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氢化丁腈橡胶及其在汽车传动带中的应用(一)

文字:[大][中][小] 2016/8/29     浏览次数:    
氢化丁腈橡胶(HNBR)与传统的丁腈橡胶(NBR)相比,其分子结构中含有少量或不含碳碳双键(C=C),它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能,而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等,是目前最具发展潜力的橡胶品种之一,在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶,已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。尤其是汽车用传动带,已占其用量的50%以上。
HNBR
最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产,商品名为Therban;日本Zeon公司也在同年建厂生产,商品名为Zetpol;随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产,商品名为Tornac(被Bayer兼并,已无此牌号);我国兰化公司于1999年开发成功,牌号:LH-9901LH9902。目前,世界HNBR总生产能力约7 500t/a,其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]

1 HNBR品种

国外各厂家HNBR商品牌号列于表1、表2。Zeon的牌号前两位数字表示丙烯腈(ACN)含量,20和10分别表示ACN含量36%和44%;后两位数 字表示饱和度,数字越小饱和度越高,反之亦然。Bayer的牌号A、B、C表示饱和度为99.5%、98%、95%,前两位数字表示ACN含量,后两位数 字表示门尼粘度代号。

Zeon公司和Bayer公司还开发一种由HNBR与聚二异丁烯酸锌(ZDMA)或丙烯酸锌(ZMA)共混而成的复合体(Zeon商品名为 ZSC,Bayer商品名为ART),具有非常高的物理机械性能,在伸长率、硬度保持不变情况下,拉伸强度可高达50MPa,并具有高的韧性、耐油、耐磨 及动态性能[2]。

适于制造传动带的品种有:Zeon公司的Zetpol 2020、Zetpol 2020L、ZSC 2295L;

                                                        表1  Zeon公司HNBR的商品牌号

商品牌号

 ACN含量%

碘值 g/100g

门尼粘度 ML1+4100

Zetpol 1020

44.0

25

78

Zetpol 1010

44.0

10

85

Zetpol 2020

36.0

28

78

Zetpol 2020L

36.0

28

57.5

Zetpol 2010

36.0

11

85

Zetpol 2010L

36.0

11

57.5

Zetpol 2000

36.0

4

85

Zetpol 2000L

36.0

4

65

ZSC  2295

88

ZSC  2295L

70

2 HNBR性能特点[3]

HNBR通过配方调节,其性能可在较大范围内变化,其典型性能如表3所示,其拉伸强度比CR、NBR高,而ZSC甚至达到PU的水平;HNBR的耐热空气 老化性优异,并与其饱和度有关,饱和度越高耐热越好。HNBR在150℃×42d的老化条件下扯断伸长率仍然保持50%,拉伸强度实际上未变化、硬度(邵 尔A)只增加11°。特别是,不象其它橡胶,温度对NHBR的硬度和模量影响不大,这一点非常重要,汽车同步带要求在一定的温度和速度范围内,带应保持初 始张力下的形状,以防带与带轮产生“时间滞后(Time lag)”现象[4]。HNBR的长期动态性能稳定,试验表明,给定使用寿命为1000h时,各耐油橡胶的使用温度如表4所示。

HNBR还具有良好的耐臭氧、耐天候老化、耐化学品性能,并具很好的压缩永久变形性能和溶胀性能。HNBR动态性能优异,其裂口增长明显低与CR。 HNBR耐磨性能优越,这是由于HNBR具有非常高的拉伸积,而拉伸积与耐磨指数正比,因此HNBR是优良的耐磨橡胶材料[5]。

表3  HNBR硫化胶的代表性能

项  目

指  标

硬度(邵尔A),度

拉伸强度,MPa

扯断伸长率,%

100%定伸强度,MPa

300%定伸强度,MPa

回弹率,%


压缩永久变形,%



磨耗量(1.61km),cm3


45~90

13~35

100~600

3~20

5~30

30~50(室温)

53~56(70℃)

15(23℃×70h)

20(150℃×70h)

25(200℃×70h)

0.03~0.05(室温)

0.04~0.06(150℃)


表4  在给定使用寿命为1000h各种耐油橡胶的的使用温度

胶   种

使用温度,℃

乙烯硫脲硫化CR

硫黄硫化NBR

硫黄硫化HNBR

过氧化物硫化HNBR

苯甲酸铵硫化ACM*

101

106

126

150

159

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