氢化丁腈橡胶的特点

　　氢化丁腈橡胶（HNBR）是一种综合性能最好的特种橡胶，也是一种战略物资，具有优异的耐油性，耐腐蚀，耐低温、高温（150-170℃），耐氧化、耐动态疲劳、耐臭氧的新材料。主要应用于汽车制造、油田开采、航空航天、军工产品等领域。

　　氢化丁腈橡胶（HNBR）是20世纪80年代开发的丁腈橡胶新品种，与传统的丁腈橡胶（NBR）相比，其分子结构中含少量或不含碳碳双键，它在保持NBR原有的优异耐油性及耐化学药品的同时，又获得了良好的耐热、耐高温、高压、耐臭氧等性能，由于拉伸结晶，其强度拉伸性能也很优异。HNBR可用在要求具有极限韧度或严格的耐渗透性的耐高温、耐油用途上。

　　氢化丁腈橡胶的应用

　　HNBR被广泛用于汽车行业中各种油罐、密封件、燃料泵隔膜和阀门套衬垫等以及油田工业中深井钻井管密封、钻井管保护层、井口密封等的制造，同时也满足新型航空装备对橡胶材料的更高要求，推动了耐油橡胶制品的发展。国外对航空橡胶制品的发展给予了高度重视，HNBR是目前NBR发展的趋势。随着工业技术的发展 ，尤其是汽车工业、海上油气田开采等特殊工业，HNBR的耐高温、耐老化等性能得到了更好的体现和应用。

　　在国内，由于HNBR主要依靠进口，价格昂贵，极大地限制了其应用。目前国内HNBR主要用于制造与石油钻井设备配套的钻管保护器、螺杆泵、螺杆钻、石油封隔器、油封、垫片、泥浆泵活塞和海洋石油钻井平台配套软管。石油开采的深井、超深井工况环境十分恶劣，要求橡胶制品必须耐受高温、高压、酸、胺、硫化氢、甲烷等，采用HNBR可以提高相关橡胶制品的耐酸、耐油、耐溶剂性能。

　　氢化丁腈橡胶制品，指的是用氢化丁腈橡胶材质加工而成的制品。产品有氢化丁腈橡胶O型圈、氢化丁腈橡胶密封圈、氢化丁腈橡胶垫片、氢化丁腈橡胶矩形圈、氢化丁腈橡胶密封件、氢化丁腈橡胶Y型圈、氢化丁腈橡胶V型圈、氢化丁腈橡胶U型圈等. 氢化丁腈橡胶（简称HNBR）是通过氢化丁腈橡胶主链上所含的不饱和双键而制得，又称为高饱和度丁腈橡胶。由于HNBR具有合理的分子结构，因此不仅继承了NBR的耐油、耐磨等性能，而且还具有更优异的耐热、耐氧化、耐臭氧、耐化学品性能，可以与氟橡胶相媲美，在许多方面可取代氟橡胶、CR、NBR等特种橡胶。
 

　　氢化丁腈橡胶制品主要用于汽车耐油橡胶部件，其消耗量的45％用于生产传动带，密封件占25%，电缆和胶管占13%。密封垫，衬垫，O形圈类：近年来，油井和气井的钻探越来越深，温度更高，工作环境更恶劣，氟橡胶密封件在这样的环境都容易损坏。在高温和高压下对橡胶性能影响最大的介质是H2S，CO2，甲烷，柴油，胺缓蚀剂，蒸汽以及酸类，而氢化丁腈橡胶制品对上述化学介质有极好耐受性能，特别适合生产油井、气井用防暴器，钻管护罩，栓塞，阀门密封圈，泵类活塞，动力电缆护套，旋转胶管等橡胶零部件。氢化丁腈橡胶制品的耐辐射性能比硅橡胶，氟橡胶，聚四氟乙烯好，还适宜作核电站的各种橡胶密封件。

　　氢化丁腈橡胶的性能

　　1、 高温下的耐油性和耐老化性能

　　丁腈橡胶氢化后大大提高了其耐热性和耐热空气老化性，N?Sandland等对NBR，氯磺化聚乙烯（CSM），氯丁橡胶（CR）与HNBR作对比试验，NBR，CSM，CR明显不适用于高温（150℃）环境下工作，而HNBR硫化胶则表现出优异的耐油和耐老化性能。在180℃下HNBR试样在液压转向油中浸泡1000h，其断裂伸长变化率低于丙烯酸酯橡胶。以一定温度下伸长率变化小于80％，试样无裂纹作为材料使用寿命的评价标准，过氧化物硫化的HNBR使用寿命为1000h,其工作温度达150℃,而NBR和CR仅为106℃和101℃。

　　2、物理机械性能

    氢化丁腈硫化胶的拉伸强度一般可达30MPa图3，ZSC则高达50MPa以上，高于FKM、NBR、CSM等橡胶，在150℃下Zetpol2010的压缩永久变形性能不同程度的优于FKM和氟碳弹性体（TFE/P），而NBR完全不能在150℃下工作。HNBR还具有优异的耐磨性，HNBR与NBR、FKM在150℃石油介质中的磨损试验表明，前者的耐磨性能分别为后两者的2～3和3～4倍。
 

　　3、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表现出最佳性能。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。   

　　目前，世界HNBR生产厂家主要有德国朗盛公司、日本瑞翁化学公司和荷兰帝斯曼公司。

　　我国HNBR的生产和研究进展缓慢，浙江赞南科技有限公司于2014年新建一套1000 吨／年的HNBR工业装置。

　　国外氢化丁腈橡胶品牌

HNBR的主要品牌和主要性能

HNBR品牌	生产公司	结合丙烯腈％	门尼黏度 ML（1+4） （100℃）	氢化度％
Zetpol 0020	日本瑞翁	49	66	90
Zetpol 1010		45	80	>99
Zetpol 1020		45	75	97.5
Zetpol 2000L		36	65	99
Zetpol 2000		36	85	>99.5
Zetpol 2010H		36	135	96
Zetpol 2010L		36	58	96
Zetpol 2010		36	85	99
Zetpol 2020L		36	58	90
Zetpol 2020		36	80	97.4
Zetpol 2030L		36	58	80
Zetpol 2030H		36	－	－
Therban 1706	德国朗盛	34	60（最大值）	99
Therban 1707		34	70±8	>99.5
Therban 1746		34	60（最大值）	96
Therban 1747		34	70（最大值）	96
Therban 1767		34	70（最大值）	94.5
Therban 1907		38	75±8	很高
Therban 1707S		34	－	高
Therban 1907S		38	－	高
Therban 2207		44	－	很高
Tornac C3845	加拿大宝兰山	38	45	95
Tornac C3825		38	25	95
Tornac C4545		45	45	95
Tornac C4550		45	50	94.5
Tornac B3850		38	85	98
Tornac A3855		38	55	>99.5
Tornac A3835		38	35	99.5
Tornac A4555		45	55	99.5

 

　　国产氢化丁腈橡胶

　　从 18 世纪 80 年代国际上氢化丁腈橡胶产品的主要有日本瑞翁的 Zetpol 和德国朗盛的THERBAN，全球产量在 2 万多吨/年。随着汽车、油气和煤炭开采、新型能源开发和航空航天等重点领域的快速发展，产品性能质量要求的提高和国内 HNBR 产业化大规模生产基地的建成运营，保守地估计 HNBR 今后每年用量预计应在 2000～3000 吨左右，所以未来 HNBR 在中国的市场潜力巨大。国内已有多家进行氢化丁腈橡胶的合成研究，但目前仍然 100%依赖进口。

　　在氢化丁腈橡胶技术研究中，丁腈橡胶（NBR）的催化剂技术是难点，HNBR 生产技术的优势主要就体现在其生产过程所用催化剂体系的先进性上。日本瑞翁使用的是钯碳固载催化剂，德国朗盛使用的是铑系催化剂，我们使用的是钌系催化剂。由于贵金属资源稀缺，价值昂贵，金属铑和钯的价格分别是钌的 10倍和 5 倍，在催化剂的选择上，不仅要有很好催化活性，使加氢反应温和进行，还需要减少催化剂用量，降低成本，使产品具有市场竞争力，因此在过去的 20多年氢化丁腈橡胶合成制备技术难以突破。

　　在 2010年底，我国赞南科技公司的氢化丁腈橡胶国产化设备成功问世，并于 2011 年底实现了稳定连续生产，打破了中国无法自主生产氢化丁腈橡胶的局面，刷新了我国特种橡胶制备技术的新纪录。项目的产业化，打破了目前我国氢化丁腈橡胶完全依赖进口的现状。