Zhanber® HNBR在高温-长时间条件下的耐老化和耐油试验研究

詹正云，辛丽红，任文坛

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

Zhanber®HNBR在高温-长时间条件下的耐老化和耐油试验研究

詹正云1，辛丽红1，任文坛2

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

采用有机过氧化物硫化体系组成的标准配方，对Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056 氢化丁腈橡胶（HNBR）进行了高温-长时间条件下（150 ℃、1000 h）的耐热空气老化和耐油性能进行了试验考核，并与国外对应的牌号进行了对比。结果表明，在150 ℃的高温下，经过长达1000 h的试验，Zhanber®HNBR仍具有良好的耐热空气老化和耐油性能，其高温-长时间耐老化和耐油性能可与国外对应的牌号相媲美。

Zhanber® HNBR；高温-长时间老化；耐老化性能； 耐油性能

0 前 言

氢化丁腈橡胶(HNBR)作为高性能胶管、胶带、密封和减振零部件、胶辊、特殊电线电缆等制品的材料，在高铁、航空、新能源、汽车、石油等重大工业领域具有其他材料无法替代的作用[1]。

过去三十多年，全球HNBR规模化生产的厂商只有日本瑞翁（ZEON）公司和德国朗盛（LANXESS）公司。从2010年开始，赞南科技（上海）有限公司利用自主研发的具有国际领先水平的“詹氏催化剂”系列产品及其技术平台，成功解决了氢化丁腈橡胶（HNBR）工业化生产中的催化加氢活性和选择性、产品后处理等关键技术难题，研发和生产出了性能良好的詹博特®氢化丁腈橡胶系列产品（Zhanber®HNBR），并很快进入了国内外HNBR市场[2-4]。

本研究将采用有机过氧化物硫化体系组成的标准配方[5]，针对詹博特®氢化丁腈橡胶系列产品的典型牌号Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056，进行高温-长时间条件下（150 ℃、1000 h）的耐热空气老化和耐油性能试验考核，并与市售的国外对应牌号产品进行了对比试验。

1 试 验

1.1 主要原材料

ZN35056：丙烯腈含量为3.5%、碘值为6.9 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为69；ZN35058：丙烯腈含量为3.5%、碘值为8.4 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为87；ZN35156：丙烯腈含量为3.5%、碘值为13.9 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为65；ZN43056：丙烯腈含量为43%、碘值为8.6 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为65。上述四种HNBR均为赞南科技（上海）有限公司的Zhanber®HNBR系列产品。样品Z001：丙烯腈含量为36%、碘值为5 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为62；样品Z002：丙烯腈含量为36%、碘值为7 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为86；样品Z003：丙烯腈含量为36%、碘值为11 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为63；样品Z004：丙烯腈含量为43%、碘值为5.6 mg/100 mg、门尼黏度（[ML(1+4)100 ℃]）为63。上述对比的“样品”均为市售的国外同类产品。其他配合剂为市售产品。

1.2 试验配方

对比试验配方如表1所示。

表1 对比试验配方

1.3 试样制备

胶料混炼在XK-160型双辊开炼机中进行，按一定配方比例称量HNBR及其相应的配合剂，先将生胶在开炼机上薄通3次并包辊；接着将配合剂加入其中，直至所有配合剂混入HNBR胶料中，左右割胶各5～6次，接着打卷薄通5次后下片。混炼时辊温控制在20～50 ℃，混炼时间15～20 min。试片硫化采用江都昌隆试验机械厂生产的XLB-D 350×350×2Z型平板硫化机，在180 ℃、15 MPa的条件下硫化8 min。

1.4 性能测试

胶料硫化特性按照GB/T 9869－1997标准，在台湾高铁公司生产的M-2000AN型无转子流变仪上进行测试；硫化胶硬度按照GB/T 531.1－2008标准，用江都昌隆LX－A型橡胶硬度仪测试邵尔A硬度；硫化胶拉伸性能和撕裂性能分别按照GB/T 528－2009和GB/T 529—2008标准，在台湾高铁公司的TCS-2000型电子拉力试验机上进行；硫化胶的热空气老化和耐油（ASTM 901#和903#油）试验分别按照GB/T 3512—2001和GB/T 1690—2010所规定方法进行。

2 结果与讨论

2.1 胶料加工工艺性能

按照1.3节所描述的试样制备方法，对表1所示试验配方的8个胶料进行了混炼和硫化试验，ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056与4种国外对应牌号生胶一样，混炼时的包辊和吃粉性能都很好，混炼和试样硫化过程也无异常。

表2所示数据为混炼胶的硫化特性，可见ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056与4种国外对应牌号的生胶相比，其混炼胶的最高扭矩（MH）和硫化程度（ΔM，最高扭矩与最低扭矩之差）要比对比样品（国外对应牌号生胶的混炼胶）的低。另外，除ZN43056之外的其他3种胶料的正硫化时间（tc90）比国外对应牌号生胶的混炼胶要短一些。

表2 混炼胶硫化工艺特性（180 ℃、10 min）

（表未完）

（续表）

2.2 硫化胶的原始力学性能

表3为表1所示配方硫化胶的原始力学性能测试结果。不难看出，Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056等4种典型的詹博特®氢化丁腈橡胶生胶与4种国外对应牌号生胶相比，其有机过氧化物硫化体系标准配方的硫化胶的定伸应力要低。尤其是ZN43056与对应的国外牌号生胶（配方G和H）相比，定伸应力明显低、拉断伸长率明显高，再一次证明在本试验条件下，Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056比国外对应牌号生胶的硫化程度低。

表3 硫化胶的原始力学性能数据

2.3 硫化胶的耐热空气老化性能

在进行硫化胶的热空气老化试验时，同时准备了4组试样，置于150 ℃的热空气烘箱中，分别用于不同老化时间（70、336、500和1000 h）的性能测试。按照试验标准GB/T 3512—2001的要求，每组分别由3个试样组成，也就是说4组试样虽然胶料配方和混炼批次相同，但不可能从同一试片上裁取，这样就可能导致不同老化时间试样的力学性能测试数据出现一些小的波动。

从表4所示的试验结果看出，随着老化时间的延长，Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056与国外对应牌号生胶一样，经过500 h老化后硬度增加了15左右，拉伸强度还保持在80%以上，拉断伸长率也保持在100%左右。1000 h老化后，力学性能仍保持在一定的水平。可以说，在高温-长时间的热空气老化试验条件下，詹博特®氢化丁腈橡胶与国外对应牌号产品相比，其耐老化性能并不逊色。

表4 硫化胶的耐热空气老化性能数据

2.4 硫化胶的耐油性能

硫化胶耐油试验的试样准备方法与热空气老化试验的相同，也是同时准备了4组试样，置于150 ℃的试验介质油（ASTM 901#和ASTM 903#油）中，分别用于不同耐油老化时间（70、336、500和1000 h）的性能测试。如表5和6所示，Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有优异的高温-长时间耐油性，其性能表现完全可与国外同类产品匹敌。试验数据表明：在ASTM 901#油中，经过150 ℃、1000 h的浸渍老化试验后，其硬度变化在-2以内，拉伸强度降低10%以内，拉断伸长率降低在35%左右，体积变化在-2%左右；同样，在ASTM 903#油中，其硬度变化在-10以内，拉伸强度降低50%左右，拉断伸长率降低在35%左右，体积变化在+12%左右。这就预示着詹博特®氢化丁腈橡胶可以在150 ℃的高温矿物质油中长期工作，并保持着良好的性能稳定性。

表5 硫化胶的耐ASTM 901#油性能数据

表6 硫化胶的耐ASTM 903#油性能数据

3 结 论

（1）詹博特®氢化丁腈橡胶系列产品的典型牌号 ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有良好的加工工艺性能，混炼时的包辊和吃粉性能都很好，试样硫化过程工艺性能良好。

（2）试验考核表明，在150 ℃、1000 h 的高温-长时间试验条件下，Zhanber®ZN35056、ZN35058、ZN35156和ZN43056具有良好耐热空气老化性和耐油性能。尤其是其在150 ℃的ASTM 901#和ASTM 903#介质油中表现出优异的稳定性，这将预示着詹博特®氢化丁腈橡胶可以在150 ℃的高温矿物质油中长期工作。

（3）詹博特®氢化丁腈橡胶与国外对应牌号的HNBR产品相比毫不逊色，在加工工艺性能、力学性能，尤其是在150 ℃、1000 h的高温-长时间热空气老化和耐油性能方面，完全达到同等水平。

综上所述，赞南科技通过自主创新的核心制备技术，已经批量稳定生产的詹博特®氢化丁腈橡胶的几种常用典型牌号均具有良好的加工工艺性能、耐热空气老化性能、耐油性能和力学性能，将为氢化丁腈橡胶行业的发展和相关产业的应用提供更多更好的国产化优质产品。

[1] 郭湘瑶.氢化丁腈橡胶的新发展[J]. 橡胶参考资料，2008, 38(3):4-5.

[2] 李延昭，王兰锋，梁玉蓉,等.合成橡胶氢化改性的研究进展[J]. 特种橡胶制品, 2005，26(5):46-49.

[3] 郑长伟.日本瑞翁公司氢化丁睛橡胶的性能及应用介绍[J]. 橡胶工业，1995, 42(6):342-344.

[4] 詹正云.氢化丁腈橡胶制备方法及丁二烯橡胶的降解和氢化方法:102603928 A[P].2012-07-25.

[5] 肖风亮.Therban®HNBR配合基本原则[J]. 世界橡胶工业, 2006, 33(1):4-12.

TQ 333.7

B

1671-8232(2017)11-0012-05

詹正云（1962—），博士，教授，国家千人计划特聘专家，从事氢化丁腈橡胶制备及产业化技术研究和开发工作。

[责任编辑：朱 胤]

2017-11-03