氢化丁腈橡胶(HNBR)是丁腈橡胶(NBR)的特殊品种。在国内丁腈橡胶(NBR)主要用于生产耐油胶管制品以及阻油运输带、密封制品等。 我国使用丁腈橡胶制品的成规模企业有300 多家,几乎所有的胶管厂和杂品厂都使用数量不等的NBR,NBR需求量将逐年稳步增长,预计到2020年我国 NBR 需求量将增至50万吨/年左右。由于产品更新换代的需要,使用NBR的制品生产厂家都有可能用到或增加HNBR的用量,保守地估计HNBR需求量将达到1.5万吨/年左右。 HNBR的市场应用领域与国外相差不大,其主要需求是高铁、航空航天、新能源、汽车、石油等重大工业领域。
其中汽车行业:汽车燃料和润滑系统以及发动机所用的密封材料、胶带和胶管、汽车同步齿形带、电子燃油喷射装置橡胶零部件、改善动力转向胶管、汽车发动机凸轮轴与曲轴联动的同步带、V型传动带、齿型带等。 橡胶材料在汽车的底盘、发动机、车身、燃油供给、冷却及制动变速等系统都有应用。膜制品用氢化丁氢
HNBR在保持NBR原有的优异的耐油性的同时,又获得了非常好的耐热性(耐150℃高温)、耐臭氧性,其运用领域已突破了NBR的传统领域,使得氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯等特种橡胶也受到一定的冲击。从经济角度看,HNBR销售价暂时还较贵,但还是比氟橡胶低得多。同时,由于HNBR的刚度低,工艺性能好,密度低,可以加入更多的填料,而且HNBR制品单位体积只有氟橡胶的一半,所以,它将成为氟橡胶等特种弹性体的代用品。虽然,HNBR在国外已生产多年,其应用领域不断扩大,而在国内尚属空白,我们应不失时机地开发HNBR。据初步了解,我国大庆、胜利油田有2000余口二期井需用潜油泵在井深2000米,温度140℃左右下抽油,如用NBR的锭子,使用周期*有几个月甚至更短,使用周期可达一年以上。我国南京橡胶制品一厂每年就需HNBR30余吨。在HNBR制造中,NBR的催化加氢技术是关键,溶液加氢NBR生产技术条件苛刻,兰化公司已在进行这项研究工作,由于铑回收率低,成本相对较高。水溶性两相催化剂加氢及加氢甲酰化的研究正是着眼于贵金属催化剂的分离回收及循环使用,一旦能使这类催化剂的应用扩大到高分子的加氢上,就可以用它们来进行NBR的氢化,我们已合成了两个水溶性膦配体,正在进行这方面的尝试膜制品用氢化丁氢HNBR已用于制造钻头保护器,井口密封、油塞泵密封、开口防护器、泵定子保护器以及为海上钻井平台上配套。
国内涉足HNBR领域始于上世纪九十年代,1992年北京化工大学同中国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,但未能有产品面市。 随后,兰州石油化工研究院采用自制的RhCl[P(Ph3)]3为催化剂、以氯苯为溶剂,用离子交换树脂脱除和回收残余催化剂(并申请了国家**),开发出一套比较完整的NBR加氢制备HNBR的工艺技术路线,并建立了中试装置,制备出加氢度为90%和96%、门尼粘度为75和90的两种HNBR产品(商品牌号:LH-9901和LH-9902,相应性能等同于日本瑞翁公司的Zeptol-2010和Zeptol-2020),并小批量供应国内市场,**终因催化剂成本、产品后处理等关键工艺技术所困扰,未能取得突破性进展。吉化研究院也采用乙酸钯均相络合催化剂制得HNBR,产品性能与Zeptol-2020相当,同样因产品质量和成本等原因没有实现商业化生产。
耐化学介质和耐臭氧性能
HNBR在高温下能耐酸、碱和盐,能在强腐蚀性添加剂的润滑油和燃料油介质中工作。在模拟油田深井开采酸性液/气介质环境时(气相:5%H2S、20%CO2、75%CH4,液相:95%柴油、4%水、1%缓蚀剂),由实验曲线可以看出,FKM、TFE/P、NBR均不能承受高温下的酸性介质环境,而HNBR表现出比较好性能。HNBR试样的静态和动态耐臭氧性能测试结果表明,1000小时后试样未出现臭氧裂纹,显示出优异的耐臭氧老化性能
耐寒性:通常丁腈橡胶中腈基含量越高,玻璃化温度也越高,耐寒性变差。HNBR的玻璃化温度除了受腈基含量影响外,还与碘值(氢化率)有关。当丙烯腈含量小于34%时,随氢化率的增加,玻璃化温度上升。而在腈基含量高时,随着氢化率的增加,玻璃化温度变化不明显。由TR试验结果(ASTM D1329)可见(图5),当丙烯腈含量为34%时,随着氢化率增加,TR10值增加,当丙烯腈含量超过40%时,随着氢化率增加,TR10值降低。这种现象产生的原因在于HNBR的结晶化,**近开发的耐寒性HNBR不但能抑止氢化引起玻璃化温度上升,其耐热性也得到改善。 人们开始探求对NBR性能的改进,氢化丁腈橡胶(HNBR)就是为了满足这种新的需要而开发成功的。
赞南科技(上海)有限公司(Zannan Scitech Co.,Ltd.),发挥自身在催化剂制备方面的专业技术优势,通过自主研发的新型***催化剂--“詹氏催化剂”系列产品,开展了大量的基础研究工作,成功解决了工业化生产中的催化加氢活性和选择性、催化剂回收、产品后处理等关键技术问题,在 2012 年底,詹博特®氢化丁腈橡胶(Zhanber ® HNBR)国产化成功,并于 2013 年实现了稳定连续生产,2014年形成了0.2万吨/年的产能,产品很快进入国内外市场,打破了中国无法自主生产氢化丁腈橡胶的局面,创造了我国特种橡胶制备技术的新纪元。未来几年,将根据产品的应用发展和市场布局的需要,将会考虑扩产扩能,增强企业在本行业的**竞争力。
另外,根据公开的文献资料报道,国内公司也有计划开展HNBR生产技术的开发,但目前尚未形成产能,产品没有正式上市。 HNBR的制备技术有三种:NBR溶液催化加氢、NBR乳液催化加氢和乙烯-丙烯腈共聚法。膜制品用氢化丁氢
氢化丁腈橡胶其优异的耐新型制冷剂、耐硫化氢性能更是无以伦比。膜制品用氢化丁氢
氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加改性而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好);并且 由于其高饱和度的结构,使其具良好的耐热性能,优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性),优异的耐臭氧性能,良好的压缩长久变形性能;同时氢化丁腈橡胶还具有**度,高撕裂性能、耐磨性能优异等特点,是综合性能极为出色的橡胶之一。
HNBR可耐150℃左右的高温性,耐-40℃以下的低温,且机械性能优良,与其它聚合物相比更能满足汽车工业的要求。用ZnO/甲基丙烯酸(MAA)补强的HNBR可制作传送同步带、减震器等;也可制备密封圈、密封件,耐热胶管等。 膜制品用氢化丁氢
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