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• 发布时间：2018-10-26
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【概要描述】“NBR/PA66合金”是以丁腈胶为主体，用PA66（尼龙66）做改性剂，用机械共混的方法生产的改性橡胶，其突出的特点就是即耐油又耐低温。可用橡胶通用的工艺设备、材料和技术，生产各种橡胶制品。

丁腈胶有多种牌号，各种牌号的性能不同，通常用丁腈胶的丙烯腈含量不同来区分，就丁腈胶的耐油性能来说，随着丙烯腈含量的增加而变好，但低温性能则变差。丁腈18的脆性温度是-50℃；丁腈40的脆性温度是-23℃。橡胶最宝贵的就是低温弹性，丁腈18的低温弹性好但耐油性能不好。人们一直在设法解决这个问题，但效果不明显。用尼龙66树脂改性丁腈18，即保留了丁腈胶的低温性能又将其耐油性能提高近于丁腈40的水平。改性后产品的名字叫“NBR/PA66合金”，已经开始中试，其产品进入橡胶制品的开发、研制阶段。
目前该产品已经有小批量生产，产品以申报专利。正在安装一条生产线。生产能力为 300t/a。将按丙烯腈的含量不同分成系列产品，积累数据，建立产品标准，进入市场开发阶段。

1.NBR/PA66合金的特点

1.1 低温性能
表1 NBR/PA66合金中的丙烯腈含量和脆性温度




项目

单位


数据




共混物中丙烯腈含量  


%


19


20


27


33


41




共混物的脆性温度 


℃


-49


-45


-34


-26


-22




纯丁腈胶脆性温度  


℃


-50


-45


-33


-26


-23





表1数据说明尼龙66的掺入对共混物的脆性温度基本没有影响

1.2 耐甲苯性能
表2 NBR/PA66合金中丙烯腈含量和耐甲苯的关系





项目


编号单位


1


2


3


4


5


6


7




丙烯腈含量


%


18


22


26


30


33


38


41




纯丁腈胶在甲苯中变化


g%


536


408


306


230


191


159


160




NBR/PA合金在甲苯中变化


g%


166


144


126


112


104


94


92






图1丁腈胶和NBR/PA66合金耐甲苯对比较

 



 

图1的曲线特别直观的描述了，纯丁腈胶和NBR/PA66合金耐甲苯的重量变化。丁腈胶由于尼龙66的掺入，提高了耐油性能。用尼龙66改性丁腈-18的新材料，耐甲苯的膨胀值和丁腈-40的原胶相当，同时有保持丁腈-18的低温特性。这是一个重大突破，给低温、耐油的橡胶制品提供完美的材料。
　　图1中数据的配方是：试验配方的硫化体系是生胶（共混物）100；氧化锌 5；硬脂酸 1.6；DM 1.6; DTDM。硫化条件;160℃×24分。（以下试验数据同）。
　　甲苯是丁腈胶的良溶剂，用它做介质是为了更容易看出，丁腈胶改性前后的变化。图1显示出改性后材料的耐油性能有明显的提高。尤其是丁腈18改变最大。
1.3 耐3#燃油 
表5是四种材料的体积、重量变化值，数据显示NBR/PA66合金的优势。
表3  介质3#燃油   40℃×70h重量、体积变化




项目

单位


纯丁腈40


NBR/PA66合金


纯丁腈18


NBR/PA66合金




重量变化 


g %


79.9


55.1


206.8


110.3




体积变化


V %


89.5


56.6


244.5


136.5






图2 耐3#燃油的重量、体积变化

 



 

　　图2 可直观的显示耐3#燃油的变化，橡胶件在3#油体积变化大，是人们关心的问题。可通过选择不同型号的NBR/PA66合金做应用配方，平衡耐油和低温性能，达到综合指标满意的结果。
1.4 耐空压机油
　　空压机的工作温度较高，选择150℃试验温度的目的是要考核新材料在高温环境下的行为。表4可明显看出四种材料的不同，NBR/PA66合金胶好于纯丁腈胶。
表4 空压机油 150℃、 48h重量、体积变化




项目

单位


纯丁腈40


NBR/PA66合金


纯丁腈18


NBR/PA66合金




重量变化


g %


1.4


-1.7


35.8


19.1




体积变化


V %


5.6


3.0


29.6


24.2




油前邵A硬度


度


50


71


43


63




油后邵A硬度


度


53


69


25


42





以上三种介质的耐油试验数据均显示，丁腈胶用尼龙66改性后，耐油性能的提高。
1.5  NBR/PA66合金的热老化性能
　　通过热老化描述丁腈胶掺入尼龙66 对耐空气老化的影响。选择两个老化温度，对纯丁腈胶及其共混物进行对比试验。老化条件：介质空气，时间24小时，温度分别为130℃、140℃。表5 数据说明NBR/PA66合金热老化后拉断强度及其保持率，都明显好于原胶。且拉断强力的绝对值也很高。
1.5.1 拉断强力变化
表5 丁腈胶和NR/PA66合金在130℃、140℃老化后的拉断强力变化




项目

丁腈18


丁腈40


丁腈18/PA66


丁腈40/PA66




原始拉断强力


2.05


5.49


8.62


14.61




130℃强力


1.51


3.29


9.39


15.34




140℃强力


1.42


2.28


8.44


14.75




130℃强力保持率


73.66


59.93


108.93


105.00




140℃强力保持率


69.27


41.53


97.91


96.15





1.5.2 拉断伸长率变化
　　纯丁腈胶的原始拉断伸长率都高于NBR/PA66合金，但老化后的拉断伸长率保持率接近。认为丁腈胶掺入尼龙66后，对其老化性能的不良影响不十分明显。
表6 不同温度老化后的拉断伸长率变化数据




项目

单位


丁腈18


丁腈40


丁腈18/PA66


丁腈40/PA66




原始拉断伸长率


%


360


874


251


440




130℃拉断伸长率


%


307


500


211


326




140℃拉断伸长率


%


208


298


146


252




130℃拉断伸长保持率


%


85.28


57.21


84.06


74.09




140℃拉断伸长保持率


%


57.78


34.10


58.17


57.27





2.结论
　　以上试验数据初步描述了NBR/PA66合金的性能。新材料的突出点就是提高了丁腈胶的耐油性能。最有特色的是用尼龙66改性丁腈-18，保持了丁腈18胶的低温弹性同时又达到了丁腈40胶的耐油性能。尼龙66的掺入提高了丁腈40的性能。
　　用尼龙66改性丁腈胶形成的新材料，由于选择的丁腈胶的丙烯腈含量的不同，可有若干个品种，将形成系列。适应不同橡胶制品的需要。
　　是目前唯一一家用工业生产装置生产NBR/PA66合金的厂家。
　　3. 应用
　　NBR/PA66合金为设计新产品添加了一种新材料。有广泛的应用空间。
　　NBR/PA66合金由于尼龙的抗渗透性，可否用在贮油、输送橡胶制品。飞机软油箱、加油管、空调胶管上。尼龙低摩擦系数等特点，可否用在旋转密封件上减少唇部的摩擦生热而增加寿命。
　　NBR40/PA66合金，比丁腈40的耐油性能更好，可用在采油工业设备的密封件上，提高使用寿命，增加可靠性。尼龙的耐油性、抗渗透性可改善共混后材料这方面的性能，可否在油井封隔器上应用减少低分子渗透产生的鼓包。
　　尼龙的抗渗透性，减少了输送介质的扩散，特别适合用航天、航空器的橡胶制品上，如自动调节系