HNBR氫化丁腈橡膠的性能和主要品牌

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,也是一種戰略物資,具有優異的耐油性,耐腐蝕,耐低溫、高溫(150-170℃),耐氧化、耐動態疲勞、耐臭氧的新材料。主要應用於汽車制造、油田開采、航空航天、軍工產品等領域。

  氫化丁腈橡膠(HNBR)是20世紀80年代開發的丁腈橡膠新品種,與傳統的丁腈橡膠(NBR)相比,其分子結構中含少量或不含碳碳雙鍵,它在保持NBR原有的優異耐油性及耐化學藥品的同時,又獲得瞭良好的耐熱、耐高溫、高壓、耐臭氧等性能,由於拉伸結晶,其強度拉伸性能也很優異。HNBR可用在要求具有極限韌度或嚴格的耐滲透性的耐高溫、耐油用途上。

  氫化丁腈橡膠的應用

  HNBR被廣泛用於汽車行業中各種油罐、密封件、燃料泵隔膜和閥門套襯墊等以及油田工業中深井鉆井管密封、鉆井管保護層、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,推動瞭耐油橡膠制品的發展。國外對航空橡膠制品的發展給予瞭高度重視,HNBR是目前NBR發展的趨勢。隨著工業技術的發展 ,尤其是汽車工業、海上油氣田開采等特殊工業,HNBR的耐高溫、耐老化等性能得到瞭更好的體現和應用。

  在國內,由於HNBR主要依靠進口,價格昂貴,極大地限制瞭其應用。目前國內HNBR主要用於制造與石油鉆井設備配套的鉆管保護器、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加工而成的制品。產品有氫化丁腈橡膠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。由於HNBR具有合理的分子結構,因此不僅繼承瞭NBR的耐油、耐磨等性能,而且還具有更優異的耐熱、耐氧化、耐臭氧、耐化學品性能,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於汽車耐油橡膠部件,其消耗量的45%用於生產傳動帶,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,工作環境更惡劣,氟橡膠密封件在這樣的環境都容易損壞。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介質有極好耐受性能,特別適合生產油井、氣井用防暴器,鉆管護罩,栓塞,閥門密封圈,泵類活塞,動力電纜護套,旋轉膠管等橡膠零部件。氫化丁腈橡膠制品的耐輻射性能比矽橡膠,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

  丁腈橡膠氫化後大大提高瞭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明顯不適用於高溫(150℃)環境下工作,而HNBR硫化膠則表現出優異的耐油和耐老化性能。在180℃下HNBR試樣在液壓轉向油中浸泡1000h,其斷裂伸長變化率低於丙烯酸酯橡膠。以一定溫度下伸長率變化小於80%,試樣無裂紋作為材料使用壽命的評價標準,過氧化物硫化的HNBR使用壽命為1000h,其工作溫度達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30MPa圖3,ZSC則高達50MPa以上,高於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於FKM和氟碳彈性體(TFE/P),而NBR完全不能在150℃下工作。HNBR還具有優異的耐磨性,HNBR與NBR、FKM在150℃石油介質中的磨損試驗表明,前者的耐磨性能分別為後兩者的2~3和3~4倍。

  3、耐化學介質和耐臭氧性能

  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中工作。在模擬油田深井開采酸性液/氣介質環境時(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,FKM、TFE/P、NBR均不能承受高溫下的酸性介質環境,而HNBR表現出最佳性能。HNBR試樣的靜態和動態耐臭氧性能測試結果表明,1000小時後試樣未出現臭氧裂紋,顯示出優異的耐臭氧老化性能。

  目前,世界HNBR生產廠傢主要有德國朗盛公司、日本瑞翁化學公司和荷蘭帝斯曼公司。

  我國HNBR的生產和研究進展緩慢,浙江贊南科技有限公司於2014年新建一套1000 噸/年的HNBR工業裝置。

  國外氫化丁腈橡膠品牌

HNBR的主要品牌和主要性能

HNBR品牌 生產公司 結合丙烯腈% 門尼黏度ML(1+4)(100℃) 氫化度%
Zetpol0020 日本瑞翁 49 66 90
Zetpol1010 45 80 >99
Zetpol1020 45 75 97.5
Zetpol2000L 36 65 99
Zetpol2000 36 85 >99.5
Zetpol2010H 36 135 96
Zetpol2010L 36 58 96
Zetpol2010 36 85 99
Zetpol2020L 36 58 90
Zetpol2020 36 80 97.4
Zetpol2030L 36 58 80
Zetpol2030H 36
Therban1706 德國朗盛 34 60(最大值) 99
Therban1707 34 70±8 >99.5
Therban1746 34 60(最大值) 96
Therban1747 34 70(最大值) 96
Therban1767 34 70(最大值) 94.5
Therban1907 38 75±8 很高
Therban1707S 34
Therban1907S 38
Therban2207 44 很高
TornacC3845 加拿大寶蘭山 38 45 95
TornacC3825 38 25 95
TornacC4545 45 45 95
TornacC4550 45 50 94.5
TornacB3850 38 85 98
TornacA3855 38 55 >99.5
TornacA3835 38 35 99.5
TornacA4555 45 55 99.5

  國產氫化丁腈橡膠

  從 18 世紀 80 年代國際上氫化丁腈橡膠產品的主要有日本瑞翁的 Zetpol 和德國朗盛的THERBAN,全球產量在 2 萬多噸/年。隨著汽車、油氣和煤炭開采、新型能源開發和航空航天等重點領域的快速發展,產品性能質量要求的提高和國內 HNBR 產業化大規模生產基地的建成運營,保守地估計 HNBR 今後每年用量預計應在 2000~3000 噸左右,所以未來 HNBR 在中國的市場潛力巨大。國內已有多傢進行氫化丁腈橡膠的合成研究,但目前仍然 100%依賴進口。

  在氫化丁腈橡膠技術研究中,丁腈橡膠(NBR)的催化劑技術是難點,HNBR 生產技術的優勢主要就體現在其生產過程所用催化劑體系的先進性上。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。由於貴金屬資源稀缺,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,使加氫反應溫和進行,還需要減少催化劑用量,降低成本,使產品具有市場競爭力,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化設備成功問世,並於 2011 年底實現瞭穩定連續生產,打破瞭中國無法自主生產氫化丁腈橡膠的局面,刷新瞭我國特種橡膠制備技術的新紀錄。項目的產業化,打破瞭目前我國氫化丁腈橡膠完全依賴進口的現狀。

赞(0)