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• 發布時間：2015-08-05
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【概要描述】摘要：采用尼龍66改性NBR制備新材料NBR/PA66合金，并研究了新材料的物理性能和用途。結果表明，新材料在保持NBR低溫彈性的同時，提高了NBR的耐油性能。
關鍵詞：NBR；NBR/PA66合金；尼龍66；耐油性能；脆性溫度

　　 NBR/PA66合金是以NBR為主體，用PA66（尼龍66）做改性劑，采用機械共混技術制造的改性橡膠，其突出的特點是即耐油又耐低溫?？捎糜谙鹉z通用的工藝設備、材料和技術，生產各種橡膠制品。
　　 丁腈膠有多種牌號，各種牌號的性能不同，通常用丁腈膠的丙烯腈含量不同來區分，就丁腈膠的耐油性能來說，隨著丙烯腈含量的增加而變好，但低溫性能則變差。丁腈膠18的脆性溫度是-50℃；丁腈膠40的脆性溫度是-23℃。丁腈膠18的低溫彈性好但耐油性能不如丁腈膠40。人們一直在設法解決這個問題，但效果不明顯。用尼龍66樹脂改性丁腈膠18后的 NBR/PA66合金，就解決了這個問題。既保留了丁腈膠18的低溫性能又使其耐油性能達到近于丁腈膠40的水平。目前該產品已申報專利，有小批量生產。正在安裝一條生產線，生產能力為 300t/a。將按丙烯腈的含量不同，分成系列產品，積累數據，建立產品標準。

　　 表1是不同質量比丁腈膠和尼龍66共混物對物理性能的影響。


表1? 丁腈膠和尼龍66共混比的物理性能





NBR3355 g


95


90


85


80




PA66 g


5


10


15


20




拉伸強度,MPa


4.6


7.2


9.49


9.02




拉斷伸長率,%


590


484


451


353




邵爾A硬度,度


52


62


68


72




拉伸永久變形，%


8


8


11.2


12.8





基本配方（質量份）：氧化鋅，5；硬脂酸，1.6；硫黃，2；生膠，100；（NBR/PA66，質量比變量）
硫化條件為160℃×12min。

　　 尼龍66對丁腈膠有補強作用，隨著尼龍66用量的增加，共混物的強度增加，硬度增加，伸長率下降。尼龍66含量對共混物中丁腈膠的硫化程度（交聯密度）、彈性、伸長率均有影響，為保持橡膠的特點，尼龍66/丁腈膠的質量比采用20/ 80。命名為“NBR/PA66合金”。
　　 “NBR/PA66合金”和普通丁腈膠一樣，可采用傳統的橡膠設備生產各類橡膠制品；應用橡膠的各種配合劑和配方設計技術，設計配方；采用現有的煉膠、擠出、壓延、硫化、注塑等工藝方法，制造模壓件、膠管、膠布等橡膠制品。
2.2?“NBR/PA66合金”脆性溫度和丁腈膠丙烯腈含量的關系?
　　 選擇丙烯腈含量的丁腈膠18及丁腈18/PA66合金；丁腈膠40和丁腈膠40/PA66合金，對低溫性能做對比試驗其物理性能對比見表2。
　　 從表2可看出，純丁腈膠和丁腈膠/PA66合金的脆性溫度接近，同在試驗誤差范圍內，PA66的摻入量在試驗條件下，對脆性溫度沒有影響，對其它性能有影響。
　　 橡膠中的丙烯腈含量和脆性溫度相關。

表 2 不同型號丁腈膠和丁腈膠/PA66物理性能的對比


　　注：配方：生膠，100；氧化鋅，5； 硬脂酸，1.6；DM，1.6；DTDM，3。硫化條件為160℃× 24min

　　為找到橡膠中丙烯腈含量對脆性溫度的關系，用不同丙烯腈含量的丁腈膠及其相應的PA66合金測試脆性溫度，結果見表3。
　　 從表3可看出，丁腈膠(NBR)與“NBR/PA66合金”的脆性溫度相近。


表 3“ NBR/PA66合金”中的丙烯腈含量和脆性




NBR的丙烯晴含量? %

19


20


27


33


40




“NBR/PA66合金”的脆性溫度? ℃


-49


-45


-34


-26


-22




丁腈膠的脆性溫度? ℃


-50


-45


-33


-26


-23






　　 為更直觀的描述丁腈膠和“NBR/PA66合金”的低溫性能，將表3的數據用進行統計處理得到：丁腈膠的丙烯腈含量和脆性溫度相關，式（1）。

　　 脆性溫度=A+Bx+Cx2　　　?。ㄊ?）
　　　　 式中：A為-110.48；
　　　　　　　 B為4.138621954；
　　　　　　　 C為-0.048567545；
　　　　　　　 x為丙烯腈含量。

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圖1? 純NBR丙烯腈含量與脆性溫度的關系

　　式（1）描述了丁腈膠丙烯腈含量與脆性溫度的關系，用于對不同丙烯晴含量的丁腈膠脆性溫度的估計?！癗BR/PA66合金”的脆性溫度幾乎和原膠一樣，但耐油性能提高了。
2.3?“NBR/PA66合金”的耐介質性能
　　 尼龍66改性丁腈膠的目的就是進一步提高丁腈膠的耐油性能。用以下幾種介質為代表來描述“NBR/PA66合金”的耐油性能。
2.3.1?耐甲苯
　　 甲苯為丁腈膠的溶劑，丁腈膠在甲苯介質中的變化即苛刻又敏感。 表4為“NBR/PA66合金”中丙烯腈含量與耐甲苯的關系。從表4可看出，材料的耐介質性能隨著丙烯腈含量的增加而變好。


表4不同丙烯晴含量的丁腈膠及其相應的” NBR/PA66合金”耐甲苯的關系




項目

數據




丁腈膠中的丙烯晴含量　%


18


22


26


30


33


38


41




丁腈膠在甲苯中的重量變化　g%


536


408


306


230


191


159


160




相對應的“NBR/PA66合金”　g%


166


144


126


112


104


94


92





注：配方為丁腈膠或（NBR/PA66合金），100；氧化鋅，5；硬脂酸，1.6；DM，1.6； 硫黃，2。硫化條件為160℃×10min，試驗條件為常溫×72h，質量變化。

?

圖2? 丁腈膠和“NBR/PA66合金“耐甲苯的對比

　　圖2是表4的形象化，更直觀。說明丁腈膠及“NBR/PA66合金”在相同的介質中的變化趨勢。圖2中的純丁腈膠和“NBR/PA66合金”的兩條曲線的耐油質量變化斜率不同。純丁腈膠的丙烯腈含量對耐油性影響遠大于其相應的“NBR/PA66合金”。還可看出，丙烯腈質量分數為40%的丁腈膠和丙烯腈質量分數為18%的“NBR/PA66合金”的耐油性能相近。純丁腈膠40的重量變化為160%；“NBR18/PA66合金”為166%。就是說2種材料的耐甲苯性能接近。表3的數據說明兩者的低溫脆性相差很大，丁腈膠40的脆性溫度為-23℃；丁腈膠18的“NBR/PA66合金”脆性溫度為-49℃。因此說“NBR18/PA66合金”是耐油、耐低溫的新材料。
　　?NBR和NBR/PA66合金耐甲苯的質量變化和體積變化見圖4。試驗配方:生膠（共混物）,100；氧化鋅，5；硬脂酸，1.6；DM，1.6； DTDM，3。硫化條件為160℃×24min。

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□-質量變化（40℃×70h,g%）；■-體積變化（40℃×70h,v%）。
圖4 耐甲苯介質的變化

　　甲苯是NBR的良溶劑，用它做介質是為了更容易看出NBR改性前后的變化。從圖4可看出，改性后的NBR/PA66耐油性能明顯提高，尤其是NBR18改變最大。
2.3.2?耐3#燃油
　　 表5為NBR及NBR/PA66體積和質量變化值。從表5可看出，NBR18的體積變化為244.5； NBR18/PA66為136.5，比NBR18小得多。NBR40為89.5，NBR40/PA66是56.6。體現了NBR/PA66合金的耐3#油優勢。


表5 介質3#燃油40℃×70h時的質量和體積變化


　　注：配方為生膠，100；氧化鋅，5； 硬脂酸，1.6；DM，1.6；DTDM，3。硫化條件為160℃×24min。

?

□-質量變化（40℃×70h,g%）；■-體積變化（40℃×70h,v%）。
圖5 耐3#燃油的質量和體積變化

　　圖5是表5的形象化，更直觀地顯示了耐3#燃油的變化。對于一般NBR，3#油體積變化較大，現可通過選擇不同型號的NBR/PA66合金做應用配方，平衡耐油和低溫性能，達到綜合指標滿意的結果。
2.3.3?空壓機油
　　 空壓機的工作溫度較高，選擇150℃試驗溫度，目的是要考核NBR/PA66在高溫環境下的行為。表6為NBR和NBR/PA66空壓機油在150℃×48h的質量變化和體積變化。從表6 可以看出，NBR/PA66合金的耐空壓機油好于NBR。
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表6 空壓機油 150℃×48h質量和體積變化


　　注：配方為生膠，100；氧化鋅，5； 硬脂酸，1.6；DM，1.6；DTDM，3。硫化條件為160℃×24min。


　　 從以上3種介質的耐油試驗數據表明，尼龍66改性NBR后，在試驗的介質中耐油性能均有所提高。
2.4?熱老化性能
2.4.1?拉伸強度
　　 NBR中摻入尼龍66對熱空氣老化性能的影響見表7。選擇2個老化溫度，對NBR及NBR/PA66進行對比試驗。老化條件：介質空氣×24h，溫度分別為130,140℃。
　　 從表7可看出，NBR18/PA66合金熱老化后拉伸強度及拉伸強度保持率，都明顯好于原膠料，且拉伸強度的絕對值很高。


表7 NBR與NBR/PA66合金在130，140℃老化后的拉伸強度


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2.4.2?拉斷伸長率
　　 表8為不同溫度老化后的拉斷伸長率變化。從表8可看出，NBR的原始拉斷伸長率高于NBR/PA66合金，但老化后的拉斷伸長率保持率接近。從而可知，NBR摻入尼龍66后，對老化性能的影響不十分明顯。


表8 不同溫度老化后的拉斷伸長率變化



3 結論
　　 本工作以試驗數據，初步描述了NBR/PA66合金的性能，其突出點是提高了NBR的耐油性能，基本保持原膠料的脆性溫度。NBR18/PA66合金，保持了NBR18的低溫彈性，同時又達到了NBR40的耐油性能。其脆性溫度為-50℃，耐介質為NBR40的水平。NBR40/PA66較NBR40的耐油性能更好。