参与产业竞争合作,走开放式创新和国际化发展的道路。
3、区域协同,部门联动。
深入推进区域产业发展协同发展,在更大区域范围内打造产业发展链条,形成错位发展、共同发展格局;加强部门间的统筹协调,建立联动机制,形成合力。
4、坚持协调发展。
围绕战略性新兴产业等重大需求,鼓励产学研用相结合、上下游产业融合发展,促进发展速度与质量、效益相统一,与资源、环境相协调。
三、背景分析氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体,而丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的。
丁二烯的制法主要有丁烷和丁烯脱氢,或由碳四馏分分离而得。
氢化丁腈橡胶的原材料逐级分解,其最为初级的原材料为石油,氢化丁腈橡胶原材料及氢化丁腈橡胶行业发展受石油化工产业发展影响较大。
高饱和丁腈橡胶—HNBR(一)氢化丁腈橡胶(HNBR)也叫做高饱和丁腈橡胶与传统的丁腈橡胶(NBR)相比,其分子结构中含有少量或不含碳碳双键(C=C),它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能,而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等,是目前最具发展潜力的橡胶品种之一,在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶,已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。
尤其是汽车用传动带,已占其用量的50%以上。
一、氢化丁腈橡胶(Hydrogenated nitrile rubber)氢化丁腈橡胶因烃链上的不饱和双键被氢化还原成饱和键,故也称高饱和丁腈橡胶,代号HNBR或HSN。
二、历史HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产,商品名为Therban;日本Zeon公司也在同年建厂生产,商品名为Zetpol;随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产,商品名为Tornac(被Bayer兼并,已无此牌号);我国兰化公司于1999年开发成功,牌号:LH-9901、LH9902。
目前,世界HNBR总生产能力约7 500t/a,其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。
在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]。
三、制造方法:氢化丁腈橡胶制法有三:即乳液加氢化、丙烯腈-乙烯共聚法和丁腈橡胶乳液加氢法三种。
前两法尚在试验阶段,后一种制法已实现工业化。
丁腈橡胶乳液加氢法就是将制成的丁腈橡胶溶解,然后进行催化加氢而制得。
目前多致力于乳液催化加氢技术。
四、品种牌号国外生产氢化丁腈橡胶的厂家有日本瑞翁公司,德国Bayer公司和加拿大Polysar公司三家。
瑞翁公司牌号Zetpol HSN后缀以四位数字,前两位数字表示丙烯腈含量,10和20分别表示高和中高丙烯腈含;后两位数字表示碘值或不饱和度,10或20分别表示饱和度为95%和90%,数字后的字母L表示门尼粘度值低。
Bayer公司牌号Therban HNBR后缀以四位数字,前两位表示—CN侧基含量,17,19,22分别表示—CN侧基含量为17%、19%、22%,相对应的丙烯腈含量为34%,38%和40%。
Polyser公司牌号Tornac后记以字母A、B、C分别表示饱和度为99.5%\98%和95%,后缀四位数字,前两位数字,前两位数字表示丙烯腈含量,后两位数字表示门尼粘度。
各主要品种牌号见表如下:氢化丁腈橡胶主要品种牌号①括号内百分数为饱和度②为饱和度五、基本性能高饱和丁腈橡胶的性能取决于氢化度,换言之,取决于剩余的未氢化1.4链段含量。
丙烯腈含量不同的丁腈橡胶具有不同的玻璃化温度。
普通丁腈橡胶的玻璃化温度范围大致为-65~-15O C;随氢化度的提高,玻璃化温度范围变窄,大致为-45~15 O C。
丁腈橡胶为非结晶性橡胶,氢化后成为拉伸结晶性橡胶。
氢化丁腈橡胶,虽然仍含有少量双键,但其氧化稳定性比丁腈橡胶高1000倍。
热降解温度(在氮气和空气中)随氢化度的提高而提高,大约比未氢化丁腈橡胶高30~40 O C。
试验表明,氢化度大于80%,耐热老化性能显著改善,压缩永久变形明显变小,耐臭氧性提高。
根据制品性能的要求,可以选用不同丙烯腈含量的丁腈橡胶和决定其氢化度,从而为扩大丁腈橡胶用途和改善制品性能提供了可能性。
HNBR通过配方调节,其性能可在较大范围内变化,其典型性能如表2所示,其拉伸强度比CR、NBR高,而ZSC 甚至达到PU的水平;HNBR的耐热空气老化性优异,并与其饱和度有关,饱和度越高耐热越好。
HNBR在150℃×42d 的老化条件下扯断伸长率仍然保持50%,拉伸强度实际上未变化、硬度(邵尔A)只增加11°。
特别是,不象其它橡胶,温度对NHBR的硬度和模量影响不大,这一点非常重要,汽车同步带要求在一定的温度和速度范围内,带应保持初始张力下的形状,以防带与带轮产生“时间滞后(Time lag)”现象。
HNBR的长期动态性能稳定,试验表明,给定使用寿命为1000h时,各耐油橡胶的使用温度如表3所示。
HNBR还具有良好的耐臭氧、耐天候老化、耐化学品性能,并具很好的压缩永久变形性能和溶胀性能。
HNBR动态性能优异,如图2,其裂口增长明显低与CR。
HNBR耐磨性能优越,这是由于HNBR具有非常高的拉伸积,而拉伸积与耐磨指数正比,因此HNBR是优良的耐磨橡胶材料。
报价要点:表2 HNBR硫化胶的代表性能表3 在给定使用寿命为1000h各种耐油橡胶的的使用温度[6]六、基本特性(1)氢化丁腈橡胶虽经氢化饱和,但仍保持原丁腈橡胶的特性。
具有拉伸结晶性,因而强度较高。
(2)有良好的耐热和耐臭、耐天候老化性能以及耐化学酸碱性能。
(3)良好的耐技术液体(包括含腐蚀添加物的油类)的溶胀性能。
(4)良好的机械性能,即使在温升条件下仍保持相当水平。
(5)在极有害的条件下,有显著的耐磨耗性能。
(6)硫化胶的拉伸强度比丁腈橡胶,氯丁橡胶更高,接近或高于羧基丁腈橡胶。
(7)优异的耐酸(硫化氢)环境和耐胺/油混合物性能,以及耐氧化燃料和耐润滑油性能。
(8)玻璃化温度T g随氢化程度在-15 ~ -14O C之间,脆性温度-50O C。
七、使用规范(ASTM)ASTM DH规范高饱和丁腈橡胶—HNBR(二)一、高饱和丁腈橡胶加工与配合配合:硫黄促进剂硫化体系和有机过氧化物硫化体系均可采用。
碘值高的(即剩余不饱和度高)可采用硫黄促进剂硫化体系,不饱和度低的应采用有机过氧化物硫化体系。
过氧化物硫化的胶料耐热性更好。
高饱和丁腈橡胶含有少量双键,可用硫黄硫化,也可用过氧化物硫化。
硫化速度和硫化要求类似于三元乙丙橡胶。
用硫黄硫化时,可能出现喷霜现象。
最好用过氧化物硫化。
常用的过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙苯。
补强填充剂、防老剂以及增塑剂的选择及用量,与丙烯腈含量为40%的丁腈橡胶基本相同。
报价:HNBR胶料价格较高,再加上我们公司配方中所用的硫化体系均为过氧化物硫化,所以料价较高。
加工:氢化丁腈橡胶加工与配合除硫化体系外,与丁腈橡胶基本相同,容易加工。
混炼机或开炼机都可以进行。
由于氢化丁腈橡胶本身丙稀腈含量很高,门尼粘度较高不利于各种配合剂的混入!所以必须塑炼。
氢化丁腈橡胶混炼加工时,生热较大,容易产生结构化现象,不利于配合剂的混入,所以要低温混炼。
宜采用低转速、小滚距、低速比和分批投料的方法混炼。
在密炼机中,宜采用低转速,较低温度混炼,严格控制卸料温度。
排胶温度不超过130O C,胶料不适宜长时间混炼。
随氢化度的提高,胶料的门尼粘度有所增加,强伸性能变化不大,但压缩永久变形却随之增大。
将含丙烯腈34%、门尼粘度(ML4,100 O C)范围为20~140的几种丁腈橡胶都加氢至氢化度99.5%。
报价要点:高饱和丁腈硫化胶比氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶具有优异的耐油性能,而耐热性能介于氯磺化聚乙烯、氯醚橡胶和三元乙丙橡胶之间,优于普通丁腈橡胶(约高40 O C);低温性能优于丙烯酸酯橡胶。
耐胺性和耐蒸汽性优于氟橡胶,与三元乙丙橡胶相似;压缩永久变形性接近乙丙橡胶;压出性能优于氟橡胶。
二、补强和填充体系1碳黑氢化丁腈橡胶属于拉伸结晶性聚合体,为了得到更好的物理机械性能,填充一定量的补强和填充剂是必要的。
一般槽法碳黑用量为50份,高耐磨炉黑用量为50-60份,半补强炉黑用量为60-100份。
碳黑的加入可提高氢化丁腈橡胶的拉伸强度,定伸应力,硬度和耐磨性,并可减少压出膨胀,提高胶料的门尼粘度和定伸应力。
(1)拉伸强度粒径愈小,拉伸强度越大。
炭黑用量增加到40-50PHR时,拉伸强度最大。
(2)定神应力与粒径关系不大。
结构越高,定神越大。
(3)伸长率与粒径关系不大。
结构越高,伸长率越小。
炭黑用量增加会降低伸长率。
(4)硬度粒径愈小或结构愈高,硬度增高。
炭黑用量增加,硬度增高。
(5)磨耗粒径越小,结构越高,磨耗性能越好。
炭黑用量增加,磨耗性能提高。
(6)屈挠性能粒径越小,结构越高,越容易产生龟裂。
低结构半补强炉黑和高结构半补强炉黑填充的橡胶具有好的性能。
炭黑用量增加,容易产生龟裂。
(7)生热性能粒径越小或结构越高,生热就越高低结构半补强炉黑高结构半补强炉黑通用炉黑和高定伸炉黑补强橡胶的生热小。
炭黑用量增加则生热增高。
(8)回弹性粒径越小,回弹性越差。
回弹性与结构无关。
通用炉黑低结构半补强炉黑和高结构半补强炉黑补强橡胶性好。
炭黑用量增加,则回弹性能下降。
报价:对于抗张要求高的,或耐磨性好的,产生的问题是料价比较高。
2白色填充剂白烟是在白色填料中补强效果最好的,白烟的加入可提高氢化丁腈橡胶的拉伸强度,定伸应力,硬度等物理机械性能,但由于白烟会使胶料硬化,并且混入较困难,在制程容易发生由于分散不良导致的种种异常,并且还会使胶料的流动性变差,为了改善胶料的流动性与分散性,设计配方时要加入适当的分散助剂与流动助剂。
P4及硅酸盐系列填料,能给以混炼胶很好的定伸强度与补强效果,但伸长较差。
报价:对于有色配方,由于制程的难管控性,所以不良率要适当估高。
2、增塑剂氢化丁腈橡胶常用的软化剂为DOP,DOS,DOA等,用于氢化丁腈橡胶经常应用的场合为耐高温环境以及材质本身的容油量,所以软化剂的用量经常为5-10份。
其中若对耐寒性有要求时,经常用耐寒效果较佳的DOS与DOA。
由于软化剂用量较少,胶料流动性较差,所以为了保证制造加工性,在设计配方时要加入适当的流动助剂。
报价:由于软化剂用量少和胶料对填充剂润湿性的限制,导致胶料中填充剂用量较少,所以报价时,料价相对较高。
三、HNBR的配合HNBR对补强剂和增塑剂用量的响应程度几乎与NBR相同,只是HNBR达到的物理机械性能要高些。
炭黑多采用快压出等炉法炭黑,增塑剂用量与HNBR对增塑剂的最大吸收能力有关(如表4),一般为其最大吸收能力的50%~60%表4 HNBR中增塑剂的最大吸收量氢化度在96%以下的HNBR可以用硫黄或过氧化物硫化,完全氢化的HNBR只能用过氧化物、树酯或高能辐射进行硫化(交联)。
硫黄硫化比过氧化物硫化具有更高的拉伸强度、伸长率、撕裂强度和更好的动态性能,以及与织物或金属骨架材料更高的粘合性。
用过氧化物硫化,压缩永久变形低得多并极大地提高了HNBR的耐热性能。
HNBR硫黄硫化一般采用低硫高促(SEV)或硫黄给予体(EV)硫化体系。
过氧化物用量为5~15份,再加1~20份助交联剂如TAC、TAIC或N,N‘-间苯撑双马来酰胺等。
四、材料的选用材料的选用五、应用由于氢化丁腈橡胶具有前述的独特性能,因此广用于油田工业、汽车工业、飞机制造业和建筑工业等领域的制品,如制造钻井管、钻井管保护层、井口密封、蓄压器、汽车燃料和润滑系统、发动机使用的垫圈,O 型环、密封件等。