文档介绍：前言
丁腈橡胶(NBR)是具有耐油、耐热、耐化学药品和机械性能等综合特性良好的橡胶材料,故其是应用于石油钻探、石油化工及汽车等苛刻动态环境中的传统橡胶材料,在这种苛刻使用环境中,橡胶制品的破坏主要是由机械疲劳和滞后生热引起的。文献报道添加少量白炭黑能够降低胶料基体的生热性,但白炭黑与橡胶的表面能的差异较大。
硅烷偶联剂的发展促进了白炭黑填充轮胎的商品化,尤其是沉淀法白炭黑获得了重大突破。使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性,可提高白炭黑与橡胶之间的相容性,降低胶料的门尼粘度、生热和滚动阻力,改善胶料的加工性能,提高硫化胶的耐磨性,使橡胶具有较好的综合性能。目前偶联剂对橡胶改性方面的研究以双 [(三乙氧基硅烷基) 丙基]四硫化物(Si69)作为偶联剂的方法研究和应用的最多。
本次试验首先研究了偶联剂品种及并用对填料在NBR橡胶基体中的网络化研究,并用扫描电镜(SEM)微观表征了偶联剂对填料在橡胶基体中微观分散性的影响,及其对NBR硫化胶物理机械性能、耐介质性及动态性能的影响,优选出最佳的偶联剂品种;在此基础上,研究了了该偶联剂品种用量对NBR硫化胶综合性能的影响,选出最佳的用量。
1 文献综述
丁腈橡胶(NBR: Nitrile Butadiene Rubber)为浅黄色略带香味的橡胶,是丁二烯与丙烯腈的共聚物。1937年工业化生产。聚合方法类似于乳液聚合的丁苯橡胶,有低温乳液聚合(5℃)和高温乳液聚合(50℃)两种。目前主要采用低温乳液聚合。
结构式与结构特点
丁腈橡胶是苯乙烯与丁二烯为单体,采用乳液聚合方法,通过自由基反应历程制得的无规共聚物。
结构式:
在NBR中,丁二烯(B)和丙烯晴(A)链节的连接方式一般为BAB,BBA,ABB,ABA和BBB的三元组,但随着丙烯晴含量的增加,也有呈AABAA五元组连接的,甚至可能出现丙烯腈的均聚物。
共聚物链节中丁二烯单元的微观构型以反式1-4构型为主,丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系见表1-1
表1-1丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系
Tab 1-1 Butadiene segment of the micro-configuration of the relationship with the polymerization temperature
聚合温度/℃
丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系
顺式1-4构型
反式1-构型
1-2构型
10
.
20
30
主要特性
NBR中由于有极性氰基的存在,因此对非极性或弱极性的矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等有较高的稳定性,而芳烃溶剂、酮、脂等极性物质则对其有溶涨作用。丁腈橡胶在溶剂中的溶胀性与溶剂的性质有关,溶剂的苯胺点越低或芳烃含量越高,溶胀能力越大,而丁腈橡胶在溶剂中的稳定性越差。NBR中由于存在着易被电场极化的氰基,因而降低了介电能力,丁腈橡胶属于半导体橡胶,其结合丙烯腈量越高,介电性能越差。NBR的耐热性介于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶之间。与其他橡胶相比,丁腈橡胶有较宽的使用温度范围,可在空气中于120℃下长期使用,若隔绝空气,则可在160℃下长期使用。NBR的耐热性能随其结合丙烯腈量而提高。
NBR的主要缺点是耐臭氧和耐强氧化剂的性能差。为此,常加入抗臭氧剂对苯二胺和石蜡及抗氧剂多元胺、多元酚和有机压磷酸酯。
基本性能与结构的关系
表1-2 溶剂稳定性和结合丙烯腈含量的关系
Tab1-2 Solvent stability and the relationship between bined acrylonitrile content
溶剂
结合丙烯腈量/%
28
33
38
55
溶胀度/%
异辛烷(20d,20℃)
4..3
异辛烷/甲苯=70/30(20d,20℃)
异辛烷/甲苯=70/30(20d,50℃)
异辛烷/甲苯=50/50(20d,20℃)
异辛烷/甲苯=50/50(20d,50℃)
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