丁腈橡膠的性質(zhì)、性能及應(yīng)用
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丁腈橡膠為淺黃至棕褐色、略帶腋臭味的彈性體,密度隨丙烯腈含量的增加而由0.945~0.999g/cm3不等,能溶于苯、甲苯、酯類、氯仿等芳香烴和極性溶劑。其性能和丙烯腈含量的關(guān)系如表1所示。
丁腈橡膠的優(yōu)點(diǎn)如下:
1、丁腈橡膠的耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠,而優(yōu)于氯丁橡膠。由于氰基有較高的極性,因此丁腈橡膠對非極性和弱極性油類基本不溶脹,但對芳香烴和氯代烴油類的抵抗能力差。
2、丁腈橡膠因含有丙烯腈結(jié)構(gòu),不僅降低了分子的不飽和程度,而且由于氰基的較強(qiáng)吸電子能力,使烯丙基位置上的氫比較穩(wěn)定,故耐熱性優(yōu)于天然、丁苯等通用橡膠,選擇適當(dāng)配方,最高使用溫度可達(dá)130℃,在熱油中可耐在150℃高溫。
3、丁腈橡膠的極性,增大了分子間力,從而使耐磨性提高,其耐磨性比天然橡膠高30%~45%.
4、丁腈橡膠的極性以及反式-1,4結(jié)構(gòu),使其結(jié)構(gòu)緊密,透氣率較低,它和丁基橡膠同屬于氣密性良好的橡膠。
表1 丙烯腈含量與丁腈橡膠性能的關(guān)系
性 能 |
丙烯腈含量由 低——高 |
加工性(流動(dòng)性) 硫化速度 硬度,定伸應(yīng)力,拉伸強(qiáng)度 耐磨性 永久變形 耐油性 耐化學(xué)腐蝕 耐熱性 彈性 耐寒性 耐透氣性 與軟化劑的溶性 與極性聚合物的相溶性 |
良——好 ——加快 低——高 良——好 ——加大 良——好 良——好 良——好 ——減小 ——降低 ——加大 ——變差 ——加大 |
5、丁腈橡膠因丙烯腈的引入而提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)于天然橡膠,但對強(qiáng)氧化性酸的抵抗能力較差。
6、丁腈橡膠是非結(jié)晶性橡膠,無自補(bǔ)強(qiáng)性,純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度只有3.0~4.5MPa.因此必須經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后才有使用價(jià)值,炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉伸強(qiáng)度可達(dá)25~30MPa,而優(yōu)于丁苯橡膠。
7、丁腈橡膠由于分子鏈柔性差和非結(jié)晶性所致,使硫化膠的彈性、耐寒性、耐屈撓性、抗撕裂性差,變形生熱大。丁腈橡膠的耐寒性比一般通用橡膠都差,脆性溫度為一10~—20℃。
8、丁腈橡膠的極性導(dǎo)致其成為半導(dǎo)膠,不適于作電絕緣材料使用,其體積電阻只有108~109Ω·m,介電系數(shù)可達(dá)7~12,為電絕緣性最差者。
9、丁腈橡膠因具不飽和性而易受到臭氧的破壞,加之分子鏈柔性差,使臭氧龜裂擴(kuò)展速度較快。尤其制品在使用中與油接觸時(shí),配合時(shí)加入的抗臭氧劑易被油抽出,造成防護(hù)臭氧破壞的能力下降。
10、丁腈橡膠因分子量分布較窄,極性大,分子鏈柔性差,以及本身特定的化學(xué)結(jié)構(gòu),使之加工性能較差。表現(xiàn)為塑煉效果低,混煉操作較困難,混煉加工中生熱高,壓延、壓出的收縮率和膨脹率大,成型時(shí)自粘性較差,硫化速度慢等。
11、丁腈橡膠屬于高價(jià)格橡膠之一,因此生產(chǎn)成本高于氯丁橡膠。由于丁腈橡膠既有良好的耐油性,以保持有較好的橡膠特性,因此廣泛用于各種耐油制品。
其次,由于丁腈橡膠具有半導(dǎo)性,因此可用于需要導(dǎo)出靜電,以免引起火災(zāi)的地方。如加工非金屬材料等。
丁腈橡膠還可與其它橡膠或塑料并用以改善各方面的性能。
此外,許多特種丁腈橡膠,依其特性不同,又各有其專門用途。如羧基丁腈橡膠,由于引入了丙烯酸結(jié)構(gòu),可提高強(qiáng)力、耐磨及粘合性能;部分交聯(lián)丁腈橡膠,由于引入了二乙烯基苯,可改進(jìn)加工性能,有利壓延、壓出操作,減少半成品的收縮率和膨脹率;氫化丁腈橡膠(又稱高飽和丁腈橡膠),其硫化膠在保持優(yōu)異耐油性的基礎(chǔ)上,提高了耐熱性能。它的耐熱性介于氯磺化聚乙烯、氧醚橡膠和三元乙丙橡膠之間,比普通丁腈橡膠的耐溫約高40℃;低溫性能優(yōu)于丙烯酸酯橡膠;耐胺性和耐蒸汽性優(yōu)于氟橡膠,與三元乙丙橡膠相似;壓縮永久變形性接近乙丙橡膠;壓出性能優(yōu)于氟橡膠。
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