HNBR氫化丁腈橡膠的性能和主要品牌

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 　　氫化丁腈橡膠的特點

　　氫化丁腈橡膠（HNBR）是一種綜合性能最好的特種橡膠，也是一種戰(zhàn)略物資，具有優(yōu)異的耐油性，耐腐蝕，耐低溫、高溫（150-170℃），耐氧化、耐動態(tài)疲勞、耐臭氧的新材料。主要應(yīng)用于汽車制造、油田開采、航空航天、軍工產(chǎn)品等領(lǐng)域。

　　氫化丁腈橡膠（HNBR）是20世紀(jì)80年代開發(fā)的丁腈橡膠新品種，與傳統(tǒng)的丁腈橡膠（NBR）相比，其分子結(jié)構(gòu)中含少量或不含碳碳雙鍵，它在保持NBR原有的優(yōu)異耐油性及耐化學(xué)藥品的同時，又獲得了良好的耐熱、耐高溫、高壓、耐臭氧等性能，由于拉伸結(jié)晶，其強度拉伸性能也很優(yōu)異。HNBR可用在要求具有極限韌度或嚴(yán)格的耐滲透性的耐高溫、耐油用途上。

　　氫化丁腈橡膠的應(yīng)用

　　HNBR被廣泛用于汽車行業(yè)中各種油罐、密封件、燃料泵隔膜和閥門套襯墊等以及油田工業(yè)中深井鉆井管密封、鉆井管保護(hù)層、井口密封等的制造，同時也滿足新型航空裝備對橡膠材料的更高要求，推動了耐油橡膠制品的發(fā)展。國外對航空橡膠制品的發(fā)展給予了高度重視，HNBR是目前NBR發(fā)展的趨勢。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展 ，尤其是汽車工業(yè)、海上油氣田開采等特殊工業(yè)，HNBR的耐高溫、耐老化等性能得到了更好的體現(xiàn)和應(yīng)用。

　　在國內(nèi)，由于HNBR主要依靠進(jìn)口，價格昂貴，極大地限制了其應(yīng)用。目前國內(nèi)HNBR主要用于制造與石油鉆井設(shè)備配套的鉆管保護(hù)器、螺桿泵、螺桿鉆、石油封隔器、油封、墊片、泥漿泵活塞和海洋石油鉆井平臺配套軟管。石油開采的深井、超深井工況環(huán)境十分惡劣，要求橡膠制品必須耐受高溫、高壓、酸、胺、硫化氫、甲烷等，采用HNBR可以提高相關(guān)橡膠制品的耐酸、耐油、耐溶劑性能。

　　氫化丁腈橡膠制品，指的是用氫化丁腈橡膠材質(zhì)加工而成的制品。產(chǎn)品有氫化丁腈橡膠O型圈、氫化丁腈橡膠密封圈、氫化丁腈橡膠墊片、氫化丁腈橡膠矩形圈、氫化丁腈橡膠密封件、氫化丁腈橡膠Y型圈、氫化丁腈橡膠V型圈、氫化丁腈橡膠U型圈等. 氫化丁腈橡膠（簡稱HNBR）是通過氫化丁腈橡膠主鏈上所含的不飽和雙鍵而制得，又稱為高飽和度丁腈橡膠。由于HNBR具有合理的分子結(jié)構(gòu)，因此不僅繼承了NBR的耐油、耐磨等性能，而且還具有更優(yōu)異的耐熱、耐氧化、耐臭氧、耐化學(xué)品性能，可以與氟橡膠相媲美，在許多方面可取代氟橡膠、CR、NBR等特種橡膠。
 

　　氫化丁腈橡膠制品主要用于汽車耐油橡膠部件，其消耗量的45％用于生產(chǎn)傳動帶，密封件占25%，電纜和膠管占13%。密封墊，襯墊，O形圈類：近年來，油井和氣井的鉆探越來越深，溫度更高，工作環(huán)境更惡劣，氟橡膠密封件在這樣的環(huán)境都容易損壞。在高溫和高壓下對橡膠性能影響最大的介質(zhì)是H2S，CO2，甲烷，柴油，胺緩蝕劑，蒸汽以及酸類，而氫化丁腈橡膠制品對上述化學(xué)介質(zhì)有極好耐受性能，特別適合生產(chǎn)油井、氣井用防暴器，鉆管護(hù)罩，栓塞，閥門密封圈，泵類活塞，動力電纜護(hù)套，旋轉(zhuǎn)膠管等橡膠零部件。氫化丁腈橡膠制品的耐輻射性能比硅橡膠，氟橡膠，聚四氟乙烯好，還適宜作核電站的各種橡膠密封件。

　　氫化丁腈橡膠的性能

　　1、 高溫下的耐油性和耐老化性能

　　丁腈橡膠氫化后大大提高了其耐熱性和耐熱空氣老化性，N?Sandland等對NBR，氯磺化聚乙烯（CSM），氯丁橡膠（CR）與HNBR作對比試驗，NBR，CSM，CR明顯不適用于高溫（150℃）環(huán)境下工作，而HNBR硫化膠則表現(xiàn)出優(yōu)異的耐油和耐老化性能。在180℃下HNBR試樣在液壓轉(zhuǎn)向油中浸泡1000h，其斷裂伸長變化率低于丙烯酸酯橡膠。以一定溫度下伸長率變化小于80％，試樣無裂紋作為材料使用壽命的評價標(biāo)準(zhǔn)，過氧化物硫化的HNBR使用壽命為1000h,其工作溫度達(dá)150℃,而NBR和CR僅為106℃和101℃。

　　2、物理機械性能

    氫化丁腈硫化膠的拉伸強度一般可達(dá)30MPa圖3，ZSC則高達(dá)50MPa以上，高于FKM、NBR、CSM等橡膠，在150℃下Zetpol2010的壓縮永久變形性能不同程度的優(yōu)于FKM和氟碳彈性體（TFE/P），而NBR完全不能在150℃下工作。HNBR還具有優(yōu)異的耐磨性，HNBR與NBR、FKM在150℃石油介質(zhì)中的磨損試驗表明，前者的耐磨性能分別為后兩者的2～3和3～4倍。
 

　　3、耐化學(xué)介質(zhì)和耐臭氧性能
 

　　HNBR在高溫下能耐酸、堿和鹽，能在強腐蝕性添加劑的潤滑油和燃料油介質(zhì)中工作。在模擬油田深井開采酸性液/氣介質(zhì)環(huán)境時（氣相：5％H2S、20％CO2、75％CH4，液相：95％柴油、4％水、1％緩蝕劑），由實驗曲線可以看出，F(xiàn)KM、TFE/P、NBR均不能承受高溫下的酸性介質(zhì)環(huán)境，而HNBR表現(xiàn)出最佳性能。HNBR試樣的靜態(tài)和動態(tài)耐臭氧性能測試結(jié)果表明，1000小時后試樣未出現(xiàn)臭氧裂紋，顯示出優(yōu)異的耐臭氧老化性能。   

　　目前，世界HNBR生產(chǎn)廠家主要有德國朗盛公司、日本瑞翁化學(xué)公司和荷蘭帝斯曼公司。

　　我國HNBR的生產(chǎn)和研究進(jìn)展緩慢，浙江贊南科技有限公司于2014年新建一套1000 噸／年的HNBR工業(yè)裝置。

　　國外氫化丁腈橡膠品牌

HNBR的主要品牌和主要性能

　　國產(chǎn)氫化丁腈橡膠

　　從 18 世紀(jì) 80 年代國際上氫化丁腈橡膠產(chǎn)品的主要有日本瑞翁的 Zetpol 和德國朗盛的THERBAN，全球產(chǎn)量在 2 萬多噸/年。隨著汽車、油氣和煤炭開采、新型能源開發(fā)和航空航天等重點領(lǐng)域的快速發(fā)展，產(chǎn)品性能質(zhì)量要求的提高和國內(nèi) HNBR 產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)基地的建成運營，保守地估計 HNBR 今后每年用量預(yù)計應(yīng)在 2000～3000 噸左右，所以未來 HNBR 在中國的市場潛力巨大。國內(nèi)已有多家進(jìn)行氫化丁腈橡膠的合成研究，但目前仍然 100%依賴進(jìn)口。

　　在氫化丁腈橡膠技術(shù)研究中，丁腈橡膠（NBR）的催化劑技術(shù)是難點，HNBR 生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)勢主要就體現(xiàn)在其生產(chǎn)過程所用催化劑體系的先進(jìn)性上。日本瑞翁使用的是鈀碳固載催化劑，德國朗盛使用的是銠系催化劑，我們使用的是釕系催化劑。由于貴金屬資源稀缺，價值昂貴，金屬銠和鈀的價格分別是釕的 10倍和 5 倍，在催化劑的選擇上，不僅要有很好催化活性，使加氫反應(yīng)溫和進(jìn)行，還需要減少催化劑用量，降低成本，使產(chǎn)品具有市場競爭力，因此在過去的 20多年氫化丁腈橡膠合成制備技術(shù)難以突破。

　　在 2010年底，我國贊南科技公司的氫化丁腈橡膠國產(chǎn)化設(shè)備成功問世，并于 2011 年底實現(xiàn)了穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，打破了中國無法自主生產(chǎn)氫化丁腈橡膠的局面，刷新了我國特種橡膠制備技術(shù)的新紀(jì)錄。項目的產(chǎn)業(yè)化，打破了目前我國氫化丁腈橡膠完全依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。