5．丁腈橡膠NBR

丁腈橡膠(NBR)是由丁二烯和丙烯腈兩種單體經乳液或溶液聚合而制得的一種高分子彈性體。工業上所使用的丁腈橡膠大都是由乳液法制得的普通丁腈橡膠，其分子結構是無規的，化學結構式可為： 

其中，丁二烯鏈節以反式-1，4結構為主，還有順式聚合制得的含28％結合丙烯腈的橡膠，其微觀結構為丁反式-1，4結構含量為77.6％；l，2結構含量為10％。l，4結構和1，2結構，如在28℃下丁二烯順式-1，4結構含量為12.4％；

(1)分類品種

乳聚丁腈橡膠種類繁多，通常依據丙烯腈含量、門尼黏度、聚合溫度等分為幾十個品種。而根據用途不同又可分為通用型和特種型兩大類。特種型中又包括羧基丁腈橡膠、部分交聯型丁腈橡膠、丁腈和聚氯乙烯共沉膠、液體丁腈橡膠以及氫化丁腈橡膠等。通常，丁腈橡膠依據丙烯腈含量可分成以下五種類型。

①極高丙烯腈丁腈橡膠  丙烯腈含量43％以上；

②高丙烯腈丁腈橡膠  丙烯腈含量36％～42％；

③中高丙烯腈丁腈橡膠  丙烯腈含量31％～35％；

④中丙烯腈丁腈橡膠  丙烯腈含量25％～30％；

⑤低丙烯腈了腈橡膠  丙烯腈含量24％以下。

國產丁腈橡膠的丙烯腈含量大致有三個等級，即相當于上述的高、中、低丙烯腈含量等級。對每個等級的丁腈橡膠，一般可根據門尼黏度值的高低分成若干牌號。門尼黏度值低的(45左右)，加工性能良好，可不經塑煉直接混煉，但物理機械性能，如強度、回彈性、壓縮長久變形等則比同等級黏度值高的稍差。而門尼黏度值高的,則必須塑煉，方可混煉。

按聚合溫度可將丁腈橡膠分為熱聚丁腈橡膠(聚合溫度25～50℃)和冷聚丁腈橡膠(聚合溫度5～20℃)兩種。熱聚丁腈橡膠的加工性能較差，表現為可塑性獲得較難，吃粉也較慢。而冷聚丁腈橡膠，由于聚合溫度的降低，提高了反式-1,4結構的含量，凝膠含量和歧化程度得到降低，從而使加工性能得到改善，表現為加工時動力消耗較低，吃粉較快，壓延、壓出半成品表面光滑、尺寸較穩定，在溶劑中的溶解性能較好，并且還提高于物理機械性能。

國產丁腈橡膠的牌號通常以四位數字表示。前兩位數字表示丙烯腈含量，第三位數表示聚合條件和污染性，第四位數字表示門尼黏度。如NBR－2626，表示丙烯量含量為26%～30％，是軟丁腈橡膠，門尼黏度為65～80；NBR3606，表示丙烯腈含量為36%~40％，是硬丁腈橡膠，有污染性，門尼黏度為65~79。

(2)結構特點 

①分子結構不規整，是非結晶性橡膠。

②由于分子鏈上引入了強極性的氰基團，而成為極性橡膠。丙烯腈含量越高，極性越強，分子間力越大,分子鏈柔性也越差。

③因分子鏈上存在雙鍵是不飽和橡膠。但雙鍵數目隨丙烯腈含量的提高而減少，即不飽和程度隨丙烯腈含量的提高而下降。

④相對分子質量分布較窄。如中高丙烯腈含量的丁腈橡膠相對分子質量分布指數為4.1。

(3)性質、性能與應用

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系如表1-12

表1-12丙烯腈含量與丁腈橡膠性能的關系

現將丁腈橡膠的優缺點簡述如下：

①丁腈橡膠的耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠，而優于氯丁橡膠。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構，不僅降低了分子的不飽和程度，而且由于氰基的較強吸電子能力，使烯丙基位置上的氫比較穩定，故耐熱性優于天然、丁苯等通用橡膠，見圖l-11所示。選擇適當配方，*高使用溫度可達130℃，在熱油中可耐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結構，使其結構緊密，透氣率較低，它和丁基橡膠同屬于氣密性良好的橡膠。

⑤丁睛橡膠因丙烯腈的引入而提高了結構的穩定性，因此耐化學腐蝕性優于天然橡膠，但對強氧化性酸的抵抗能力較差。

⑥丁腈橡膠是非結晶性橡膠，無自補強性，純膠硫化膠的拉伸強度只有3.0～4.5MPa。因此，必須經補強后才有使用價值，炭黑補強硫化膠的拉伸強度可達25～30MPa，而優于丁苯橡膠。

⑦丁腈橡膠由于分子鏈柔性差和非結晶性所致，使硫化膠的彈性、耐寒性、耐屈撓性、抗撕裂性差，變形生熱大。了腈橡膠的耐寒性比一般通用橡膠都差，脆性溫度為-10～-20℃。

⑧丁腈橡膠的極性導致其成為半導膠，不易作電絕緣材料使用，其體積電阻只有10⁸～l0⁹Ω·m，介電系數為7～12，為電絕緣性*差的。

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，使臭氧龜裂擴展速度較快。尤其制品在使用中與油接觸時，配合時加入的抗臭氧劑易被油抽出，造成防護臭氧破壞的能力下降。見圖1－4。

⑩丁腈橡膠因相對分子質量分布較窄，極性大，分子鏈柔性差，以及本身特定的化學結構，使之加工性能較差。表現為塑煉效果低，混煉操作較困難，塑混煉加工中生熱高，壓延、壓出的收縮率和膨脹率大，成型時自黏性較差，硫化速度較慢等。

(11)丁腈橡膠屬于高價格橡膠之一，因此生產成本高于氯丁橡膠。

(12)氫化丁腈橡膠的性能特點  氫化丁腈硫化膠比氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、丙烯酸酯橡膠具有更優異的耐油性能，而耐熱性能介于氯磺化聚乙烯、氯醚橡膠和三元乙丙橡膠之間，優于普通丁腈橡膠(約高40℃)，低溫性能優于丙烯酸酯橡膠。耐胺性和耐蒸汽性優于氟橡膠，與三元乙丙橡膠相似，壓縮長久變形性接近乙丙橡膠，壓出性能優于氟橡膠。

氫化丁腈橡膠主要用于油氣井、汽車工業方面。近年來，油氣井深度越來越深，井下環境和溫度條件日益苛刻。在高溫和高壓下，丁腈橡膠和氟橡膠受硫化氫、二氧化碳、甲烷、柴油、蒸汽和酸等的作用很快破壞，而氫化丁腈橡膠在上述介質中的綜合性能優于丁腈橡膠和氟橡膠。

由于丁腈橡膠既有良好的耐油性，又保持有較好的橡膠特性，因此廣泛用于各種耐油制品。高丙烯腈含量的丁腈橡膠一般用于直接與油類接觸、耐油性要求比較高的制品，如油封、輸油膠管、化工容器襯里、墊圈等。中丙烯腈含量的丁腈橡膠—般用于普通耐油制品，如耐油膠管、油箱、印刷膠輥、耐油手套等。低丙烯腈含量的丁腈橡膠用于耐油性要求較低的制品，如低溫耐油制品和耐油減震制品等。

其次，由于丁腈橡膠具有半導性，因此可用于需要導出靜電，以免引起火災的地方，如紡織皮輥、皮圈、阻燃運輸帶等。

  丁腈橡膠還可與其他橡膠或塑料并用以改善各方面的性能，*廣泛的是與聚氯乙烯并用，以進一步提高它的耐油、耐臭氧老化性能。