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橡胶的品种、机能和用处

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  橡胶的种类、性能和用途_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。橡胶品种的化学组成、性能特点和主要用途 橡胶品种(简写符号) 化学组成 性能特点 主要用途 1、天然橡胶(NR) 以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖 类和无机盐等。 弹性大,定

  橡胶品种的化学组成、性能特点和主要用途 橡胶品种(简写符号) 化学组成 性能特点 主要用途 1、天然橡胶(NR) 以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖 类和无机盐等。 弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好, 加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性 差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,第抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。使用温度 范围:约-60℃~+80℃。 制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其 他通用制品。 特别适用于制造扭振消除器、 发动机减震器、 机器支座、 橡胶-金属悬挂元件、 膜片、模压制品。 2、丁苯橡胶(SBR) 丁二烯和苯乙烯的共聚体。 性能接近天然橡胶,是目前产量最 大的通用合成橡胶,其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均 匀。缺点是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强 度低。使用温度范围:约-50℃~+100℃。 主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、 胶鞋及其他通用制品。 3、顺丁橡胶(BR) 是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。 优点是:弹性与耐磨性优 良,耐老化性好, 耐低温性优异, 在动态负荷下发热量小, 易于金属粘合。 缺点是强度较低, 抗撕裂性差,加工性能与自粘性差。使用温度范围:约-60℃~+100℃。 一般多和天然橡 胶或丁苯橡胶并用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 4、异戊橡胶(IR) 是由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶。 化学组成、立体结构与天然橡胶相似,性能也非常接近天然橡胶,故有合成天然 橡胶之称。它具有天然橡胶的大部分优点,耐老化由于天然橡胶,弹性和强力比 天然橡胶稍低,加工性能差,成本较高。使用温度范围:约-50℃~+100℃ 可 代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。 5、氯丁橡胶(CR) 是由氯丁二烯做单体乳液聚合而成的聚合体。 这种橡胶分子中含 有氯原子,所以与其他通用橡胶相比:它具有优良的抗氧、抗臭氧性,不易燃,着火后能自 熄,耐油、耐溶剂、 耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点; 其物理机械性能也比天然橡胶好, 故可用作通用橡胶,也可用作特种橡胶。主要缺点是耐寒性较差,比重较大、相对成本高, 电绝缘性不好,加工时易粘滚、易焦烧及易粘模。此外,生胶稳定性差,不易保存。使用温 度范围:约-45℃~+100℃。 主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防 护套、保护罩;耐油、耐化学腐蚀的胶管、胶带和化工衬里;耐燃的地下采矿用橡胶制品, 以及各种模压制品、密封圈、垫、粘结剂等。 6、丁基橡胶(IIR) 是异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体。 最大特点是气密性 好, 耐臭氧、耐老化性能好,耐热性较高, 长期工作温度可在 130℃以下;能耐无机强酸 (如 硫酸、 硝酸等)和一般有机溶剂, 吸振和阻尼特性良好,电绝缘性也非常好。缺点是弹性差, 加工性能差,硫化速度慢,粘着性和耐油性差。使用温度范围:约-40℃~+120℃。 主要 用作内胎、水胎、气球、电线电缆绝缘层、化工设备衬里及防震制品、耐热运输带、耐热老 化的胶布制品。 7、丁晴橡胶(NBR) 丁二烯和丙烯晴的共聚体。 特点是耐汽油和脂肪 烃油类的性能特别好,仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶,而优于其他通用橡 胶。耐热性好,气密性、耐磨及耐水性等均较好,粘结力强。缺点是耐寒及耐臭 氧性较差,强力及弹性较低,耐酸性差,电绝缘性不好,耐极性溶剂性能也较差。 使用温度范围:约-30℃~+100℃。 主要用于制造各种耐油制品,如胶管、密 封制品等。 8、氢化丁晴橡胶(HNBR) 丁二烯和丙烯晴的共聚体。 它是通过全部或部分氢化 NB R 的丁二烯中的双键而得到的。其特点是机械强度和耐磨性高,用过氧化物交联时耐热性比 NBR 好,其他性能与丁晴橡胶一样。缺点是价格较高。使用温度范围:约-30℃~+150℃。 主要用于耐油、耐高温的密封制品。 9、乙丙橡胶(EPM\\EPDM) 乙烯和丙烯的共聚体,一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙 橡胶。 特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异,居通用橡胶之首。电绝缘性、 耐化学性、冲击弹性很好,耐酸碱,比重小,可进行高填充配合。耐热可达 150℃,耐极性 溶剂-酮、酯等,但不耐脂肪烃和芳香烃,其他物理机械性能略次于天然橡胶而优于丁苯橡 胶。缺点是自粘性和互粘性很差,不易粘合。使用温度范围:约-50℃~+150℃。 主要用 作化工设备衬里、 电线电缆包皮、 蒸汽胶管、 耐热运输带、 汽车用橡胶制品及其他工业制品。 10、硅橡胶(Q) 为主链含有硅、氧原子的特种橡胶,其中起主要作用的是硅元素。 其主要特点是既耐高温(最高 300℃)又耐低温(最低-100℃),是目前最好扥艾寒、耐 高温橡胶;同时电绝缘性优良,对热氧化和臭氧的稳定性很高,化学惰性大。缺点是机械强 度较低,耐油、耐溶剂和耐酸碱性差,较难硫化,价格较贵。使用温度:-60℃~+200℃。 主要用于制作耐高低温制品(胶管、密封件等)、耐高温电线电缆绝缘层,由于其无毒无 味,还用于食品及医疗工业。 11、氟橡胶(FPM) 是由含氟单体共聚而成的有机弹性体。 其特点耐温 高可达 300℃,耐酸碱,耐油性是耐油橡胶中最好的,抗辐射、耐高真空性能好; 电绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老化性均优良。缺点是加 工性差, 价格昂贵耐寒性差, 弹性透气性较低。 使用温度范围: -20℃~+200℃。 主要用于国防工业制造飞机、火箭上的耐真空、耐高温、耐化学腐蚀的密封材 料、胶管或其他零件及汽车工业。 12、聚氨酯橡胶(AU\\EU) 有聚酯(或聚醚)与二异氰酸酯类化合物聚合而成的弹性 体。 其特点是耐磨性好,在各种橡胶中是最好的;强度高、弹性好、耐油性优良。耐臭氧、 耐老化、气密性等也优异。 缺点是耐温性能较差,耐水和耐碱性差, 耐芳香烃、 氯化烃及酮、 酯、醇类等溶剂性较差。使用温度范围:约-30℃~+80℃。 制作轮胎紧挨由零件、垫圈、 防震制品,以及耐磨、高强度和耐油的橡胶制品。 13、丙烯酸酯橡胶(ACM\\AEM) 它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。 其特点是 兼有良好的耐热、耐油性能,在含有硫、磷、氯添加剂的润滑油中性能稳定。同时耐老化、 耐氧和臭氧、耐紫外线、气密性优良。 缺点是耐寒性差,不耐水, 不耐蒸汽及有机和无机酸、 碱。在甲醇、乙二醇、酮酯等水溶性溶液内膨胀严重。同时弹性和耐磨性差,电绝缘性差, 加工性能较差。使用温度范围:约-25℃~+150℃。 可用于制造耐油、耐热、耐老化的制 品,如密封件、胶管、化工衬里等。 14、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM) 它是聚乙烯经氯化和磺化处理后,所得到具有弹性的聚 合物。 耐臭氧紧挨老化优良,耐候性优于其它橡胶。阻燃、耐热、耐溶剂性及耐大多数化 学药品和耐酸碱性能较好。电绝缘性尚可,耐磨性与丁苯橡胶相似。缺点是抗撕裂性能差, 加工性能不好。使用温度范围:约-20℃~+120℃。 可用作臭氧发生器上的密封材料,制 造耐油密封件、电线电缆包皮以及耐油橡胶制品和化工衬里。 15、氯醚橡胶(CO\\ECO) 由环氧氯丙烷均聚或由环氧氯丙烷与环氧乙烷共聚而成的聚 合物。 特点是耐脂肪烃及氯化烃溶剂、耐碱、耐水、耐老化性能极好,耐臭氧性、耐蛐越 舭と刃浴⑵?苄愿摺 H 钡闶乔苛?系汀⒌?越喜睢⒌缇?敌圆涣肌 J 褂梦露确段 В 涸迹?0℃ ~+140℃。 可用作胶管、密封件、薄膜和容器衬里、油箱、胶辊,制造油封、水封等。 16、 氯化聚乙烯橡胶 (CM 或 CPE) 是聚乙烯通过氯取代反应制成的具有弹性的聚合物。 性能与氯磺化聚乙烯 橡胶接近, 其特点是流动性好, 容易加工; 有优良的耐天候性、 耐臭氧性和耐电晕性,耐热、 耐酸碱、耐油性良好。缺点是弹性差、压缩变形较大,电绝缘性较低。使用温度范围:约- 20℃~+120℃。 电线电缆护套、胶管、胶带、胶辊化工衬里等。 三元乙丙(EPDM)特性及用途 三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯经溶液共聚合而成的橡胶,再引入第三单体(ENB) 。三元乙 丙橡胶基本上是一种饱和的高聚物,耐老化性能非常好、耐天候性好、电绝缘性能优良、耐 化学腐蚀性好、冲击弹性较好。乙丙橡胶的最主要缺点是硫化速度慢;与其它不饱和橡胶并 用难,自粘和互粘性都很差,故加工性能不好。 根据乙丙橡胶的性能特点,主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电气绝缘几个领域,如 用于轮胎的浅色胎侧、耐热运输带、电缆、电线、防腐衬里、密封垫圈、建筑防水片材、门 窗密封条、家用电器配件、塑料改性等。 乙丙橡胶的性质与用途 乙丙橡胶以乙烯和丙烯为主要原材料合成,耐老化、电绝缘性能和耐臭氧发能突出。乙丙橡 胶可大量充油和填充碳黑,制品价格较低,乙丙橡胶化学稳定性好,耐磨性、弹性、耐油性 和丁苯橡胶接近。乙丙橡胶的用途十分广泛,可以作为轮胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部 件,还可以作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。还可制造及鞋、卫生用品等浅色制 品。 乙丙橡胶的性能与改进 一、1、低密度高填充性 乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶,其密度为 0.87。加之可大量充油和加入填充剂,因而可 降低橡胶制品的成本, 弥补了乙丙橡胶生胶价格高的缺点, 并且对高门尼值的乙丙橡胶来说, 高填充后物理机械能降低幅度不大。 2、耐老化性 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油 性及常温流动性。 乙丙橡胶制品在 120℃下可长期使用, 在 150- 200℃下可短暂或间歇使用。 加入适宜防老剂可提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下使 用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度 50pphm、拉伸 30%的条件下,可达 150h 以上不龟裂。 3、耐腐蚀性 由于乙丙橡胶缺乏极性,不饱和度低,因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷 剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性;但在脂属和芳属溶剂(如汽油、苯等) 及矿物油中稳定性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。在 ISO/TO 762 0 中汇集了近 400 种具有腐蚀性的气态和液态化学品对各种橡胶性能作用的资料,并规定了 1-4 级表示其作用程度, 腐蚀性化学品对橡胶性能的影响: 等级 体积溶胀率/% 硬度降低值 对性能影响 1 <10 <10 轻微或无 2 10-20 <20 较小 3 30-60 <30 中等 4 >60 >30 严重 4、耐水蒸汽性能 乙丙橡胶有优异的耐水蒸汽性能并估优于其耐热性。在 230℃过热蒸汽中,近 100h 后外观 无变化。而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶在同样条件下,经 历较短时间外观发生明显劣化现象。 5、耐过热水性能 乙丙橡胶耐过热水性能亦较好,但与所有硫化系统密切相关。以二硫化二吗啡啉、TMTD 为硫化系统的乙丙橡胶,在 125℃过热水中浸泡 15 个月后,力学性能变化甚小,体积膨胀 率仅 0.3%。 6、电性能 乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性, 电性能优于或接近于丁苯橡胶、 氯磺化聚乙烯、 聚乙烯和交联聚乙烯。 7、弹性 由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基, 分子内聚能低, 分子链可在较宽范围内保持柔顺性, 仅次于天然商榷和顺丁橡胶,并在低温下仍能保持。 8、粘接性 乙丙橡胶由于分子结构缺少活性基团, 内聚能低, 加上胶料易于喷霜, 自粘性和互粘性很差。 二、乙丙橡胶改性品种 三元乙丙和三元乙丙橡胶从 20 世纪 50 年代末,60 年代初开发成功以来,世界上又出现了 多种改性乙丙橡胶和热塑性乙丙橡胶(如 EPDM/PE),从而为乙丙橡胶的广泛应用提供了 众多的品种和品级。改性乙丙橡胶主要是将乙丙橡胶进行溴化、氯化、磺化、顺酐化、马来 酸酐化、有机硅改性、尼龙改性等。乙丙橡胶还有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年来,采用 共混、共聚、填充、接枝、增强和分子复合等手段,获得了许多综合性能好的高分子材料。 乙丙橡胶通过改性,也在性能方面获得很大的改善,从而扩大了乙丙橡胶应用范围。 溴化乙丙橡胶是在开炼机上以经溴化剂处理而成。溴化后乙丙 橡胶可提高其硫化速度和粘合性能, 但机械强度下降, 因而溴化乙丙橡胶仅适用于作乙丙橡 胶与其他橡胶粘合的中介层。 氯化乙丙橡胶是将氯气通过三元乙丙橡胶溶液中而制成。 乙丙橡胶氯化后可提高硫化速度以 及与不饱和商榷的相容性,耐燃性、耐油性,粘合性能也所改善。 磺化乙丙橡胶是将三元乙丙橡胶溶于溶剂中, 经磺化剂胶中和剂处理而成。 磺化乙丙橡胶由 于具有热塑性弹性体的体质和良好的粘着性能,在胶粘剂 、涂覆织物、建筑防水瘦肉、防 腐衬里等方面将得到广泛的应用。 丙烯腈接枝的乙丙橡胶以甲苯为溶剂,过氯化苯甲醇为引发剂,在 80℃下使丙烯腈接枝于 乙丙橡胶。丙烯腈改性乙丙橡胶不但保留了乙丙橡胶耐腐蚀性,而且获得了相当于丁腈-26 的耐油性,具有较好的物理机械性能和加工性能。 热塑性乙丙橡胶(EPDM/PP)是以三元乙丙橡胶为主体与聚丙烯进行混炼。同时使乙丙橡 胶达到预期交联程度的产物。 化不但在性能上仍保留乙丙橡胶所固有的特性, 而且还具有显 著的热塑性塑料的注射、挤出、吹塑及压延成型的工艺性能。 除此之外,改性乙丙橡胶还有氯磺化乙丙商榷、丙烯酸酯接枝乙丙橡胶等。 氟橡胶特性及用途 氟橡胶是指主链或侧链的碳原子含有氟原子、 并能进行硫化的一类合成高分子弹性体。 这种 弹性体,由于自身组成和结构上的特点,具有许多优异的性能,因此是一种优良的弹性工程 材料。广泛地应用于航空、汽车、造船、机械、化工、轻工等工业部门关键性的部位上。 特性:高度的耐热性、优良的化学惰性,很好的物理机械性能(包括耐磨) 、对大气的突出 的稳定性、满意的介电性能和不燃性,它是目前正在使用的弹性体中最耐热、最耐化学品的 一种。它具备了聚四氟乙烯因机械密封性差和一般橡胶不耐腐蚀的特殊性能。 品种:氟橡 26B、G、氟橡胶 246G、B、氟橡胶 TP,各种规格的骨架油封、“O”型圈及其它 密封件。 氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性,是现代航空、导弹、火箭、宇宙航 行等尖端科学技术不可缺少的材料。近年,随着汽车工业对可靠性、安全性等要求的不断提 升,氟橡胶在汽车中的用量也迅速增长。氟橡胶(fluororubber)是指主链或侧链的碳原子 上含有氟原子的合成高分子弹性体。 最早的氟橡胶为 1948 年美国 DuPont 公司试制出的聚-2氟代-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等的共聚体,但性能并不比氯丁橡胶、丁橡胶突出,而 且价格昂贵,没有实际工业价值。 氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性,是现代航空、导弹、火箭、宇宙航 行等尖端科学技术不可缺少的材料。近年,随着汽车工业对可靠性、安全性等要求的不断提 升,氟橡胶在汽车中的用量也迅速增长。 氟橡胶(fluororubber)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。最早 的氟橡胶为 1948 年美国 DuPont 公司试制出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等 的共聚体,但性能并不比氯丁橡胶、丁橡胶突出,而且价格昂贵,没有实际工业价值。 50 年代后期,美国 Thiokol 公司开发了一种低温性好,耐强氧化剂(N2O4)的二元亚硝基氟 橡胶, 氟橡胶开始进入实际工业应用。 此后, 随着技术进步, 各种新型氟橡胶不断开发出来。 中国从 1958 年开始也开发了多种氟橡胶,主要为聚烯烃类氟橡胶,如 23 型、26 型、246 型以及亚硝基类氟橡胶;随后又发展了较新品种的四丙氟 橡胶、全氟醚橡胶、氟化磷橡胶。这些氟橡胶品种都首先以航空、航天等国防军工配套需要 出发,逐步推广应用到民用工业部门。 主要性能 化学稳定性佳 氟橡胶具有高度的化学稳定性,是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26 型氟橡胶 耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油,耐无机酸,耐多数的有机、无机溶剂、药 品等,仅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23 型 氟胶的介质性能与 26 型相似,且更有独特之处,它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫 酸性能比 26 型好,在室温下 98%的 HNO3 中浸渍 27 天它的体积膨胀仅为 13%~15%。 耐高温性优异 氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样,可以说是目前弹性体中最好的。26-41 氟胶在 250℃下 可长期使用,300℃下短期使用;246 氟胶耐热比 26-41 还好。在 300℃× 100 小时空气热老 化后的 26-41 的物性与 300℃× 100 小时热空气老化后 246 型的性能相当, 其扯断伸长率可保 持在 100%左右,硬度 90~95 度。246 型在 350℃热空气老化 16 小时之后保持良好弹性,在 400℃热空气老化 110 分钟之后保持良好弹性,在 400℃热空气老化 110 分钟之后,含有喷 雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约 1/2~1/3,强度下降 1/2 左右,仍保持良 好的弹性。23-11 型氟胶可以在 200℃下长期使用,250℃下短期使用。 耐老化性能好 氟橡胶具有极好的耐天候老化性能,耐臭氧性能。据报导,DuPont 开发的 VitonA 在自然存 放十年之后性能仍然令人满意,在臭氧浓度为 0.01%的空气中经 45 天作用没有明显龟裂。 23 型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。 线 型氟橡胶具有极好的线 氟橡胶基本配方的硫化胶线 型氟橡胶已成功应用在 10-9 乇的真空条件下。 机械性能优良 氟橡胶具有优良的物理机械性能。26 型氟橡胶一般配合的强力在 10~20MPa 之间,扯断伸 长率在 150~350%之间,抗撕裂强度在 3~4KN/m 之间。23 型氟橡胶强力在 15.0~25MPa 之 间,伸长率在 200%~600%,抗撕裂强度在 2~7MPa 之间。一般地,氟橡胶在高温下的压缩 永久变形大,但是如果以相同条件比较,如从 150℃下的同等时间的压缩永久变形来看,丁 和氯丁 橡胶均比 26 型氟胶要大, 26 型氟橡胶在 200℃× 24 小时下的压缩变形相当于丁橡胶在 150℃ × 24 小时的压缩变形。 电性能较好 23 型氟橡胶的电性能较好,吸湿性比其他弹性体低,可作为较好的电绝缘材料。26 型橡胶 可在低频低压下使用。 透气性小 氟橡胶对气体的溶解度比较大,但扩散速度却比较小,所以总体表现出来的透气性也小。据 报导,26 型氟橡胶在 30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶 相当,比氯丁胶、天然橡胶要好。 低温性能不好 氟橡胶的低温性能不好,这是由于其本身的化学结构所致,如 23-11 型的 Tg>0℃。实际使 用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状 (如厚度)对脆性温度影响都比较大,如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏,制品的 厚度增加,脆性混同度也敏感地变坏。 耐辐射性能较差 氟橡胶的耐辐射性能是弹性体中比较差的一种,26 型橡胶辐射作用后表现为交联效应,23 型氟橡胶则表现为裂解效应。 246 型氟橡胶在空气中常温辐射在 5× 107 仑的剂量下性能剧烈 变化,在 1× 107 仑条件下硬度增加 1~3 度,强度下降 20%以下,伸长率下降 30%~50%,所 以一般认为 246 型氟橡胶可以耐 1× 107 仑,极限为 5× 107 仑。 重点应用 由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸硷、耐多种化学药品的特点,已应用于现代 航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、 仪仪、机械等工业领域。 典型应用 氟橡胶密封件, 用于发动机的密封时, 可在 200℃~250℃下长期工作, 在 300 并下短期工作, 其工作寿命可与发动机返修寿命相同,达 1000~5000 飞行小时(时间 5~10 年) ;用于化学 工业时,可密封无机酸(如 140℃下的 67%的硫酸、70℃的浓盐酸,并℃下 30%的硝酸) , 有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其它有机物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、 275℃下的脂肪酸等) ;用于深井采油时,可承受 149℃和 420 个大气压的苛刻工作条件;用 于过热蒸汽密封件时,可在 160~170℃的蒸汽介质中长期工作。在单晶硅的生产中,常用氟 橡胶密封件以密封高温(300℃)下的特殊介质—三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、 三氯乙烯以及 120℃的盐酸等。 在高真空应用方面,当飞行高度在 200~300Km 时,气压为 133× 10-6 Pa(10-6mmHg) ,氯丁 橡胶,丁橡胶、丁基橡胶均可应用;当飞行高度超过 643Km 时,气压将下降为 133× 10-7Pa (10-7mmHg)以下,在这种高真空中只有氟橡胶能够应用。一般在高真空或超高真空装置 系统使用前,需经过高温烘烤处理,26 型、246 型氟橡胶能承受 200℃~250℃高温老化,因 此成为高真空设备及宇宙飞行器中最主要的橡胶材料。 用氟橡胶制造的胶管适用于耐高温、耐油及耐特种介质场合,如用作飞机燃料油、液压油、 合成双酯类油、高温热空气、热无机及其它特种介质(如氯化烃及其它氯化物)的输送、导 引等。 用氟橡胶制成的电线电缆屈挠性好, 且有良好的绝缘性。 氟橡胶制作的玻璃纤维胶布, 能耐 300℃的高温和耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后,可以制作石油化工厂耐高温、耐酸硷类 储罐间的连接伸缩管(两端可有金属法兰连接) ,可承受高压力、高温度和介质腐蚀,并对 两罐的变形伸缩起缓冲减震连接作用。 尼龙布涂氟胶后制成的胶布密封袋, 作为炼油厂的内 浮顶贮罐用软密封件,起到密封、减少油液面的挥发损失等作用。 23 型、四丙型氟橡胶主要用作耐酸、耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶 主要用作防护制品和密封制品, 以溶液形式作为不燃性涂料, 应用于防火电子元件及纯氧中 工作的部件。其溶液和液体橡胶可用喷涂、浇注等方法制造许多制品,如宇宙服、手套、管 带、 球等。 也可用作玻璃、 金属”濑性体、 织物的胶粘剂, 制造海绵及接触火箭推进剂 (N2O4) 的垫圈、“O”型圈、胶囊、阀尹畴各类密封件等。 G 型系列氟橡胶制作的密封件具有使用 VitonA、B、E 等氟橡胶无法达到的耐高温蒸汽性、 耐甲醇汽油或含高芳香烃汽油的性能;GLT 型氟橡胶、氯化磷橡胶、全氟醚橡胶等更具有 宽广的使用温度范围, 低温柔软性、 弹性密封性等。 全氟醚橡胶还具有突出的耐介质腐蚀性, 在军工尖端技术中得到广泛应用。 用氟橡胶制成的密封剂—腻子,耐燃料油性能突出,可在 200℃左右的油中使用,被用作飞 机整体油箱的密封材料。用氟橡胶制得的闭孔海绵,具有耐酸、耐油、宽广使用温度范围和 良好的绝缘性,可用作火箭燃料、溶剂、液压油、润滑油及油膏的密封和火箭、导弹的减震 材料,耐温达 204℃,浸渍氟胶乳液的石棉纤维布,可制成石棉胶板,用于耐高温、耐燃烧 和耐化学腐蚀性的场合。 汽车工业 近年来,随着汽车工业飞速发展,汽车发动机室的温度增高,改性燃料和强腐蚀性发动机燃 油的使用日益普遍,氟橡胶比以往更为广泛地用于汽车的密封材料。 为了提高汽车发动机的功率,节约燃料,保证汽车行驶的安全性,新的燃料喷射系统出现。 在此系统中,汽车从油箱流入发动机,然后又返回油箱循环流动,汽油与氧混合会产生氢过 氧化物。含有引氢过氧化物的汽油称为“酸性汽油”,它能使多种烃类橡胶软化或硬化。而氟 橡胶不会因接触酸性汽油而产生劣化变质。 表 1 燃油 C 的渗透率 : 合成橡胶种类 Mg/秒/m^2 g/日/m^2 低腈含量丁腈橡胶(含腈 21%) 19.86 1715 高腈含量丁腈橡胶(含腈 45%) 0.85 73 共聚氯醇橡胶 2.22 190 均聚氯醇橡胶 1.67 144 含氟 66%的氟橡胶 0.026 2.2 含氟 70%的氟橡胶 0.026 2.2 世界各国每年都制订新的环境保护法规。 汽车的总烃排出量受到日益严格的限制, 汽车工业 越来越难满足这方面的要求。在美国,汽车必须经 SHED(密封箱蒸发量测定)试验合格。 氟橡胶对烃类的渗透有极优良的阻隔性(表 1) ,在燃油胶管结构中覆以氟橡胶层,即可减 少烃的渗透量。 汽车燃料系统的制品,必须在-40℃~150℃的温度范围功能正常。但是氟橡胶随含氟量的增 加耐低温性能劣化(玻璃化温度上升) ,为了制造在-40℃下性能正常的制品,需要对耐寒性 差的氟橡胶产品进行改进。如今,全氟醚橡胶已经开发上市,有效地改善了氟橡胶的低温性 能,但目前因价格问题还难以大量推广。 汽车行业都密切关注燃料的甲醇化,都急切地开展可能适应任何燃料的 FFV(Flexible Fuel Vehicle)的研究,橡胶零件的 FFV 化尤为迫切。甲醇与汽油混合时,氟橡胶的体积溶胀约 为 10%左右。但单就甲醇而言,由于氟含量不同,氟橡胶的体积溶胀差别就很大。氟含量 高时几乎不发生溶胀,但随着氟含量的降低,在低温区域下的溶胀就变大,尤其在氟含量为 66%的情况下体积溶胀将显着增大。 这可认为是由于低温下氢键产生的甲醇结合体与氟含量 为 66%的聚合物的 SP 值接近所致。 从某种意义上讲,氟橡胶也是随时代的进步与发展而成长的产物。尽管这些材料价格较高, 但以其优良的耐磨性、耐油性及其可靠性等,具有较高的实用价值,因此,其用量在逐渐上 升也不足为奇。 氟化物的开发还有很大的潜力和可能性, 期待今后能开发出使用价值更高的 氟聚合物。 丁腈橡胶的特性及用途 丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成的聚合物,丁腈橡胶以其优异的耐油性而蓍 称, 其耐油性仅次于聚硫橡胶、 丙烯酸酯橡胶和氟橡胶, 此外丁腈橡胶还具有良好的耐磨性、 耐老化性和气密性,但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比较差,而导电性动比较好。因而在 橡胶工业中应用得广泛。丁腈橡胶的用途,主要应用于耐油制品,例如各种密封制品。其它 还有作为 PVC 改性剂及与 PVC 并用做阻燃制品,与酚醛并用做结构胶粘剂,做抗静电好的 橡胶制品等。 研发历史 丁睛橡胶是目前用量最大的一种特殊合成橡胶, 是以丁二烯和丙烯腈为单体经乳液共聚而制 得的高分子弹性体。在第二次世界大战爆发的前几年里,发展了多种合成橡胶。德国发现了 丁二烯-丙烯腈的共聚橡胶-丁腈橡胶, 并发现这种橡胶耐油、 耐汽油以及耐高温老化方面 均优于天然橡胶。 生产规模 2000 年世界 NBR 生产能力约为 610 kt/a,占合成橡胶总生产能力的 4.7%。1996~2000 年 世界 NBR 消耗量年均增长 2.9%。 生产技术 NBR 工业生产采用的乳液聚合工艺早已成熟和定型,我国现有 3 套生产装置,其中 l 套生 产硬胶,总生产能力为 30kt/a。兰州化学工业公司从日本 Zeon 公司引进的 15 kt/a 软胶装置 于 2000 年 4 月投产。2000 年我国合成橡胶需求量约占合成橡胶市场总量的 4%,即 36~38 kt,当年产量为 lO.8kt。 产品应用 丁腈橡胶(NBR)分子链上带有极性腈基基团,赋予其耐油、耐热老化等优异性能,具有较宽 的使用温度范围; 主要用于制作耐油橡胶制品, 广泛应用于汽车工业、 航空航天、 石油开采、 化工、轻纺、电线电缆、建筑材料等,其消耗量约占合成橡胶总量的 3%。 研发趋势 为了使 NBR 性能更加符合不同用途制品的要求,各国都相继开发生产了具有特殊性能的 N BR 新品种,如氢化丁腈橡胶(HNBR)、粉末丁腈 橡胶(PNBR) 、羧基丁腈橡胶(XNBR) 、液体丁腈橡胶等,使得 NBR 产品形成了系列化、 功能化。 丁腈橡胶特性介绍 丁腈橡胶 nitrile butadiene rubber 简称 NBR。由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油(尤其是烷烃油)、耐老 化性能较好的合成橡胶。丁腈橡胶中丙烯腈含量(%)有 42~46、 36~41、31~35、25~30、 18~24 等五种。丙烯腈含量越多,耐油性越好,但耐寒性则相应下降。它可以在 120℃的空 气中或在 150℃的油中长期使用。 此外, 它还具有良好的耐水性、 气密性及优良的粘结性能。 广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、 电缆胶材料等,在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。丁腈橡胶 1 935 年在德国首先进行工业化生产。80 年代以来,丁腈橡胶的世界年产量约为 400kt,约占合 成橡胶总产量的 3%,居第七位。 丁腈橡胶多采用乳液聚合连续生产。 其工艺过程与丁苯橡胶类似。 温度可采用 30℃或约 5℃, 转化率一般维持在 70%~85%。生产工艺有以下一些特点:①单体丙烯腈极性较强,致使 在聚合过程中胶乳不太稳定,丙烯腈用量越大,胶乳的稳定性就越差。②介质的碱性或酸性 太强或聚合温度过高都会引起氰基的水解,即:生成的酸会破坏乳化剂,这也是导致乳胶不 稳定的原因之一。 ③上述水解反应的中间产物酰胺基和聚合物链中的氰基在较高温度下, 都 可能进行交联反应,使产品质量变坏。④丁二烯与丙烯腈的竞聚率相差颇远(在 40℃时分 别为 0.3 和 0.02),因此,共聚物中单体的组成及分布,对转化率的依赖性较大。采用分批加 入丙烯腈的办法可以改善氰基分布。 丁腈橡胶由于分子链间作用力较强,硬度较大,故加工较困难,其中以聚合温度为 30℃所 制得的硬胶最不易加工, 需在冷辊上预先塑化后才能操作。 工业上常采用更有效地调节分子 量的方法并把聚合温度降低至 5℃,以减少副反应来改善它的加工性能。 另一方面, 丁腈橡胶 还可通过与多种橡胶如氯丁橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯 橡胶等及合成树脂如聚氯乙烯、酚醛树脂等共混(见高分子共混物) ,使性能得到改进。

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