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作者: 不同牌号丁腈橡胶NBR性能影响研究

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第 1 页论文题目（宋体五号）

不同牌号丁腈橡胶 NBR性能影响研究

叶静

南京金三力高分子科技有限公司江苏南京 210000

摘要：本实验研究通过对NBR3375、NBR1052、NBE N41三个牌号的丁腈橡胶在过氧化物硫化体系，普通硫磺硫化体系，半有效硫化体系，有效硫化体系，进行对比研究，分析不同牌号的橡胶的门尼粘度与胶料流动性，加工性能，力学性能的关系。丙烯腈含量不同，门尼粘度相似的NBR3375与NBR N41对比，丙烯腈含量高的NBR3375，胶料的流动性差，硬度较大，拉伸强度较大，最大伸长率较小，压缩永久变形性较好。丙烯腈含量相同的NBR3375与NBR1052对比，可以得出在丙烯腈含量相同的情况下，MV值较低的NBR 1052，胶料流动性较好，硬度较大，拉伸强度较小，最大伸长率较大，压缩永久变形性较差。

关键词：丁腈橡胶，丙烯腈含量，门尼粘度，物理性能

前言

1.1丁腈橡胶性质

1.1.1丁腈橡胶的品种与分类

丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯和丙烯腈两种单体聚合反应得到的共聚物，按丙烯腈含量的高低,可分为超高腈(0.41以上)、高腈(0.36～ 0.41)、中高腈(0.31～ 0.36)、中腈(0.25～ 0.31)和低腈(0.25以下)五大类。

1.1.2丁腈橡胶的结构特点

①分子结构不规整,属于非结晶性橡胶。

②极性橡胶：丙烯腈的含量越高,极性越强的分子间力越大,分子链的柔性也就越差。

③不饱和橡胶：单键和双键数目随着丙烯腈含量的提高而减少,它的不饱和程度也随着丙烯腈含量的提高而不断下降。

④分子量分布较窄。

1.1.3丁腈橡胶的物理性质

丁腈橡胶为浅黄至棕褐色、略带腋臭味的弹性体，密度随着丙烯腈含量的增加而由0.945~0.999g/cm3不等，能溶于苯、甲苯、酯类、氯仿等芳香烃和极性溶剂。

1.1.4丁腈橡胶的应用

丁腈橡胶有良好的耐油性，以及较好的物理机械性能，所以被广泛用于各种耐油制品中。高丙烯腈含量的丁腈橡胶通常被用于直接与油类进行接触，或者是耐油性要求比较高的制品当中，如垫圈、油封、输油管，中丙烯腈含量的丁腈橡胶一般用于普通耐油制品如油、胶管等。低丙烯腈含量的丁腈橡胶用于耐油性要求较低的制品,如低温耐油制品。

其次，由于丁腈橡胶具有半导性,可用于纺织皮辊、皮圈、阻燃运输带等。

1.2不同牌号丁腈橡胶的性能

表1.2原材料及来源

牌号	AN%	MV	特性
NBR3375	33	75	快速硫化，低模具污染，流动性佳，回弹性佳
NBR1052	33	52	低门尼，标准中高丙烯腈型，已加工
NBR N41	29	77	通用性，中丙烯腈，高门尼

本实验采用NBR3375、NBR1052、NBR N41三种实际生产中广泛使用的丙烯腈牌号的丁腈橡胶，对比NBR3375、NBR1052的丙烯腈含量相同，MV值不同，意在分析但丙烯腈含量相同时，高低门尼俩种胶料的性能情况，对比NBR3375、NBR N41的丙烯腈含量不同，意在分析丙烯腈含量的高低对于胶料性能的影响。

实验部分

2.1 试验原材料

表2.1 原材料及来源

序号	原材料	生产厂商
1	NBR3375	镇江南帝
2	NBR1052	镇江南帝
3	NBR N41	兰州石化
4	氧化锌	石家庄市百胜化工有限责任公司
5	硬脂酸	苏州益德化工
6	炭黑774	天津易博瑞化工有限公司
7	白炭黑	河南濮阳市光谱石化有限公司产品
8	固体古马隆树脂	山东宁松化工
9	防老剂MB	河南龙基化工
10	防老剂4010NA	山东优索华工科技有限公司
11	DCP	济南硕昌化工有限公司
12	硫磺	洛阳久益石化有限公司
13	促进剂DM	浙江金雄有限公司
14	促进剂TT	石家庄中德华工科技有限公司

2.2试验设备

表2.2 实验设备及仪器

序号	名称	型号	生产厂家
1	切胶机	66O-1型单刀切胶机	无锡第一橡
2	开炼机	XK-160/XK-250	无锡第一橡
3	平板硫化机	QLB-500/Q	上海第一橡
4	高低温拉力试验机	GT-AI-7000-GD	高铁科技股份有限公司
5	气压式自动切片机	GT-7016-AR	高铁科技股份有限公司
6	无转子硫化仪	GT-M2000A型	高铁科技股份有限公司
7	门尼粘度仪	GT-7080-S2	高铁科技股份有限公司
8	橡胶硬度计	邵尔氏LX-A	江都市真威试验机械有限公司
9	热氧老化箱 b	GT-550	江都市真威试验机械有限公司

2.3试验

2.3.1试验方案及配方

本实验通过对NBR3375、NBR1052、NBR N41三种牌号的丁腈橡胶进行对比试验，同时研究普通硫磺硫化体系，半有效硫磺硫化体系，有效硫化体系，以及过氧化物DCP不同份数情况下的物理性能，分析不同牌号中丙烯腈含量，MV值在胶料中性能的体现。

表2.3 实验配方

序号	材料	配方一	配方二	配方三	配方四	配方五	配方六	配方七	配方八
1	NBR3375/ NBR1052/ NBR N41	100	100	100	100	100	100	100	100
2	氧化锌	5	5	5	5	5	5	5	5
3	硬脂酸	1	1	1	1	1	1	1	1
4	炭黑774	65	65	65	65	65	65	65	65
5	白炭黑	10	10	10	10	10	10	10	10
6	古马隆	4	4	4	4	4	4	4	4
7	防老剂MB	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
8	4010NA	1	1	1	1	1	1	1	1
9	DCP	1	2	3	4	5	-	-	-
10	硫磺	-	-	-	-	-	1.8	1	0.3
11	促进剂DM	-	-	-	-	-	0.5	0.5	0.5
12	促进剂TT	-	-	-	-	-	0.2	0.4	2

2.4 工艺流程

切胶→配料→塑炼→混炼→停放一段时间→用硫化仪测定硫化特性→制备硫化试片→停放一段时间→制备试验试样→试样进行厚度的测定→试样硬度的测定→试样机械性能的测定→整理实验数据

首先将胶料进行薄通，为保证对比效果，我们所有胶料均薄通8次，塑炼达到要求，然后按照先小料再大料的胶料顺序进行加料，最后混炼完成，下片冷却备用。

2.5 硫化胶的制备

在预热好的四柱平板硫化机上进行硫化，硫化条件如表所示：

表2.5.1 拉伸试样硫化条件表

型号	配方	硫化温度℃	硫化时间min	硫化压力Mpa
NBR3375	DCP	170	15	15
NBR3375	硫磺	170	10	15
NBR1052	DCP	170	15	15
NBR1052	硫磺	170	5	15
NBR N41	DCP	170	15	15
NBR N41	硫磺	170	10	15

2.6物理机械性能测试橡胶类国家标准

表2.6 橡胶物理机械性能测试标准

检测标准

测定项目

GB/T 16584

GB/T 531

GB/T 528

GB/T7759

橡胶用无转子硫化仪测定硫化特性

硫化橡胶硬度性能的测定

硫化橡胶拉伸性能的测定

硫化橡胶压缩永久变形性能的测定

第三章结果与讨论

3.1硫化曲线对比分析

图3.1 硫化性能数据表

配方	测试温度/℃	MH	ML	Tc10/min	Tc90/min	Tc100/min
NBR3375	DCP1	170	60.16	25.05	1.03	10.27
	DCP3	170	113.59	24.68	0.53	10.08
	DCP5	170	149.90	22.35	0.50	8.54
NBR1052	DCP1	170	57.88	19.85	0.58	10.14
	DCP3	170	62.30	17.04	0.53	8.09
	DCP5	170	81.36	16.69	0.48	6.57
NBR N41	DCP1	170	48.90	15.86	1.07	9.16
	DCP3	170	86.14	15.69	0.56	7.46
	DCP5	170	105.12	15.21	0.49	5.46

由上表可知，NBR3375、NBR 1052、NBR N41三个牌号的丁腈橡胶在DCP过氧化物硫化体系中，随着DCP份数的提高，胶料流动性有所变化，MH值增加，表征出硬度增加，ML值变化不大。

从硫化速度上看，NBR3375、NBR 1052、NBR N41三个牌号的丁腈橡胶基本相同，

且胶料ML值NBR3375>NBR N41，可以得出丙烯腈含量大的NBR3375，胶料的流动性较差。ML值NBR3375>NBR1052，可以得出在丙烯腈含量相同的情况下，MV值较低NBR1052，流动性好。

3.2硬度对比分析

NBR 3375>NBR N41,由此得出随着丙烯腈含量的增加，硬度增大，NBR 1052>NBR 3375，可知当丙烯腈含量相同时门尼粘度低的硬度较大。

3.3力学性能对比分析

表3.1胶料力学性能数据表

	配方	拉伸强度MPa	最大伸长率%	定伸应率MPa	压缩永久变形
NBR3375	DCP1	10.82	335	9.98	0.12
	DCP2	16.54	280		0.08
	DCP3	17.19	186		0.04
	DCP4	12.25	112		0.04
	DCP5	11.25	102		0.04
	S1	13.65	464	9.91	0.16
	S2	12.49	530	7.23	0.2
	S3	13.68	223		0.12
NBR1052	DCP1	10.95	531	10.25	0.12
	DCP2	13.62	420	13.32	0.09
	DCP3	15.03	247		0.08
	DCP4	16.58	183		0.07
	DCP5	17.55	168		0.06
	S1	12.76	407	12.92	0.16
	S2	12.22	387	11.74	0.24
	S3	12.29	378	12.02	0.2
NBR N41	DCP1	13.13	606	7.3	0.24
	DCP2	14.46	330	13.82	0.12
	DCP3	15.05	258		0.12
	DCP4	13.6	174		0.08
	DCP5	13.34	137		0.08
	S1	12.76	692	3.89	0.2
	S2	11.1	605	7.36	0.26
	S3	11.29	583	6.2	0.2

3.3.1拉伸强度对比分析

在DCP硫化体系中，NBR1052随DCP用量的增加，拉伸强度不断增大，NBR3375与NBR N41前期随DCP用量的增加而增大，3份时开始转折下降，分析得出其原因为分子结构发生结构化，使拉伸强度降低。

在三种硫磺硫化体系中，拉伸强度基本相同，对比比较可以发现NBR3375>NBR1052>NBR N41,可以看出丙烯腈含量较高的NBR3375，拉伸强度大于NBR N41，在丙烯腈含量相同的情况下，门尼粘度较高的NBR3375，其拉伸强度大于门尼粘度较低的NBR1052。

3.3.2最大伸长率对比分析

在DCP硫化体系中，最大伸长率随DCP用量的增加而降低。NBR3375的最大伸长率小于NBR N41，可以看出丙烯腈含量增加，最大伸长率降低。NBR3375的最大伸长率总体小于NBR1052，可以看出丙烯腈含量相同时，门尼粘度低的最大伸长率较高。

3.3.3常温压缩永久变形对比分析

在DCP硫化体系中，压缩永久变形性随DCP份数的增加而降低；有效与半有效硫化体系优于硫磺硫化体系。

NBR3375对比NBR N41，NBR3375的压缩永久变形性优于NBR N41，可以看出丙烯腈含量高的，其压缩永久变形好。NBR3375对比NBR1052，NBR3375的压缩永久变形性优于NBR1052，可以看出在丙烯腈含量相同时，门尼粘度高的压缩永久变形性好。

第四章结论

1、丙烯腈含量不同，门尼粘度相似的NBR3375与NBR N41对比，丙烯腈含量高的NBR3375，胶料的流动性差。丙烯腈含量相同的NBR3375与NBR1052对比，MV值较低的NBR 1052，胶料流动性较好。

2、丙烯腈含量不同，门尼粘度相似的NBR 3375与NBR N41对比,丙烯腈含量高的NBR 3375，硬度较大，丙烯腈含量相同门尼粘度不同的NBR 1052与NBR 3375对比，门尼粘度低的NBR 1052硬度较大。

丙烯腈含量不同，门尼粘度相似的NBR3375与NBR N41对比，丙烯腈含量较高的NBR3375，拉伸强度大于NBR N41，最大伸长率小于NBR N41，压缩永久变形性大于NBR N41。丙烯腈含量相同门尼粘度不同的NBR3375与NBR1052对比，门尼粘度较高的NBR3375，其拉伸强度大于NBR1052，最大伸长率小于NBR N41，压缩永久变形性较好。

且通过以上对门尼、拉伸强度、伸长率及压缩永久变形的实验数据对比，得出NBR1052配方三综合性能更优。

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