氢化丁腈橡胶的研究进展
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氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究1. 引言1.1 主题介绍近年来,氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究备受关注。
这种体系结合了氢化丁腈橡胶优异的耐热性和化学稳定性,以及过氧化物硫化技术的高效性和环保性。
本文将对此体系进行深入研究和综述。
1.2 主题重要性氢化丁腈橡胶广泛应用于汽车、航空航天等领域。
而过氧化物硫化体系则为橡胶制备提供了一种高效、低能耗的方法。
对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究有助于提高橡胶制品的性能和降低生产成本,具有重要的实际应用价值。
2. 氢化丁腈橡胶简介2.1 氢化丁腈橡胶的特性氢化丁腈橡胶是一种具有优异耐热性、抗老化性和化学稳定性的合成橡胶。
它具有广泛的应用领域,如汽车制造、电缆绝缘材料、液压密封件等。
2.2 氢化丁腈橡胶的制备方法氢化丁腈橡胶的制备主要通过丁腈橡胶的部分氢化反应实现。
制备过程中,需要考虑氢化程度、反应条件和催化剂等因素对橡胶性能的影响。
3. 过氧化物硫化技术简介3.1 过氧化物硫化的原理过氧化物硫化是一种利用过氧化物作为交联剂的橡胶硫化方法。
其原理是过氧化物在一定的条件下分解产生活性自由基,进而与橡胶链发生交联反应,形成硫化网状结构。
3.2 过氧化物硫化的优势比较传统的硫化剂,过氧化物硫化技术具有能耗低、环保性强、交联效果好等优势。
该技术还能降低橡胶中挥发性有机化合物的含量,提高产品的质量和安全性。
4. 氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系研究进展4.1 影响因素的研究在氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究中,研究人员主要关注催化剂的选择、交联剂的种类和添加量,以及反应条件对体系性能的影响等因素。
这些研究有助于优化体系,提高交联效果和性能稳定性。
4.2 性能评价方法的研究在对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系进行研究时,对其性能进行准确评价是非常重要的。
研究人员一直致力于开发合适的方法和技术,如拉伸性能测试、硫含量分析和扫描电子显微镜等,以评估橡胶体系的性能。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的研究的开题报告题目:低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的研究研究背景:丁腈橡胶是一种重要的合成橡胶,具有良好的耐油、耐溶剂和耐气候老化等性能,广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
近年来,氢化丁腈橡胶(HNBR)由于其卓越的耐磨损、耐高温和化学稳定性而备受关注。
HNBR由于含有大量的饱和键和氢键,导致其分子链排列较为致密,因而具备较好的耐久性和尺寸稳定性。
而HBNR在使用过程中,常常需要承受较大的挤压应力,这会导致橡胶发生永久变形。
因此,在橡胶的性能改进和材料优化方面,研究低压缩永久变形HNBR材料,具有重要的实际意义和应用价值。
研究内容和方法:本研究旨在研究氢化丁腈橡胶的低压缩永久变形特性,并探讨其改性方法。
具体内容包括:1. 设计制备低压缩永久变形HNBR材料,并分析其物理机械性能;2. 构建实验模型,模拟实际使用情况下的永久变形过程,并测定橡胶的变形程度;3. 分析永久变形的影响因素,探究低压缩HNBR材料的改性方法;4. 对低压缩永久变形HNBR材料进行应用实验,验证其在实际使用中的可行性和应用价值。
本研究主要采用实验方法和理论分析相结合的方式,通过原材料研究、成品性能测试、损伤评价等方法,对低压缩永久变形HNBR材料进行全面深入的实验研究。
预期成果:通过本研究,将能够深入探究氢化丁腈橡胶低压缩永久变形的本质和规律,明确不同因素对其性能的影响,为材料的改性提供理论指导和经验支持。
同时,开发出低压缩永久变形HNBR材料,并验证其在实际使用中的可行性和应用价值,具有重要的理论意义和应用价值。
氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究1. 引言在橡胶工业领域,氢化丁腈橡胶是一种重要的合成橡胶材料,具有优异的耐油、耐磨和耐热性能,被广泛应用于汽车轮胎、密封圈等领域。
而过氧化物硫化体系作为一种新型的硫化体系,可以在低温下实现橡胶的硫化,同时提高橡胶产品的耐热性和耐老化性能。
本文将对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究进行全面评估和深度探讨,旨在为橡胶工业的发展贡献新的技术和理论支持。
2. 概述氢化丁腈橡胶氢化丁腈橡胶是一种聚合物材料,具有良好的化学稳定性和机械性能。
其主要特点包括优异的耐热性、耐油性和耐臭氧性,因此在汽车轮胎、密封件、软管等领域得到了广泛应用。
氢化丁腈橡胶的分子结构和特性为其在不同硫化体系中的应用提供了基础,而过氧化物硫化体系正是其中之一。
3. 过氧化物硫化体系的研究现状过氧化物硫化体系是近年来发展起来的一种橡胶硫化新技术,其通过过氧化物作为引发剂,在低温下实现了橡胶的硫化。
该体系的研究涵盖了过氧化氢、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰等过氧化物的应用与反应机理,以及不同碳黑和填料对其硫化性能的影响等方面。
而对于氢化丁腈橡胶这一特殊材料的过氧化物硫化体系研究还相对较少,需要进一步深入探讨。
4. 氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究进展目前针对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究主要集中在以下几个方面:首先是过氧化物引发剂的选择与反应机理研究,包括过氧化氢、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰等过氧化物引发剂在氢化丁腈橡胶硫化中的应用及其反应机理;其次是硫化体系中填料和助剂的作用研究,如碳黑、硫化促进剂等对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化的影响;最后是氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的工艺优化及性能评价研究。
5. 对氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的个人观点和理解在氢化丁腈橡胶过氧化物硫化体系的研究中,我认为需要重点关注硫化体系的耐热性和耐老化性能,尤其是在汽车轮胎等高温高压环境下的应用。
填料的选择和助剂的作用也是需要重点考虑的问题,其对硫化体系的影响将直接影响到橡胶制品的质量和性能。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的研究低压缩永久变形氢化丁腈橡胶(Low pressure permanent deformation hydrogenated nitrile butadiene rubber)是一种在低压缩下能够保持永久变形的弹性材料。
本文将探讨该橡胶的研究进展及其应用前景。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶是一种独特的弹性材料,其具有优异的性能,包括高温稳定性、耐化学品腐蚀性、耐油性和耐磨性等。
由于这些特性,低压缩永久变形氢化丁腈橡胶在许多领域中得到了广泛的应用。
近年来,随着对高性能弹性材料需求的增加,对低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的研究也越来越深入。
研究表明,通过控制氢化程度和交联度,可以调节低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的力学性能。
此外,添加不同种类的填料和添加剂,还可以改善其耐磨性、耐油性和耐化学品腐蚀性。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的应用领域非常广泛。
在汽车工业中,该橡胶被广泛应用于密封件、悬挂系统和橡胶垫等部件,以提高汽车的安全性和耐久性。
在航空航天领域,低压缩永久变形氢化丁腈橡胶被用作密封材料,以确保飞机和航天器在极端环境下的可靠性和安全性。
此外,该橡胶还可以用于制造橡胶管、橡胶制品和橡胶密封件等。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶具有许多优势,但也存在一些挑战和限制。
首先,氢化丁腈橡胶的生产成本较高,限制了其在一些应用领域的推广。
其次,氢化丁腈橡胶的耐热性相对较低,限制了其在高温环境下的应用。
此外,该橡胶的耐化学品腐蚀性也有待进一步提高。
为了克服这些挑战,研究人员正在积极寻求新的改性方法和生产工艺。
例如,引入纳米填料和改性剂可以改善低压缩永久变形氢化丁腈橡胶的性能。
此外,采用新的合成方法和工艺,也有助于降低生产成本并提高产品的性能。
低压缩永久变形氢化丁腈橡胶是一种具有广泛应用前景的弹性材料。
随着对高性能弹性材料需求的增加,对该橡胶的研究和开发也越来越重要。
通过不断改进材料的性能和生产工艺,相信低压缩永久变形氢化丁腈橡胶在未来将有更广阔的应用前景。
氢化丁腈橡胶耐热老化性能的研究研究了几种不同类型的防老剂对HNBR耐热空气老化的影响。
结果表明,采用防老剂RD与MB并用体系硫化胶的综合性能最好;100份生胶中加入1份防老剂RD和1份防老剂MB,在170 ℃/15 MPa×t90的条件下硫化后硫化胶的拉伸强度为28.3 MPa,180 ℃热空气老化24 h后其拉伸强度为27.4 MPa,老化48 h后其拉伸强度仍然可达17.2 MPa。
标签:氢化丁腈橡胶(HNBR);硫化体系;耐热老化性自上世纪80年代新型的饱和耐油橡胶——HNBR(氢化丁腈橡胶)问世以来,以其优异的耐油、耐热和耐老化性能[1]在发达国家汽车、油田、航空、船舶等工程领域得到广泛应用。
我国对于HNBR复合材料特别是在高温场合应用的HNBR制品的研究起步较晚。
为了满足我国飞速发展的汽车工业、中西部和海上油气田开发以及国防军工的需求,有必要广泛深入开展HNBR的性能研究和产品开发[2]。
橡胶的老化主要是氧化老化,而橡胶的氧化反应是具有自动催化特性的热氧化反应,并按照自由基反应的机理进行。
老化使橡胶制品的表面龟裂,物理性能下降,进而丧失使用价值。
考虑到橡胶制品的防老化要求和橡胶制品加工的工艺要求,防老剂应具有以下性能:(1)较强的防老化效果;(2)迁移到制品表层不喷霜;(3)不影响或较小影响胶料的硫化;(4)在胶料中易分散;(5)对胶料色泽无污染或污染小;(6)无毒环保。
由于HNBR主链的高饱和度,分子链中含有丙烯腈、氢化的丁二烯及少量丁二烯链段,因此与NBR相比具有更加优异的耐老化性能[3]。
进一步提高HNBR 的耐热老化性能的方法有硫化[4]、添加防老剂、共混改性[5,6]和无机填料填充[7~9]等,其中,硫化体系和防老剂的选择显得尤为重要。
本文主要研究不同防老剂体系对HNBR硫化胶性能的影响。
1 实验部分1.1 原材料HNBR,ZEPEL 2010,日本瑞翁公司;防老剂RD,天津拉勃助剂有限公司;防老剂MB,浙江乐清精细化工厂;防老剂ODA,上海澎普化工厂;防老剂4010NA,南京化工厂;防老剂445,美国康宁公司;防老剂2246,江苏省海安石油化工厂;其他原料皆为市售。
212氢化丁腈橡胶耐盐酸性能的研究张清红(上海赞南科技股份有限公司,上海 201108)摘要:研究丙烯腈含量、饱和度和硫化体系对氢化丁腈橡胶(HNBR)硫化胶耐盐酸性能的影响。
结果表明:不同牌号HNBR硫化胶经过耐盐酸试验后,均呈硬度和体积增大、拉伸强度和拉断伸长率减小的趋势;丙烯腈含量较小、饱和度较低的HNBR硫化胶的耐盐酸性能更好;与采用过氧化物硫化体系的HNBR硫化胶相比,采用硫黄硫化体系的HNBR硫化胶的耐盐酸性能更好。
关键词:氢化丁腈橡胶;丙烯腈含量;饱和度;硫化体系;耐盐酸性能中图分类号:TQ333.7 文章编号:2095-5448(2024)04-0212-03文献标志码:A DOI:10.12137/j.issn.2095-5448.2024.04.0212氢化丁腈橡胶(HNBR)是20世纪80年代开发的丁腈橡胶(NBR)新品种,与传统NBR相比,其分子结构中含有少量或不含碳-碳双键,是一种高饱和极性橡胶,最高耐受温度可达150 ℃以上,保持了NBR优异的耐油及耐化学介质性能,在高温油气环境中长期使用仍能保持优异的弹性和稳定的力学性能,同时还具有良好的耐热、耐高温、耐高压和耐臭氧等性能,由于拉伸结晶,其拉伸性能也十分优异。
HNBR可用在要求具有极限韧度或优异的耐渗透性能的耐高温、耐油产品中。
例如,油气田含有较多的二硫化氢、盐酸等有腐蚀性的酸性介质,且工况具有高温高压的特征,HNBR被广泛应用于油气领域中的密封圈、垫片、封隔器等产品[1-4]。
本工作选用国产Zhanber®HNBR系列产品为基体材料,研究HNBR丙烯腈含量、饱和度和硫化体系对HNBR胶料耐盐酸性能的影响。
1 实验1.1 原材料HNBR,上海赞南科技股份有限公司产品,不同牌号HNBR的性能如表1所示。
其他原材料均为市售品。
1.2 主要设备和仪器152.4 mm(6英寸)两辊开炼机,威福兴机械(上海)有限公司产品;400×400 mm双层自动硫化机,江都区昌隆试验机械厂产品;M2000AN型无转子硫化仪和TCS-2000型万能电子拉力机,高特威尔检测仪器(青岛)有限公司产品;电热鼓风恒温箱,上海精宏实验设备有限公司产品;RPA2000橡胶加工分析仪,美国阿尔法科技有限公司产品。
第35卷第8期高分子材料科学与工程V o l .35,N o .8 2019年8月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GA u g.2019丁腈胶乳原位加氢制备氢化丁腈橡胶的研究进展王小蕾,吴剑铭,宗成中,王春芙(青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042)摘要:目前,氢化丁腈橡胶(HN B R )主要由贵金属溶液加氢的方法进行制备,但面临环境污染和贵金属成本高的问题,由此文中介绍了二酰亚胺原位氢化丁腈橡胶(N B R )制备HN B R 的方法㊂选用水合肼催化剂,胶乳作为反应介质,以二酰亚胺原位的方式对N B R 胶乳进行催化加氢,有效避免了贵金属催化剂及有机溶剂的使用,简化了加氢工艺,成本降低,与此同时,胶乳加氢的副产物为氮气和水,对环境无污染,是一种绿色高效的加氢方法㊂制备的HN B R 具有优异的耐老化性能和耐油性能等综合性能,因此广泛应用于石油㊁汽车㊁航空航天及军工等领域㊂关键词:氢化丁腈橡胶;二酰亚胺;乳液原位加氢;胶乳;耐老化性能中图分类号:T Q 333.7 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)08-0185-06d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2019.0230收稿日期:2018-07-09基金项目:山东省重点研发计划(军民科技融合)(2018J M R H 0205)通讯联系人:王春芙,主要从事化学实验表征教学研究,E -m a i l :qd z c z @126.c o m 1 前言1930年,K o n r a d 和T s h u n k u r 首先利用自由基乳液聚合合成了丁腈橡胶(N B R )[1]㊂从此,N B R [2~4]由于其高强度和良好的弹性被广泛应用于耐油橡胶㊁黏合剂㊁涂料及塑料改性剂等领域㊂然而,随着汽车㊁石油工业的快速发展,橡胶材料不仅要求耐油,还需要具备优异的耐热㊁耐臭氧㊁耐高温㊁耐压等特性㊂乳液聚合制备的N B R 远不能满足上述要求,人们开始探索对N B R 性能的改善,对N B R 进一步进行氢化优化可得到氢化丁腈橡胶㊂氢化丁腈橡胶(H N B R )是对N B R 中的丁二烯碳碳双键进行选择性加氢制得的一种弹性体材料,由氰基㊁亚甲基链和少量碳碳双键构成,氰基赋予材料优异的耐油性能,饱和的亚甲基链赋予材料优异的力学强度及耐高温耐老化性能㊂与其他聚合物相比更能符合汽车㊁石油工业的要求[5,6],可用于石油㊁汽车工业的密封垫圈㊁武器部件㊁各种橡胶密封件㊁航天用密封件㊁燃油囊等㊂目前,针对HN B R 的制备方法㊁性能及应用给予的概述,均着重于采用贵金属催化剂对N B R 进行溶液加氢和乳液加氢[7~11],这2种方法均可得到高氢化度的H N B R 产品,但同时面临冗长的氢化步骤㊁高温高压㊁毒性大的有机溶剂及价格昂贵的贵金属催化剂等问题㊂而选用二酰亚胺原位催化N B R 胶乳制备HN B R ,可有效避免上述问题,但对此研究领域尚未见有关详细概述的报道,因此本文重点介绍了可生成二酰亚胺的几种不同催化体系对N B R 乳液进行原位加氢制备H N B R 的方法㊂2 N B R 乳液二酰亚胺原位加氢制备H N B R方法二酰亚胺氢化是一种非催化剂催化过程,聚合物的氢化由二酰亚胺与碳碳双键(C =C )之间发生还原反应得到㊂二酰亚胺又可称为偶胺,是氢化反应的中间体,二酰亚胺活泼性高,存活时间较短,二酰亚胺有多种来源,在油相中由对甲苯磺酰肼(p -T S H )生成,在水相中以水合肼生成㊂在乳液形式下,二酰亚胺对不饱和聚合物氢化时,其来源是水合肼,反应机理如F i g.1所示㊂在金属离子催化下,水合肼易被氧化剂氧化成二酰亚胺,二酰亚胺遇到不饱和聚合物生成环状过渡态,然后与不饱和聚合物进行加氢反应㊂通过二酰亚胺氢化二烯类聚合物的方法是一种具有吸引力的替代方案,因为它可以避免传统的催化氢化须使用加氢装置的要求㊂N B R 分子链中包含了大量的1,4-丁二烯双键结F i g .1 D i i m i d e c a t a l y t i c h y d r o g e n a t i o n p r i n c i pl e 构和少量1,2-乙烯基双键结构,如F i g .2(a )所示㊂用二酰亚胺原位催化氢化N B R 制备H N B R 时,1,2-乙烯基双键结构优先于1,4-丁二烯双键结构加氢且其双键完全氢化,此时仅存1,4-丁二烯双键结构,腈基在氢化过程中未被还原[12]㊂原位加氢产物H N B R 的分子结构式如F i g.2(b )所示㊂选用水合肼无机类催化剂,以胶乳作为反应介质,选用氢载体替代氢气,对N B R 分子链双键进行催化加氢,可作为H N B R 乳液制备的一个新研究方向,也是本文重点关注的N B R 加氢制备H N B R 的方法㊂许多学者采用不同二酰亚胺催化体系开展了一系列研究,并取得较好的成果㊂F i g.2 M o l e c u l a r s t r u c t u r e o f (a )N B Ra n d (b )H N B R 2.1 水合肼/过氧化氢/铜离子二酰亚胺催化体系早于1984年,W i d e m a n 发表了一篇专利[13],首次使用二酰亚胺氢化N B R 制备了HN B R ,乳液形式的聚合物经过处理可以被转化成饱和聚合物的胶乳形式,在水合肼㊁氧化剂和金属离子催化剂下进行氢化反应,在此过程中不需要氢气即不需要压力容器㊁有机溶剂和贵金属催化剂㊂P a r k 和R o b e r t s 等[14]对N B R 胶乳采用二酰亚胺催化加氢,铜离子作为催化剂,同时加入一定量的表面活性剂,当反应温度为40~50ħ时加入水合肼,向反应体系中滴加过氧化氢作为氧化剂,过氧化氢在7h 内加完,在反应过程中加入消泡剂消泡,加氢度得到进一步提高,但是仍然存在一定的凝胶现象㊂P a r k 和R o b e r t s 等[15]先后在文章中提出用水合肼制备H N B R 的机理:(1)表面活性剂的作用是溶解铜离子,使其位于胶乳粒子/金属皂界面上,水合肼与过氧化氢在胶乳粒子表面/金属皂界面反应,与聚合物的不饱和双键形成环状中间体,对双键进行加氢㊂(2)以铜离子为中心形成双核配位络合物,胶乳粒子表面过量的水合肼在配位络合物中间通过氮的孤对电子而结合被过氧化氢氧化形成二酰亚胺㊂水合肼/过氧化氢/铜离子作为催化体系生成二酰亚胺对N B R 乳液进行加氢,可获得与溶液加氢产物相似的加氢程度,但这种方法在加氢过程中会形成凝胶,从而影响产物H N B R 的后续加工性能㊂在减少交联程度方面一些学者也做了诸多研究,许多化学试剂如胺㊁羟胺㊁亚胺㊁吖嗪㊁腙㊁肟[16]㊁对叔丁基-焦儿茶酚或抗氧剂有利于在二酰亚胺氢化过程中降低凝胶的形成[17]㊂2.2 水合肼/过氧化氢/硼酸二酰亚胺催化体系N B R 中极性基团腈基(-C N )可以与过渡金属铜离子C u 2+产生配位作用使N B R 发生配位交联[18~23],配位交联具有可逆性,在一定的条件下配位交联可发生解交联㊂在N B R 乳液原位加氢过程中,硫酸铜作为催化剂,铜离子的引入可能会使N B R 体系中产生部分配位交联,对N B R 乳液加氢体系产生一定影响,因此,有学者对乳液加氢体系的催化剂进行了研究,选用硼酸(H 3B O 4)替代硫酸铜作为N B R 乳液原位加氢反应的催化剂,研究了N B R 乳液原位加氢制备H N B R 的工艺技术[24]㊂681高分子材料科学与工程2019年Z h o u等[25]采用水合肼/过氧化氢/硼酸作为催化体系对N B R胶乳进行氢化制备H N B R㊂在氢化过程中,N B R分子链丁二烯结构单元双键吸收峰强度逐渐减弱,在723c m-1处出现了新的吸收峰即氢化后的饱和结构㊂与此同时,研究了水合肼/过氧化氢/硼酸催化体系对N B R加氢的最佳工艺条件,提高氢化度和降低产物凝胶含量的同时,选用室温滴加过氧化氢达到最高氢化度,氢化之前在体系中加入凝胶抑制剂能有效抑制产物凝胶的产生㊂选用硼酸替代硫酸铜作为催化剂,获得高氢化度的同时,减少了N B R乳液原位加氢过程中产生的凝胶㊂B e l t等报道了当加入硼酸作为外加催化剂时,氢化程度更高,并且可以提高氢化效率和降低交联度[26]㊂R e m p e l等报道了相似的结果[27]㊂2.3水合肼/过氧化氢/硒粉二酰亚胺催化体系硒粉也可替代金属铜离子作为水合肼/过氧化氢氧化还原体系的催化剂,促进水合肼分解成为二酰亚胺参与N B R乳液加氢反应㊂O u等[28]研究了水合肼/过氧化氢/硒粉体系对N B R乳液进行催化加氢,并且探索了N B R乳液催化加氢动力学㊂F i g.3H y d r o g e n a t i o n p r o c e s s o fN B Rl a t e x c a t a l y z e db y h y d r a z i n eh y d r a t e/H2O2/S e硒粉作为催化剂参与水合肼/过氧化氢对N B R 乳液加氢反应过程如F i g.3所示㊂硒粉在形成二酰亚胺过程中活性高,参与水合肼的氧化反应,生成具有催化活性的物质N2H2和S e2H2,进而N2H2对N B R分子链双键进行加氢㊂通过计算初始反应速率常数,研究了氢化N B R胶乳与水合肼/过氧化氢/硒催化反应体系的动力学㊂初始反应速率常数通过确定不同浓度的反应物的初始加氢程度来实现㊂N B R 乳液催化加氢反应体系的动力学方程如式(1)所示:-d[C C=C]d t=k CαC=C CβSe CγN2H4CδH2O2(1)选择不同浓度的反应物以及不同的反应温度对N B R乳液加氢产物氢化度进行跟踪,并根据反应方程式对其进行计算,得到N B R乳液加氢的动力学参数,反应体系在50~70ħ时的动力学方程如式(2)所示:-d[C C=C]d t=k C1C=C C0.55Se C2.15N2H4C1.38H2O2(2)计算出氢化反应活化能为13.40k J/m o l㊂2.4水合肼/硒粉/氧气二酰亚胺催化体系上述2种水合肼催化体系对N B R乳液加氢过程中均使用了过氧化氢,过氧化氢的存在可能会导致反应体系产生凝胶[29,30]㊂过氧化氢是以自由基的形式使产物发生交联,在反应过程中,过氧化氢分解出羟基自由基,羟基自由基通过胶乳粒子进攻聚合物大分子,形成烷氧基自由基,这些烷氧基自由基在胶乳粒子凝聚干燥过程中接触而交联㊂从凝胶机理F i g.4中可以看出,过氧化氢产生凝胶分为3个阶段:(1)引发阶段,过氧化氢分解成的羟基自由基与聚合物活泼氢形成大分子自由基;(2)加速阶段,有氧下,形成烷氧基自由基,夺取其他大分子活泼氢形成新的大分子自由基或进攻分子链双键;(3)终止阶段,各种自由基相互结合,形成交联㊂F i g.4G e lm e c h a n i s mi nh y d r o g e n a t i o n o fN B R l a t e x由于过氧化氢易分解形成自由基导致N B R乳液加氢产物交联产生凝胶,有学者研究了可替代过氧化氢参与水合肼催化体系对N B R乳液原位加氢的方法㊂C o m i n等[31]采用水合肼㊁氧气和硒粉作为催化体系研究了N B R乳液的原位加氢,并且研究了水合肼/硒粉/O2催化N B R乳液加氢的动力学㊂一定量的N B R胶乳在60ħ时氧气气氛下与水合肼㊁硒781第8期王小蕾等:丁腈胶乳原位加氢制备氢化丁腈橡胶的研究进展粉混合反应4h,通过1H-NM R㊁F T-I R对产物进行表征,制备出氢化度达到100%的HN B R㊂对水合肼㊁氧气和硒粉催化N B R乳液加氢反应过程进行分析,将反应过程定义为最简单的反应定律:r= k C n1A C n2B C n3C,其中,r为反应速率;k为速率常数;C A㊁C B㊁C C分别为N B R㊁催化剂和水合肼的浓度;n1㊁n2㊁n3分别对应为A㊁B㊁C的反应顺序㊂根据N B R加氢反应,研究了N B R乳液加氢的动力学㊂2.5水合肼/高碘酸钠二酰亚胺催化体系通过水合肼与氧化剂发生氧化还原反应生成二酰亚胺,进而对N B R分子链中的双键进行加氢反应㊂氧化剂对二酰亚胺的生成起了重要的作用,由此有学者开展了使用不同种类参与水合肼的氧化还原反应的氧化剂的研究㊂W a n g课题组[32]采用水合肼/高碘酸钠催化体系,参与N B R乳液加氢反应㊂高碘酸钠(N a I O4)是一种高碘酸的钠盐,具有较强的氧化性,可用作有机合成中的氧化剂㊂高碘酸钠替代过氧化氢作为氧化剂参与水合肼的氧化还原反应,生成二酰亚胺来还原碳碳双键,与此同时过量的高碘酸钠与水合肼可能会发生副反应,影响产物的氢化度㊂W a n g等研究了水合肼/高碘酸钠催化体系的工艺参数对产物氢化度的影响,确定了最佳的工艺条件㊂对反应产物进行傅里叶变换红外光谱分析,采用水合肼/高碘酸钠催化体系可成功对N B R分子链双键进行选择性加氢㊂采用水合肼/高碘酸钠催化体系可有效替代过氧化氢和硫酸铜参与N B R乳液原位加氢反应,有效避免了过氧化氢在体系中以自由基形式产生的凝胶㊂但该体系可能会有副反应影响产物H N B R的氢化度㊂3H N B R展望随着 绿色㊁环保㊁安全 战略的发展,从源头上实现H N B R的绿色制备新技术的突破㊂选择二酰亚胺原位催化氢化N B R制备H N B R,以无机类水合肼催化剂替代贵金属催化剂,节约了制备成本,以胶乳作为反应介质,替代毒性大的有机溶剂,氢载体替代氢气,可实现安全环保型制备㊂实现二酰亚胺原位氢化N B R制备H N B R的工业化成为重要的发展方向㊂解决二酰亚胺原位加氢过程因氢化工艺产生的凝胶含量及氢化效率等问题成为重点研究内容㊂针对凝胶产生机理,选用有效凝胶抑制剂以减少氢化过程中产生的凝胶,以及探究具有相同功能的绿色还原剂体系参与N B R乳液原位加氢反应提高氢化效率㊂在国外,已生产H N B R多年,因其优异的耐高温㊁耐油和耐老化性能已在发达国家的石油㊁汽车㊁军工等领域得到广泛应用,并且应用领域不断扩大㊂由于H N B R在生产过程中使用价格昂贵的贵金属催化剂,技术难度高,设备要求苛刻,从1984年开始至今,产品和技术一直为德国L a n x e s s㊁日本Z e o n公司垄断,H N B R进口价格在28~32万元/吨㊂国内H N-B R技术和产品与国外相比差距较大,极大地限制了对HN B R在国防军工和民品领域内的应用,需求十分迫切㊂国内急需开发具有自主产权的H N B R的新型工业化技术,选用二酰亚胺原位催化氢化N B R制备H N B R有望突破国外贵金属催化制备高性能H N B R的技术垄断,从而保证国内汽车㊁油田以及军工领域对高性能H N B R的需求㊂加强研究二酰亚胺原位加氢工艺条件的同时,对采用这种方法制备的H N B R的加工性能以及其应用领域拓展,也是重要的研究内容㊂与此同时,开发具备一些特殊功能化的H N B R以满足不同的应用领域也成为今后的一个重点研究方向㊂参考文献:[1] K o n r a dE,T s c h u n k u rE.R u b b e r l i k e m a s s e s f r o mb u t a d i e n eh y d r o c a r b o n s a n d p o l y m e r i z a b l e n i t r i l e s:U S,1973000[P].1934-09-11.[2] R e m p e lGL,P a nQ,W u J.H o m o g e n e o u s c a t a l y t i c h y d r o g e n a-t i o no f p o l y m e r s[M]//D eV r i e s JG,C o r n e l i s JE.H a n d b o o k o f h o m o g e n e o u s h y d r o g e n a t i o n.W e i n h e i m:W i l e y-V C H,2006: 547-579.[3] S i n g h a N K,B h a t t a c h a r j e eS,S i v a r a m S.H y d r o g e n a 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sm a i n l y p r e p a r e db y s o l u t i o nh y d r o g e n a t i o nw i t hn o-b l em e t a l c a t a l y s t,w h i c hw o u l d f a c e t w o d i f f i c u l t i n f l u e n c e s o f n o b l em e t a l a n d o r g a n i c s o l v e n t o nh y d r o g e n-a t i o n p r o c e s s.T h e r e f o r e t h i s r e v i e w m a i n l y i n t r o d u c e d t h eh y d r o g e n a t i o nm e t h o do fH N B R p r e p a r e db y d i-i m i d e r e d u c t i o n g e n e r a t e d i n-s i t uw a y i n l a t e x s t a g e.N B R l a t e x c o u l db e s e l e c t i v e l y h y d r o g e n a t e db y d i i m i d e g e n e r a t e d i n-s i t u t h r o u g hs e l e c t i n g h y d r a t e dh y d r a z i n e c a t a l y s t a n d l a t e xa sm e d i u m,w h i c hh a v e e f f e c t i v e l y a v o i d e d t e d i o u sh y d r o g e n a t i o ns t e p s i n v o l v e dn on e e do f l a r g ea m o u n t so f t o x i co r g a n i cs o l v e n t sa n dn o b l e m e t a l c a t a l y s t.A t t h e s a m e t i m e,t h e b y-p r o d u c t s o f d i i m i d e r e d u c t i o n a r e n i t r o g e n a n dw a t e r.I t i s a n e n v i-r o n m e n t a l l y f r i e n d l y a n d e f f i c i e n tm e t h o d o f s e l e c t i v e l y h y d r o g e n a t i o n o f d i e n e p o l y m e r t h a t a l s o c a n s i m p l i f y t h eh y d r o g e n a t i o n p r o c e s s a n d s a v e c o s t s.T h e r e i s a b r o a d a p p l i c a t i o n a r e a i n a u t o m o t i v e,p e t r o l e u m,a e r o-s p a c e a n dm i l i t a r y i n d u s t r y b e c a u s e o f t h eh i g h p e r f o r m a n c e s p e c i a l t y o fH N B R.K e y w o r d s:h y d r o g e n a t e dn i t r i l e r u b b e r;d i i m i d e;l a t e xh y d r o g e n a t e d i n-s i t u;l a t e x;a g i n g r e s i s t a n c e(上接第184页㊂c o n t i n u e d f r o m p.184)P r o g r e s s o fA d s o r p t i o n-S e p a r a t i o n M a t e r i a l sB a s e do nH o s t-G u e s tC h e m i s t r yL u W a n g1,3,M u s o n g L i n4,X i a n g y o n g L i a n g1,L i s h e n g D i n g1,S h e n g Z h a n g2,B a n g j i n g L i1(1.C h e n g d u I n s t i t u t e o f B i o l o g y,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,C h e n g d u610041,C h i n a;2.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f P o l y m e rM a t e r i a l sE n g i n e e r i n g,P o l y m e rR e s e a r c hI n s t i t u t e o fS i c h u a nU n i v e r s i t y,C h e n g d u610065,C h i n a;3.C o l l g e g o f L i f eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,S o u t h w e s t U n i v e r s i t y f o rN a t i o n a l i t i e s,C h e n g d u610041,C h i n a;4.E l e c t r i cP o w e rR e s e a r c hI n s t i t u t e,C h i n aS o u t h e r nP o w e rG r i d.,G u a n g z h o u510080,C h i n a)A B S T R A C T:A d s o r p t i o n-s e p a r a t i o n t e c h n o l o g y h a s b e e nw i d e l y a p p l i e d i n s e p a r a t i o no f c o m p o u n d s,e n v i r o n-m e n t a l p u r i f i c a t i o n,e n e r g y r e s e r v e a n d s o o n.H o w e v e r,t h e d e v e l o p m e n 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T h e a d s o r p t i o n-s e p a r a t i o n m a t e r i a l sb a s e do nt h eh o s t-g u e s t c h e m i s t r y s h o ws e l e c t i v ea d s o r b i n gp r o p e r t i e s a n d s p e c i a l f u n c t i o n a l i t y.T h e r e f o r e,i t i s v e r y i m p o r t a n t t od e v e l o p t h i s k i n do fm a t e r i a l s a n d a p p l y t h e mi n v a r i o u s f i e l d s.T h i s p a p e r b r i e f l y r e v i e w e d t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o f a d s o r p t i o n-s e p a r a t i o nm a t e r i a l s b a s e do n c r o w ne t h e r,c y c l o d e x t r i n,c a l i x a r e n ea n dc u c u r b i t u r i la s m a t r i x e s,d i s c u s s e dt h e i ra d s o r p t i o n-s e p a r a t i o n m e c h a n i s ma n d f i n a l l y i n t r o d u c e d t h e i r a p p l i c a t i o n s.W e b e l i e v e t h a t t h e r e s e a r c h o n t h e t h e o r i e s a n d a p p l i c a-t i o n s o f a d s o r p t i o n-s e p a r a t i o nm a t e r i a l s b a s e d o n t h e h o s t-g u e s t c h e m i s t r y c a n p r o m o t e r a p i dd e v e l o p m e n t o f r e l a t e d f i e l d s.K e y w o r d s:h o s t-g u e s t c h e m i s t r y;a d s o r p t i o n-s e p a r a t i o n;a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s。
氢化丁腈橡胶的研究进展首先,HNBR的合成方法是研究的重点之一、传统的合成方法是通过共聚合反应将丁腈橡胶与氢化剂反应,但这种方法的反应条件较为苛刻且反应效率低。
近年来,研究人员提出了一种新的合成方法,即通过选择性氧化还原反应将丁腈橡胶转化为HNBR。
这种方法具有反应条件温和、高效且反应产物纯度高等优点,因此得到了广泛的应用。
其次,HNBR的改性研究也取得了重要的进展。
由于HNBR的机械性能相对较差,因此研究人员通过添加填料来改善其力学性能。
常用的填料包括碳黑、二氧化硅等。
通过填充剂的添加,可以显著提高HNBR的强度、硬度和耐磨性。
此外,研究人员还通过在HNBR中添加不同的增韧剂来增强其韧性。
常用的增韧剂有多官能团润滑剂、改性树脂等。
这些改性方法使得HNBR在应用中能够更好地满足特定要求。
HNBR的应用领域也在不断扩大。
由于其具有较高的耐油性和耐腐蚀性,HNBR被广泛应用于汽车、航空航天、石油化工等领域。
例如,在汽车工业中,HNBR被用作密封件、O型圈和V型带等零部件。
在航空航天领域,HNBR被用于制造高温密封件和耐腐蚀管道。
此外,HNBR还被用作垫片、胶管和密封件等。
随着科学技术的不断发展,HNBR的研究进展还面临一些挑战。
首先,HNBR的高温耐热性和低温耐寒性需要进一步提高。
其次,HNBR的力学性能和耐老化性能仍然有待改善。
此外,HNBR的大规模合成和应用还存在一些技术问题,需要进一步研究和解决。
综上所述,氢化丁腈橡胶作为一种高性能橡胶材料,近年来在合成方法、改性研究和应用领域都取得了重要的进展。
然而,HNBR在一些方面仍然存在一些问题,需要进一步的研究和开发。
相信随着科学技术的不断发展,HNBR的性能和应用将会得到进一步提高,为工业领域带来更多的创新。
氢化丁腈橡胶及其应用1引言随着汽车工业的发展,对汽车燃料和润滑系统以及发动机所用的密封材料如橡胶的耐热、耐油、耐各种化学品腐蚀等性能提出了苛刻的要求。
丁腈橡胶只能在120℃以下长期使用,而且耐臭氧、耐候和耐辐射性能满足不了汽车发动机的密封要求,氟橡胶价格昂贵、工艺性较差,丙烯酸酯橡胶虽然耐热性高,但工艺性能差。
氢化丁腈橡胶有良好性价比和加工性能,而且其耐热性可以满足这种新的需要。
2氢化丁腈橡胶的发展概况日本瑞翁(Zeon)公司早在70年代就开展了HNBR的研究工作,1978年开发成功高活性,高选择性的以二氧化硅为载体的钯催化剂,1980年HNBR生产中试成功,并于1984年4月在日本高岗建厂,其牌号为Zetpol。
1982年Bayer公司开发出商业牌号Therban1707和1907,含腈量分别为34%和38%的HNBR。
加拿大Polysar公司于70年代与日本同步开始研制HNBR,1985年通过中试,1988年11月在美国得克萨斯州投产,产口牌号Tornac,产能为1600吨/年。
1991年Bayer公司收购了Polysar的合成橡胶部分,还将在欧洲另建Therban生产厂,设计能力为3000吨/年。
1995年瑞翁公司的HNBR生产能力达到5300吨/年。
1992年,北京化工大学同台湾南帝化学工业股份公司合作率先开展NBR的加氢催化剂和加氢工艺的研究,随后,兰化公司化学研究所和吉化公司研究院也相继开始HNBR的研究工作,1999年我国兰化公司HNBR开发成功,牌号为LH-9901,LH-9902。
目前,世界HNBR生产能力达2.2万吨/年,生产厂家主要有德国Bayer公司(生产能力为1.0万t/a),日本Zeon公司(生产能力为1.2万吨/年)。
HNBR主要用于汽车耐油橡胶部件,其消耗量的55%用于生产传动带,密封件、胶管分别占20和11%,电缆占5%。
3氢化丁腈橡胶的生产技术进展氢化丁腈橡胶的制备方法主要有三种:乙烯-丙烯腈共聚法、NBR乳液加氢法和NBR 溶液加氢法。
氢化丁腈橡胶耐油研究报告
氢化丁腈橡胶是一种特殊的橡胶材料,具有优异的耐油性能。
本研究报告旨在探讨氢化丁腈橡胶在不同油介质下的耐油性能以及相关因素。
首先,我们对氢化丁腈橡胶样品进行了制备和表征。
样品的制备采用了传统的橡胶加工工艺,通过控制配方中的氢化丁腈含量和其他助剂的添加量,得到了一系列不同配方的氢化丁腈橡胶样品。
对样品进行了物理性能测试,如硬度、拉伸强度等,以评估橡胶的基本性能。
其次,我们对不同类型的油介质进行了耐油性能测试。
选择了常见的工业油品,如矿物油、合成齿轮油和润滑油等。
将氢化丁腈橡胶样品浸泡在不同油介质中,考察其在不同时间段下的重量变化、尺寸变化以及物理性能变化,以评估其耐油性能。
最后,我们对影响氢化丁腈橡胶耐油性能的因素进行了分析。
主要考虑了橡胶材料本身的性质,如氢化丁腈含量、交联程度等;油介质的种类和特性,如粘度、酸度等;以及环境条件的影响,如工作温度、湿度等。
通过实验结果和数据分析,我们得出了一些关键因素对氢化丁腈橡胶耐油性能的影响规律。
综上所述,氢化丁腈橡胶具有出色的耐油性能,可以在多种油介质下使用。
然而,其耐油性能仍受到多个因素的影响,需要进一步优化橡胶材料的配方和加工工艺,以满足特定应用的需求。
这项研究对于深入了解氢化丁腈橡胶的耐油性能,并推动其在工业领域的应用具有重要意义。
314 橡 胶 工 业2019年第66卷氢化丁腈橡胶的研究进展及分子模拟技术的应用张振山,吴剑铭,王小蕾,王春芙*(青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042)摘要:概述氢化丁腈橡胶(HNBR)的国内外研究状况以及制备方法,介绍应用分子模拟技术对HNBR分子结构和性能进行模拟和预测的方法。
HNBR的规模生产主要采用溶液加氢法;采用分子模拟技术对HNBR分子结构与性能进行模拟和计算并与试验数据对比,可有效预估HNBR分子结构参数对性能的影响,从而为制备高性能的HNBR提供理论依据,实现HNBR结构与性能的可控制备。
关键词:氢化丁腈橡胶;研究进展;分子模拟技术;溶液加氢法;结构参数中图分类号:TQ333.7 文章编号:1000-890X(2019)04-0314-05文献标志码:A DOI:10.12136/j.issn.1000-890X.2019.04.0314丁腈橡胶(NBR)大分子链上存在腈基(—CN),具有很好的耐油性和强极性以及较小的压缩永久变形,其性能优于丙烯酸酯橡胶等。
现阶段NBR大面积应用于汽车、航天、军工等高科技领域[1],尤其因为其耐油性能优异,被广泛用于制作耐油型密封材料,是目前用量最大的耐油橡胶[2]。
但是NBR中腈基含量增大容易带来压缩永久变形大、难加工等弊端,同时因其大分子链中存在不饱和烯烃链段单元,也导致其耐热和耐天候性能一般,从而限制了应用[3]。
氢化丁腈橡胶(HNBR)是对NBR中碳-碳双键进行选择性加氢制得,由腈基、亚甲基链和少量的碳-碳双键组成,腈基的存在赋予其良好的耐油性能,而达到饱和的亚甲基链则赋予其高强度,并提高其耐热氧老化性能[4],其氧化稳定性与NBR 相比提高约1 000倍,热降解温度比NBR高30~40 ℃。
当氢化度超过80%时,HNBR的耐热氧老化性能更为凸显,压缩永久变形也在一定程度上减小;由于HNBR分子链基本达到饱和状态,活性的烯烃链段所剩无几,因此其耐油、耐热及耐天候性能得到极大改善。
氢化丁腈橡胶的研究进展氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种合成橡胶,是丁腈橡胶(NBR)与氢化处理的产物。
HNBR具有较高的耐油性、耐热性和耐化学品性能,使其成为广泛应用于汽车、石油化工、航空航天等领域的重要材料。
本文将对氢化丁腈橡胶的研究进展进行综述。
一、氢化丁腈橡胶的合成方法HNBR的合成方法主要有两种,一种是通过对丁腈橡胶进行氢化反应得到,另一种是直接将合成的聚合物进行环氧化反应后再进行氢化处理。
氢化反应通常在存在催化剂的条件下进行,常用的催化剂包括铂、钯等。
氢化反应可以选择采用碱性条件或酸性条件进行,不同的条件会对氢化率、分子量以及分子结构等性能产生影响。
二、HNBR的物理性能HNBR相比于NBR具有更优异的耐油性能,可以在高温和严苛的工况下长期运行。
同时,HNBR的抗磨性能、拉伸强度和耐燃性等性能也得到了显著的提升。
HNBR的硬度范围广,可以根据不同应用场景的要求进行调整,从而适应不同的工程需求。
三、HNBR的改性方法为了进一步提高HNBR的性能,研究者们进行了大量的改性工作。
其中包括添加纳米填料、掺入其他橡胶或塑料、化学交联等方法。
纳米填料的添加可以显著提高HNBR的力学性能和耐磨性能;与其他橡胶的共混可以改善HNBR的加工性能和耐热性能;化学交联可以提高HNBR的耐油和耐腐蚀性能。
四、HNBR在汽车领域的应用HNBR在汽车领域的应用主要包括密封件、橡胶件和胶带等。
由于HNBR具有优异的耐油性和耐高温性能,使其适用于汽车发动机密封件、燃油系统管道和O型圈等部件的制造。
HNBR还可以用于制造真空制动系统的密封圈和橡胶管件等。
此外,HNBR在制动液和冷却液等介质中的稳定性也得到了广泛的检验和应用。
五、HNBR的研究展望虽然HNBR已在许多领域得到了广泛应用,但仍然存在一些问题亟待解决。
首先,HNBR在制备过程中的合成杂质和副产物会对其物理性能产生不利影响,如提高了硬度、降低了拉伸强度等。
其次,HNBR的加工性能和黏合性仍然有待提高。
氢化丁腈橡胶的研究进展周 阳1,邹 华1,2*,冯予星1,2,张立群1,2(1.北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心,北京 100029;2.北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029)摘要:简述氢化丁腈橡胶(HNBR)的发展历史、制备方法和结构与性能。
从生胶体系、硫化体系、填料体系、防护体系、增塑体系重点阐述了HNBR的配方设计。
HNBR具有优异的综合性能,但由于价格较高在一定程度上限制了其在工业中的应用。
改善生产工艺,降低生产成本,研制出高性能产品,是推广应用HNBR的主要途径。
关键词:氢化丁腈橡胶;结构;性能;配方设计中图分类号:TQ333.7 文献标志码:B 文章编号:1000-890X(2017)03-0186-06丁腈橡胶(NBR)的大分子链段上含有腈基,具有很强的极性以及极好的耐油性(非极性油),且压缩永久变形小,是目前使用最多的耐油性橡胶,被广泛应用于耐油型的密封材料、抗静电制品等。
但NBR中腈基含量的增多会导致压缩永久变形增大,加工性能变差,且因其链段上含有不饱和烯烃链段,故耐热、耐候性不好,从而限制了NBR 的使用[1-2]。
科研人员期望获得一种既具有耐油性又拥有良好耐热、耐候性的橡胶,于是氢化丁腈橡胶(HNBR)应运而生。
HNBR是NBR烯烃链段加氢后的产物,由于其绝大部分烯烃链段均已加氢饱和,只剩极少一部分烯烃链段用于硫化交联,因此具有良好的耐油性和耐热、耐候性[3]。
HNBR可以适应苛刻的使用环境而被广泛应用于汽车、能源等领域[4]。
氟橡胶、丙烯酸酯橡胶等虽具有极好的耐热、耐油性,但价格昂贵、工艺性能差,而HNBR具有良好的性价比和优异的工艺性能。
本文简介HNBR的研究进展。
1 HNBR简介1.1 发展历史20世纪60年代末,随着橡胶加氢技术的出现和工业发展对高性能密封材料的需求,各国开始了对NBR加氢制备HNBR的研究。
直至1982年,德国拜耳公司率先成功开发出Therban系列生胶,并于1984年投入生产。
2024年氢化丁腈橡胶市场环境分析引言氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种优质的合成橡胶材料,具有出色的耐热性、耐油性和耐腐蚀性。
氢化丁腈橡胶广泛应用于汽车、航空、石油化工等行业,具有巨大的市场潜力。
本文将对氢化丁腈橡胶市场环境进行分析,包括市场规模、竞争格局、需求驱动因素等。
市场规模分析氢化丁腈橡胶市场在过去几年中呈现稳定增长的趋势。
由于其优异的性能特点,不断增长的需求驱动了市场的扩大。
根据行业研究报告,全球氢化丁腈橡胶市场在2019年达到X亿美元,预计到2025年将增长至Y亿美元。
这一增长主要来自于汽车行业和石油化工行业对氢化丁腈橡胶的需求增加。
竞争格局分析目前,氢化丁腈橡胶市场存在着激烈的竞争。
大型橡胶生产企业在市场上占据主导地位,包括公司A、公司B、公司C等。
这些公司具有先进的技术和生产能力,能够提供高质量的氢化丁腈橡胶产品。
此外,市场上还存在一些中小型企业,它们主要在地区市场或特定领域中有竞争力。
随着氢化丁腈橡胶市场的扩大,竞争将进一步加剧。
需求驱动因素分析氢化丁腈橡胶市场的需求驱动因素主要包括以下几个方面:1. 汽车行业需求增加:随着全球汽车产量的增加,氢化丁腈橡胶在汽车制造中的应用不断扩大。
汽车行业对氢化丁腈橡胶的需求占据了市场的主要份额。
2. 石油化工行业需求增长:氢化丁腈橡胶在石油化工行业中广泛应用于密封件、管道等领域。
随着石油化工行业的发展,对氢化丁腈橡胶的需求也在增加。
3. 新兴市场需求增加:新兴市场的工业化进程和经济发展带动了对氢化丁腈橡胶的需求增长。
其中,中国和印度等国家是氢化丁腈橡胶市场的主要增长驱动力。
市场风险分析氢化丁腈橡胶市场面临一些潜在的风险和挑战。
其中包括以下几个方面: 1. 原材料价格不稳定:氢化丁腈橡胶的生产过程需要使用多种原材料,如丁腈橡胶、氢气等。
原材料价格的波动可能会对市场造成影响。
2. 环保压力增加:由于氢化丁腈橡胶的生产过程中可能产生污染物,环保压力增加可能会导致市场的变动和产品替代。
氢化丁腈橡胶的研究进展
邓磊高材0904 200921100
摘要:简要介绍了氢化丁腈橡胶(HNBR)的发展概况、化学结构,优异性能和生产工艺,针对不同配方所具有的材料性能特点,重点阐述了基于不同性能要求的氢化丁腈橡胶的配方选择。
与其它弹性体相比,氢化丁腈橡胶在耐油、耐老化等性能上均表现出不同程度的优越性,具有优良综合性能。
白20世纪90年代以来,氢化丁腈橡胶在汽车、油田、军工等机械工业领域和市场逐步得到广泛应用,对其用途作了简要介绍和展望。
关键词:氢化丁腈橡胶性能运用进展市场
氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种高饱和的腈类弹性体,是将丁腈橡胶(NBR)链段上的丁二烯单元进行有选择的加氢制得的。
它不仅具有NBR 的耐油、耐磨、耐低温等性能,而且还具有更优异的耐高温、耐氧化、耐臭氧、耐化学品性能,高腈HNBR的低温柔韧性更好。
HNBR的工艺性能与NBR相似,易混炼,存放稳定性好,操作安全。
主要用于汽车油封、燃油系统部件、汽车传动带、钻井保持箱和泥浆用活塞、印刷和纺织用胶辊,坦克带衬垫,航天航空用密封件,空调密封制品,减震材料等领域。
1.HNBR的结构和性能关系
NBR氢化改性是在催化剂催化下,将其丁二烯单元进行选择性加氢。
乳液聚合得到的NBR含有大量1,4链节和少量1,2镟节,在选择加氢时,1,2一链节往往优先1,4璇节加氢。
如碘值约为300的NBR选择性加氢至碘值70左右时,1,2谎节的双键全部氢化,此时仅存1,4璇节双键,腈基未被还原。
HNBR分子链中主要包括:丙烯腈单元,提供优异的耐油性能和高拉伸强度;氢化了的丁二烯单元,类似于EPR(乙丙橡胶)链段,提供良好的耐热、耐老化和低温性能;少量含有双键的丁二烯单元,提供交联所需的不饱和键。
分子结构中,一CH,一CH—CH—CHz一结构的含量取决于加氢产物的氢化程度,氢化度越高,其含量越低。
2.HNBR的生产技术进展
HNBR的制备方法主要有三种:乙烯一丙烯腈共聚法、HNBR溶液加氢法和NBR乳液加氢法。
目前,工业上HNBR的生产一般采用NBR的溶液加氢法,但这种方法的溶剂消耗量大,要使用贵重金属盐类催化剂,因此,有待于革新。
由于乙烯和丙烯腈共聚的反应条件苛刻,制品性能差,这种直接共聚法与另一种NBR乳液加氢法都处于试验阶段。
3.国内目前研发进展及行业现状
国内有许多厂家涉足HNBR领域。
1992年,北京化工大学同台湾南帝化学工业股份公司合作率先开展NBR的加氢催化剂和加氢工艺的研究;随后,
中国石油兰州化工研究中心、吉林化工研究中心也相继开始HNBR的研究工作。
在丁腈橡胶氢化技术研究中,国内虽然有中国石油兰州化工研究中心、云南省教育科学研究院等单位对溶液法丁腈橡胶氢化技术以及偶氨法常压氢化丁腈胶乳制取氢化丁腈橡胶等进行了研究,但主要还是集中在对新型廉价催化剂的开发和昂贵催化剂的再利用上。
在这方面,北京化工大学的研究取得了一定进展,周淑芹等人开发的Rh—Ru双金属单配体催化剂,其加氢率达98%以上,且活性高、选择性高,价格低,并且有在工业上易实施的工艺条件。
在此基础上,他们还开发出了一种新型的铑钌双金属双配体加氢催化剂用于NBR加氢,具有高活性、良好的选择性而且成本较低。
人们还对NBR加氢具有非常高的活性的铱型均相配位催化剂进行了探索性研究。
此外,中国石油吉林化工研究中心采用乙酸钯均相络合催化剂高压氢化反应方法研制过氢化丁腈橡胶,小试产品基本达到国际水平。
在HNBR制备过程中广泛使用的均相配位加氢催化体系中的铑催化剂活性和选择性高,氢化率最低为95%,但铑回收率低,且铑资源紧张,价格昂对,使HNBR成本相对较高,大规模生产应回收利用,因此铑等贵金属催化剂的分离回收和循环利用成为HNBR研究的另一个热点。
有资料介绍,三氨基硅烷可吸收HNBR中8l%的残留铑。
近年来,水溶性两相催化剂加氢和加氢甲酰化技术的研究,正是着眼于贵金属催化剂的回收利用。
4.HNBR存在的问题和优势
HNBR耐油性能优异,但因生产工艺技术复杂,催化剂来源有限且价格昂贵,严重制约了其快速发展。
寻找和开发出价廉易得的丁腈橡胶加氢催化剂是当今国内HNBR行业急需解决的问题。
由于HN—BR生产技术难度大,不仅生产受到限制,而且新产品开发也不能与国外相比。
由于HNBR在性能上具有独特优势,我国对HNBR的应用研究相对较多。
首先是对HNBR取代氟橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等在汽车工业、油田机械工业等领域中的应用进行了广泛的研究。
由丁腈橡胶材料制作的油封、燃油管等部件也正在被HNBR取代;
由NBR/CR材料制造的动力转向软管,也正在开始使用HN.BR/CSM材料制造。
同时对HNBR与塑料(PVC、PE)、橡胶(EPDM、聚降冰片烯橡胶)等多种高分子共聚物共混改性也有较深入的研究,这些特殊领域的特殊需求及研究在一定程度上将加快我国HNBR的发展。
随着汽车工业、石油工业、电缆工业、核工业等领域对优异的耐油和耐高温性能的橡胶材料需求提高,HNBR将得到越来越广泛的应用。
目前由于HNBR生产工艺复杂价格较昂贵在很大程度上阻碍了它的推广应用。
因此研制新型生产工艺路线降低生产成本开发高性能共混改性材料将是HNBR 研究领域中的重要方向。
结论与展望:
HNBR是集高技术、高利润于一身的新型弹性体,在汽车制造、油田开采等应用领域内市场潜力巨大,对这一高附加值产品国外已加大了开发及生产力度。
从国内未来几年的汽车、油田等重要领域需求
情况看,目前的生产能力不能满足市场需求,每年约有70t的市场缺口,建议现有HNBR生产装置和技术的厂家应以降低生产成本为突破口,继续完善HNBR现有技术,提高产品质量,并注重开发工艺简单、原材料成本低的新技术,使HNBR的性价比更合理,再适时扩大生产能力,满足市场需求。
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