氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶(NBR)进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。因其具有良好耐油性能,耐热性能,耐化学腐蚀性能,耐臭氧性能等特点,广泛用于油田、汽车工业等方面。
一、HNBR的起源与合成工艺

1. 起源
HNBR最早由德国拜耳(现阿朗新科)和日本瑞翁公司实现了工业化生产,旨在解决传统丁腈橡胶(NBR)因分子链中残留双键导致的耐热性、耐臭氧性和耐化学性不足的问题。


2. 合成工艺
HNBR的制备方法主要有三种:
乙烯一丙烯腈共聚法、NBR溶液加氢法和NBR乳液加氢法。
(1)乙烯-丙烯腈共聚法:
由于共聚过程中单体的反应速率差异大(rAN=0.04,rE=0.8),比较难控制,且所行聚合物性能还不太好,此法尚处于实验室研究阶段。
(2)乳液加氢法:
在NBR胶乳中直接加入催化剂及其它添加剂,在水溶性Wilkinson催化剂――三(二磷间苯磺酸钠)氯化铑――存在下,进行NBR加氢,乳液加氢法还可以用不合肼还原氢化法制备HNBR。
(3)溶液加氢法:
NBR溶液加氢法是目前工业化生产HNBR的主要方法,其中催化剂是关键,催化剂只对双建进行选择性加氢,并不氢化丙烯腈单元的侧链腈基-C≡N。目前已开发的加氢催化剂有钯(Pd)、铑(Rh)、钌等的均相配位催化剂和非均相载体催化剂。
三、HNBR的性能与应用领域

3. HNBR的性能:
1.耐油性:
对燃料油、润滑油、芳香系溶剂等有良好的耐抗性,能轻松应对严苛的油类介质环境。
2. 耐热性:
耐高温区间通常在150℃至180℃之间,能在150℃的高温环境下长期稳定使用,短期可耐受180℃的高温。
3. 耐腐蚀性:
对氟利昂、酸、碱等化学物质有良好的抗耐性,能在化工等腐蚀性环境中保持稳定。
4. 耐臭氧性:
具有优异的耐臭氧性能,不易因臭氧作用而发生龟裂,在户外环境和严苛的工业环境中寿命更长。
5. 机械性能:
分子结构稳定,赋予其高强度和高回弹性,抗拉伸、抗撕裂性能较高,即便在高温或低温环境下,其机械性能也能保持稳定,动态条件下表现优异,能耐受多次循环应力。
6.耐低温性:
玻璃化温度较低,低温脆化点更低,一般可在-40℃至-55℃的低温环境下保持良好的柔韧性,拓展了其在寒冷气候条件下的应用潜力。
7.气密性:
具有良好的气密性,可有效防止气体泄漏,适用于需要密封的场合。
8.耐磨性:
耐磨性能优异,能承受较大的摩擦和磨损,适用于需要长期使用且易磨损的部件。
9.耐疲劳性:
具有良好的耐疲劳性能,在承受较大机械应力的情况下依然能够保持稳定性能,不易出现疲劳损坏。
10.耐辐射性:
耐辐射性能比硅橡胶、氟橡胶、聚四氯乙烯要好,适宜作发电站的各种橡胶密封件,保障发电站在复杂环境下的安全运行。
4.应用领域:
(1)汽车工业
发动机/变速箱密封件:高温高压油封防泄漏
同步带(齿形带):耐高转速、抗疲劳断裂
燃油软管:抗劣化燃油侵蚀,防渗透
(2)石油天然气
井下工具密封:耐深井高温+硫化氢腐蚀
输油管道密封:高压介质零泄漏保障
井口装置:抗油/气/水多相介质侵蚀
(3)工业机械
液压密封圈:耐高压油、长寿命
油缸密封件:动态防泄漏核心
泵密封:耐磨抗化学介质
除上述用途外,HNBR还可用作挡泥板,振动吸收材料,缆索等。