环保型与传统型热法丁腈橡胶性能对比研究

李冬红，李红春，高卫光，范永将，李彤霞

（兰州石化公司研究院，甘肃 兰州 730060）

环保型与传统型热法丁腈橡胶性能对比研究

李冬红，李红春，高卫光，范永将，李彤霞

（兰州石化公司研究院，甘肃 兰州 730060）

对比考查了环保型热法丁腈橡胶（NBR3604E）与传统型热法丁腈橡胶（NBR3604）的生胶性能、物理机械性能、耐老化性能和耐介质性能。结果表明，NBR3604E与NBR3604生胶性能和耐介质性能基本相同，硫化时间在25～30 min时NBR3604E硫化胶的物理性能更好。NBR3604E老化性能好于NBR3604，压缩永久变形较NBR3604大。

环保型；热法丁腈橡胶；物理机械性能；老化性能；耐介质性能

根据聚合温度的不同，丁腈橡胶可分为热法丁腈橡胶和冷法丁腈橡胶。热法丁腈橡胶（NBR3604）生产过程中采用拉开粉作为乳化剂，拉开粉残留在橡胶中会影响产品性能，排出的污水生化处理困难[1，2]。但由于其具有冷法丁腈橡胶不具备的强度高等特点，热法丁腈橡胶在国内仍有一定的应用[3]，特别是用于军工耐油橡胶制品的生产。

针对热法丁腈橡胶生产中的环保问题，中国石油兰州石化研究院开发了环保型热法丁腈橡胶（NBR3604E）的聚合工艺。本工作对环保型和传统型热法丁腈橡胶性能进行对比研究，找出各自物理性能和加工性能的优缺点，为NBR3604E替代NBR3604提供实验依据。

1 实验部分

1.1 主要原材料

NBR3604E，中国石油兰州石化公司研究院中试产品；NBR3604，中国石油兰州石化公司产品。

1.2 试样制备

将NBR生胶在上海橡胶机械厂的SK-160型开炼机上薄通6～8次,依次加入增塑剂、活化剂、促进剂、防老剂、补强剂等助剂，最后加入硫化剂，混炼均匀后，均匀下片。放置16～24 h后用广东番禺橡胶机械厂的CLBD350×350型平板硫化机进行硫化，即得相应硫化胶。

1.3 性能测试

（1）生胶性能

按照GB/T 6737—1997《生橡胶挥发分含量的测定》标准（烘箱法）测定挥发分含量；按照GB/T 4498—1997《橡胶灰分的测定》标准（A法）测定灰分；按照SH/T 1157—1997《丁腈橡胶中结合丙烯腈含量的测定》标准测定结合丙烯腈含量；按照GB/T1232.1—2000《未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分门尼黏度的测定》标准测定门尼黏度。

（2）物理机械性能

按照GB/T 528—1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准，采用高铁检测仪器有限公司的GT-7010-AE型拉力强度试验机测定拉伸性能（直角型试样，拉伸速率为500 mm/min）；按照GB/T 531—1992《硫化橡胶邵尔A硬度试验方法》标准，采用上海化工机械四厂的XY-1型硬度计测定邵尔A硬度。

（3）耐介质性能

按照GB/T 1690—1992《硫化橡胶液体试验方法》标准进行测定（常温、24 h）。

（4）耐老化性能

按照GB/T 3512—2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》标准，采用上海实验仪器总厂的401 B型老化试验箱进行测定（90 ℃、24 h）。

2 结果与讨论

2.1 生胶性能对比

NBR3604E与NBR 3604进行化学分析试验，考查其生胶性能差异，试验结果见表1。试验结果显示，NBR3604E生胶的挥发分较NBR3604高，总灰分、结合丙烯腈、门尼黏度等与NBR3604相当，且各项性能均满足NBR3604指标规定要求。

表1 NBR3604E与3604生胶性能对比Tab.1 Crude rubber properties comparison of NBR3604E and NBR3604

2.2 物理机械性能对比

对NBR3604E和NBR3604进行不同硫化时间点的对比试验，选择145 ℃硫化时间分别为25 min、30 min、35 min、40 min的硫化胶进行物理性能试验，结果如表2所示。由表2可以看出，NBR3604E硫化时间在25～30 min时硫化胶的物理性能较好，拉伸强度、断裂伸长率等都较高，而随硫化时间延长，硫化胶的拉伸强度有所下降，断裂永久变形明显减小，定伸300%增加，硬度变大。

表2 NBR3604E和NBR3604不同硫化时间点物理机械性能Tab.2 Mechanical properties of NBR3604E and NBR3604 at different curing time points

2.3 耐介质性能对比

选取汽油+苯混合液、煤油、红油、1#标准油对NBR3604和NBR3604E进行耐介质试验，试验结果如表3所示。根据测定结果可知，NBR3604E和NBR3604的耐油性能相当，NBR3604在苯+汽油混合液中性能要略好于NBR3604E，而NBR3604E的耐标准油性稍好。

表3 对3604E和3604进行不同介质溶胀试验Tab.3 Medium swelling test results of NBR3604E and NBR3604

2.4 老化性能对比

对NBR3604和NBR3604E进行老化和压缩变形试验，试验配方及硫化条件如表4所示。

表4 对比试验配方Tab.4 Experimental formulations for comparison

老化和压缩变形性能测试结果如表5所示。由表5可以看出，老化前NBR3604的拉伸强度要高于NBR3604E，断裂伸长率则略低；老化后NBR3604E的拉伸强度及断裂伸长率都要好于NBR3604；NBR3604E的断裂永久变形与NBR3604相当；而NBR3604E的压缩变形较NBR3604大。

表5 老化、压缩变形性能测试Tab.5 Determination of aging and compression deformation performance

3 结论

在常硫量硫化体系的相同配方中，NBR3604E生胶性能和耐介质性能与NBR3604相当，硫化时间在25～30 min时硫化胶的物理性能较好。与NBR3604相比，NBR3604E老化性能好，压缩永久变形大。

[1]张媛,赵瑛,何琳,等.用混凝-微电解-催化氧化工艺预处理含拉开粉的丁腈橡胶废水[J].合成橡胶工业, 2010,33(1):5-10.

[2]焦天阳,文善雄，赵旭涛,等.强化铁炭微电解法处理拉开粉废水[J].石化技术与应用,2008,26(6): 571-573.

[3]李晓强,唐斌.软丁腈橡胶的性能及其配合技术[J].特种橡胶制品,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

李冬红（1984-），男，硕士研究生，工程师，主要从事乳液聚合方面的研究，已发表论文十余篇。Email：lidonghong1@petrochina.com.cn。