青岛科技大学研究生学位论文
ASTM 1#油5% 酸性汽油 自动变速液
填充能力（填料、油）
加工性能等级 体积成本 工艺级别
1 2 1 1 2 5 2
3 5 4 5 4 3 5
1 5 5 5 5 3 6
4 1 1 7 7 7 7
5 7 6 1 5 3 6
7 7 1 3 2 2 3
5 5 4 7 3 1 4
注：1-最好，7-最差。
通常来讲，适用场合不同，选择材料性能的侧重点就会不同。对于氢化丁腈橡胶来说，影响其性能的因素主要有丙烯腈基团（ACN）含量，残余双键数量（RDB），分子量大小等[6]。
a) ACN含量的影响
同普通的丁腈橡胶一样，随着ACN含量的增加，HNBR的耐油性、透气性、模量与硬度、密度等都随之提高。但同时，氢化丁腈橡胶还具备了普通丁腈橡胶不具有的耐劣质燃油的性能[7]，图1-1[7]很好的显示了HNBR的这一性能。
图1-1 HNBR的耐劣质燃油的性能
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氢化丁腈橡胶的配方设计与性能研究 Fig.1-1 poor fuel resistance property of HNBR
b) 残余双键的影响
氢化丁腈橡胶与丁腈橡胶在结构上的不同点主要就是丁二烯链段被氢化，使氢化丁腈橡胶具有更加饱和的主链,从图1-2[7]中就能明显看出，氢化丁腈橡胶的老化性能，随着不饱和度的增加，呈现明显的下降趋势。
图1-2 HNBR的老化性能与不饱和度的关系
Fig.1-2 Relationship of aging property and degree of unsaturated
c) 门尼粘度的影响
材料粘度的大小也是一个重要的考虑因素。它对于氢化丁腈橡胶的老化性能、耐介质性能、压缩永久变形的影响都很小，但是对于加工过程中的挤出、注射等具有一定的影响，对硫化胶性能的影响很微弱。 1.3应用
由于氢化丁腈橡胶优异的耐高温性，极好的耐双曲线齿轮油、汽车传动液、含H2S原油、酸性汽油、润滑油添加剂等液体的性能，并且它的机械强度高，极好的耐磨性以及耐臭氧性，诸如此类的优异性能使氢化丁腈橡胶广泛适用于汽车、宇航、油田等各类性能要求比较苛刻的场合。 1.3.1HNBR在汽车行业的应用
汽车行业中所用橡胶材料主要是根据耐热性和耐油性的不同程度来区. .分的。
一、密封材料： 随着汽车工业的高速发展，汽车用密封材料的性能要求也在逐渐提高。油封要求线速度能达到10-25m/s,耐高温达到100-250℃。同时，由于环保方面的要求，汽车用空调制冷剂要求用R134A代替R13，因此空调密封件
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青岛科技大学研究生学位论文
材料要求能够耐制冷剂R134A，氢化丁腈橡胶作为R134A制冷剂的密封专用材料，已经在国际上得到公认[5]。
二、胶带：在过去很长一段时间，汽车用同步带用材料一直使用的是氯丁橡胶（CR），但最近出于提高耐热性的要求正在进行着氢化丁腈橡胶的尝试。之所以选用氢化丁腈来代替氯丁橡胶，主要是考虑到氢化丁腈橡胶具有动态弹性模量的差值小，动态永久变形小，热老化后伸长率变化小等特点[1]。
三、软管、胶管：氢化丁腈橡胶具有优异的耐劣质燃油性能，因此它能够作为汽车燃料管专用材料。在欧洲，对于柴油发动机用燃料菜籽油酯（RME），氢化丁腈橡胶也表现出了良好的性能。 1.3.2 HNBR在油田中的应用
通常在油田中的工作环境是十分复杂、苛刻的，它要求材料必须能够在高温、高压和交变压力下，长期与高含硫石油、含硫化氢等有害气体、含防腐剂的钻井液接触，并能保持优良性能[8]。与其它特种橡胶如氟橡胶（FKM）、丙烯酸酯橡胶（ACM）等相比，氢化丁腈橡胶由于具有良好的耐油性、耐热性，良好的加工流动性能等，并且同时拥有较高的性价比，因此广泛用于油田中牙轮钻头轴承用O型橡胶密封圈、油田中防喷雾器胶料、螺杆钻具用橡胶定子等产品。 1.3.3其它用途
除此之外，HNBR还能用于工业胶辊、减震材料、电缆等橡胶制品领域。胶辊是在较高压力下连续使用的工业用品，除耐磨性外，还要求必须具有耐溶剂、耐酸碱、耐油墨等特性，在现代技术高速发展的条件下，胶辊被要求应该具有更高的速度和较大的线压，只有采用氢化丁腈橡胶才能满足各方面的使用要求。 1.3.4 HNBR今后的发展趋势
氢化丁腈橡胶是一种相对于其他合成橡胶来讲，各方面性能都比较优越的新型橡胶，但是由于它的合成过程以及技术程序决定了其昂贵的价格，因此使其应用领域有了一定的局限性。但在今后的发展过程中，随着技术的不断更新和成本的降低，必将迎来HNBR应用的全新时代。到时，原先领域中的丁腈橡胶必将被氢化丁腈橡胶所替代和升级，但与丁腈橡胶的成熟的配合体系、应用体系相比，氢化丁腈橡胶还有很多有待开发的地方，这需要我们去探索它的新应用，开发出它的新用途。
2配合
2.1硫化体系
在各类牌号的氢化丁腈橡胶中，根据氢化度的不同可以将氢化丁腈橡胶分为
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氢化丁腈橡胶的配方设计与性能研究
完全饱和和部分饱和两大类。完全饱和的氢化丁腈橡胶（双键含量一般<0.9%），如Zetpol 2000、2000L和Therban1707、2207等，分子结构中基本不含双键，硫化时只能用过氧化物硫化体系进行硫化，部分饱和的氢化丁腈橡胶（双键含量一般在5%-15%之间）可以用硫磺或者过氧化物进行硫化。
对于氢化丁腈橡胶来讲，过氧化物硫化体系与硫磺硫化体系各有其优缺点，过氧化物硫化胶具有耐热性好，动态力学性能好以及较低的压缩永久变形等优点；而硫磺硫化胶的物理机械性能更好，混炼胶的焦烧安全性高；也有的研究[9]采用了硫黄硫化与过氧化物硫化并用的体系，结果表明，采用硫磺和过氧化物并用体系的氢化丁腈橡胶胶料的焦烧时间居中，正硫化时间较短，其硫化胶的综合物理性能也比单用硫化体系的要好，拉伸强度、撕裂强度、阿克隆磨耗等均有所提高。
2.1.1硫磺硫化体系
图1-3给出了橡胶在硫化中的大致反应过程。硫磺硫化体系较过氧化物硫化体系能得到更高的伸长率、撕裂强度以及更好的动态特性，其与织物纤维、帘线和金属等的粘合能力比较强。此外，硫磺硫化体系允许胶料可以进行低温硫化，可以采用织物或金属骨架橡胶制品通用的加工工艺，还可以进行挤出加工。氢化丁腈橡胶的硫磺硫化体系中通常采用低硫高促的方式，即所谓的有效（EV）硫化体系，这样可以在一定程度上提高胶料的耐热性，但是采用这种硫化体系的缺点是单硫键比率高，柔韧性差，疲劳性能不如多硫键好，因此动态性能差[10]。快速的促进剂可以缩短硫化时间，但同时也会带来焦烧倾向大的隐患，因此必须同时加入防焦剂。如果促进剂的用量过大，会使硫化胶的交联密度极度增大，导致物理机械性能下降，因此，对于硫磺硫化体系来讲，促进剂的选择需要各个方面的权衡和把握。促进剂方面可以一般采用次磺酰胺类、秋兰姆类、噻唑类等。
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