丁二烯 丙烯腈共聚物NBR.docx

丁二烯 丙烯腈共聚物NBR.docx

《丁二烯 丙烯腈共聚物NBR.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丁二烯 丙烯腈共聚物NBR.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

丁二烯丙烯腈共聚物NBR

读书报告

题目丁二烯-丙烯腈共聚物（NBR）

班级

学号

学生姓名

评阅同学

日期

目录

目录i

1前言1

1.1丁腈橡胶的发展概述1

2丁二烯-丙烯腈共聚合物的合成（及固化）3

2.1丁腈橡胶的制备3

2.2丁腈橡胶的配方设计4

2.3丁腈橡胶的选择5

2.4丁腈橡胶的硫化体系5

3丁腈橡胶结构与性能特点、主要用途；7

3.1结构与性能特点7

3.1.1丁腈橡胶的结构7

3.1.2丁腈橡胶的性能特点9

3.2主要用途10

3.2.1主要用途10

3.2.2丁腈橡胶的并用11

4丁腈橡胶的成型加工12

4.1丁腈橡胶的加工工艺性能12

4.2丁腈橡胶的成型加工12

4.2.1丁腈橡胶的塑炼工艺12

4.2.2丁腈橡胶的混炼工艺12

4.2.3丁脂橡胶的压延工艺13

4.2.4丁腈橡胶的压出工艺13

4.2.5成型用机械及模具丁腈橡胶模型制品的成型工艺14

4.3丁腈橡胶聚合工艺的改进14

5丁腈橡胶的改性15

5.1丁腈橡胶的基本特性15

5.2丁腈橡胶的化学改性15

5.2.1氢化丁腈橡胶15

5.2.2羧基丁腈橡胶粉15

5.3丁腈橡胶的共混改性16

5.3.1NBR／PVC硫化胶16

5.3.2NBR／HNBR共混橡胶16

参考文献17

1前言

丁二烯一丙烯腈橡胶又称丁腈橡胶，简称NBR，平均分子量70万左右。

灰白色至浅黄色块状或粉状固体，相对密度0.95～1.0。

丙烯腈含量为26%的丁腈橡胶玻璃化温度Tg=一52℃，脆化温度Tb=一47℃，而丙烯腈含量为40%的丁腈橡胶玻璃化温度Tg=一22℃。

溶解度参数δ=8.9～9.9，溶于醋酸乙酯、醋酸丁酯、氯苯、甲乙酮等。

丁腈橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性。

丁腈橡胶是二十世纪三十年代开始工业化生产的合成橡胶之一，目前，已有十几个厂家进行生产。

据不完全统计，生产的品种和牌号大约有200多种。

1972年世界丁腈橡胶的总生产能力约为35万吨。

丁腈橡胶具有良好的耐油性能。

主要用于汽车工业和航空工业，制造油管、油封、垫圈、油箱以及与油接触的工业制品。

此外，还广泛应用于制作贮槽衬里、胶辊、印刷胶版、纺织胶圈、耐油胶布和胶鞋、结构件胶粘剂等以及耐热的橡胶零部件。

它与聚氯乙烯和酚醛树脂有非常好的相溶性，所以又常常与树脂并用来加以便用。

丁腈橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。

耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，可在120℃长期工作。

气密性仅次于丁基橡胶。

丁腈橡胶的性能受丙烯腈含量影响，随着丙烯腈含量增加，拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、硬度提高，但弹性、耐寒性降低。

丁腈橡胶耐臭氧性能和电绝缘性能不佳。

耐水性较好。

丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。

值得注意的是丁腊橡胶的交替共聚，如果在技术能够顺利进展，则很有可能实现工业化生产，这对丁腈橡胶的性能会有重大的改善。

1.1丁腈橡胶的发展概述

丁腈橡胶最先研究与德国，在1931年首先报导了丁二烯与丙烯腈的共聚物，并对得到的共聚物做了性能鉴定。

结果发现，它在耐老化、耐日光、耐热、耐油以及气密性等方面均优于天然橡胶。

因而引起人们对这个斯问世的高分子材料以极大的注意。

时至1927年德国出于发动侵略战争需要，积极支持和鼓励橡胶的生产，致使丁腊橡胶的工业化生产首先在德国获得成功并出投产。

第二次世界大战期间，美国的合成橡胶工业也得到了迅速发展1941年丁腈橡胶在美国工业化。

此后不久一些国家也相继开始工业生产，截止到1970年已经有十几个国家能够生产各种牌早的丁腈橡胶。

当前，世界丁腈橡胶总产量逐年有所增长，并有继续发展的趋势。

如1968年世界总产量约为25．1万吨，1970年约为29万吨，而l971年达到30．1万吨。

根据1970年统计，丁腈橡胶总产量约占合成橡胶总生产能力的4％。

促近年来，世界各国丁腈橡胶产量的增长速度远不如其它品种的合成橡胶。

例如仅从六十年代才开始生产的顺丁橡胶，其世界总产量至1970年就达99万吨，约占合成橡胶总生产能力的14％，可见发展之快。

相比之下，丁腈橡胶生产的发展速度较为缓慢。

究其原因，首先是由于用途和消耗显所限，这与其性能的缺陷有关。

例如热聚法的丁腈橡胶，加工性能较差，塑性低，难于塑炼、混炼，耐油性与耐寒性矛盾较大。

此外，耐低温性、抗臭氧化以及介电性能等都不够理想。

致使丁腈橡胶的扩大应用受到限制。

其次，是因新型合成弹性体的出现——如具有优异耐油性的氯醇橡胶等——在一些性能上能够代替丁腈橡胶，也使丁腈橡胶在某些应用范围内受排挤。

为了改变上述局面，近些年进行了多方面试验研究，试图对丁腈橡胶进行改性，发展新品种，达到改善丁腈橡胶的加工性能和使用性能的目的，满足不断增长的需要。

目前已取得很大进展。

2丁二烯-丙烯腈共聚合物的合成（及固化）

丁腈橡胶的生产工艺流程与乳聚丁苯橡胶相似,经原料配制、聚合、单体回收、凝聚、洗涤和干燥工序。

聚合工序如下:

用丁二烯70,丙烯腈30,H20100,聚乙酸乙烯0.3和2.5-二甲基-2.5-二（2-乙基乙酰过氧化）已烷0.3份在65℃下反应50h制成共聚物（橡胶）,平均分子量60,000,转化率36%。

单体蒸馏回收丁二烯和丙烯腈后得成品。

用30份丙烯腈和70份1.3-丁二烯经处理后与70份丙烯腈和30份丙烯酸甲酯在磺基琥珀酸二辛酯钠盐存在下可制成30%含固量的交联聚合物乳液,与25%MgSO4（用磺基琥珀酸二辛酯钠盐与MgSO4于230℃下反应）,反应可制成固体聚合物同样33份30%的固体乳液用30份丙烯腈和70份1.3-丁二烯处理后与70份丙烯腈和30份丙烯酸甲酯在磺基琥珀酸二辛酯钠盐存在下连续反应6h,滴加H3PO4制成交联的乳液（pH4.4）与25%MgSO4溶液混合制成固体。

2.1丁腈橡胶的制备

一般标准型的丁腈橡胶，是丁二烯与丙烯腈乳液聚合的共聚物。

用上述方法制得的丁腈橡胶，分子结构中丁二烯和丙烯腈的排列结合呈无规状，因此丁腈橡胶不易结晶，强度不高。

但由于这种方法在工业生产上较为成熟，工艺简单，至今还在广泛应用。

现多采用连续生产过程，以提高生产能力。

聚合前，先按聚合配方配制好单休及各种助剂溶液，再将聚合釜油真空并通入氮气以排除空气。

然后在减压下．物料经计量投入具有玻璃衬巴或不锈钢的聚合釜内进行聚合，并不断搅拌。

聚合釜夹套或列管中遁入热水或冷却介质，以控制聚合温度。

当转化率达到70一75％时，聚合即告终止。

按聚合配方及工艺条件，聚合温度若控制在30一40℃范围，称为高温聚合；控制在5—10℃范围，称为低温聚合。

据此所得产物分别称为热聚丁腈橡胶和冷聚丁腈橡胶。

当聚合至规定的转化牢时，将胶乳经过过滤，送入终止槽，同时加入终止剂，再送脱气塔脱除末聚合单体然后打到胶乳混合槽，加入稳定剂混合均匀。

继之胶乳再经过滤、凝固，在长网机上洗涤，经真空脱水形成胶带，再通过挤水、干燥，水分含量不超过1％，冷却后进行包装。

图2-1在不同单体加料比及聚合转化率下聚合物中丙烯腈结合量的变化

丁腈橡胶乳液聚合过程巾，其共聚物中的丙烯腈结合量是依据单体混合物中丁二烯和丙烯腈的比例变化而改变的，如图2—l所示。

若两单体的加料比为C的情况，即重量比丙烯为37％时，在聚合过程中，丙烯脑结合量几乎保持不变，这时丙烯腈结合量不依聚合转化变化而改变。

当两单体加料比在A或B的情况，则丙烯腈结合量随着聚合转化率的增大而降低，即在聚合末期，聚合物结合丙烯腈的含量铰聚合初期为小。

而在D的情况却出现相反的状态。

综上所述，当聚合不同丙烯腈含量的丁腈橡胶时．为了使聚合物的分子结构中，丙烯腈能按一定比例结合，控制一定的聚合转化率是非常必要的。

从图1—1中可看出，当控制聚合转化率在60％左省或在聚合过程控制丙烯哈为衡定浓度，都能使丙烯腈均匀的结合。

聚合度和聚合温度对丁腈橡胶的分于结构影响很大。

提高聚合度可提高聚合物的收率，但在聚合反应末期，会促使聚合物中的文化及交联程度提高，增加了凝胶含量和门尼粘度，致使工艺加工性能变坏。

实际上，聚合转化率一般控制在70一75％或稍高些的范围。

聚合温度与聚合物的性质有密切关系，提高聚合温度可加快聚合速度，但却降低了聚合度，且在链增长阶段易于使大分子结构产生文化及交联，提高了聚合物中的凝胶含量，导致丁腈橡胶的工艺加工等性能下降。

采取降低温度的措施，如使聚合温度降全5一l0℃的范围，可以显著改善丁腈橡胶的加工性能。

低温聚合是采用氧化—还原的引发体系，并加入败类物质为活化剂，以提高聚合反应速度。

聚合应使用软水，经脱气并除去水中所含有的镁、钙、铁等化合物，以防破坏乳化剂，影响引发反应和胶乳的稳定性。

2.2丁腈橡胶的配方设计

丁腈橡胶配方设计的原则与天然橡胶或丁苯橡胶有些相似，由于丁腈橡胶的化学结构、性质及产品性能的要求不同，配方设计也有所不同。

所以在制定配方时应进行必要的调整。

丁腈橡胶的配方组成与其它橡胶相同，也是出硫化剂、补强均充剂、增塑软化剂以及防老化剂等体系的配合剂所组成。

正确的掌握配方设汁原则．合理的选用各个体系的配合剂，且改善工艺加工性能和提高产品应显的关键之—，应予以高度重视。

确定硫化体系是配方设计的重要环节，丁腈橡胶最广泛使用的硫化剂是硫黄。

根据配方的要求．硫载体化合物、有机过氧化物及树脂类物质等也可作为硫化剂，而且都能赋予丁腈橡胶以良好的硫化效果。

一般的硫化促进剂对了脂橡胶亦有良好的促进硫化作用。

补强和填充体系是丁腈橡胶配方中必不可少的成分．由于丁腈橡胶本身的物理机械性能较差，在工艺上不填加补强剂几乎没有使用价值，但加入炭黑．白炭黑等活性补强剂之后，获得的性能却可与天然橡胶媲美，耐磨耗性尤为优越。

合理的使用补强剂和填充剂对改善产品购物理机械性能、提高使用寿命、降低生产成本部有重要意义。

增塑和软化体系配合剂的使用，能有效的改善丁腈橡胶工艺加工性能，出于一般丁腈橡胶多具有较高的门尼粘度，比较坚韧，尤其是热聚丁腈橡胶更为明显，一般需使用增塑剂和软化剂。

软化剂陈降低胶料的粘度，改善压出、压延等工艺性能外，还可提高硫化胶的弹性和耐寒性。

某些软化剂对改善丁腈胶料的粘着性也有很大作用。

所以合理选用增理、软化体系配合剂是十分重要的。

2.3丁腈橡胶的选择

丁腈橡胶制品，一般多若服于其耐油和耐溶剂性，因而耐油、耐溶剂能力如何常为选择的重点。

丁腈橡胶的耐油能力决定于丙烯腈含量，丙烯腈含量愈高，耐油能力愈强。

当丙烯腈含量为35—40％时，表现出优越的耐油性能。

如需更高的耐油能力，采用70份高丙烯腈含量的丁腈橡胶与30份聚丙烯腈并用，能获得极好的耐油效果。

高丙烯腈的丁腈橡胶也具有优越的耐热性和气密性。

某些丁腈橡胶制品有时还要求有优越的低温性能，即良好的耐寒性。

丙烯腈含量愈低耐寒性愈高，但同时降低了耐油性。

所以当要求有不高的耐油性和良好的耐寒性时，可选择低或中等丙烯腈含量的丁腈橡胶。

为了使制品兼具优良的耐油性和较好的耐寒性，可采用橡胶并用的办法。

例如可选择高丙烯腈含量的丁腈橡胶和顺丁橡胶并用，将并用胶料中丙烯服含量调至33％左右。

如果并用较好，可使硫化胶的脆性温度降至—65℃。

在不降低耐油性的基础上，为改善低温性能，提高废料的流动性和粘着比加入一定比例的液体丁腈橡胶效果也很好。

此外，如欲制造有良好耐油性的制品，并要求在石油基溶剂中体积变化较小时，可选用低两烯腈含量的丁腈橡胶与少量的氯丁橡胶或丁笨橡胶并用，位之因增塑剂被抽出而导致的体积缩