改善丁腈橡胶抗老化性能的方法

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。丁腈橡胶具有优良的耐油性,其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性;耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，可在120℃长期工作。气密性仅次于丁基橡胶。丁腈橡胶的性能受丙烯腈含量影响，随着丙烯腈含量增加拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、硬度提高，但弹性、耐寒性降低。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低;并且不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。

改变丁腈橡胶的分子结构

橡胶材料内部分子的稳定性是影响橡胶材料耐老化性能的一项重要因素, 所以, 我们可以改变橡胶的内部分子结构来使橡胶变得稳定。例如, 塑料与橡胶相比不容易老化是因为塑料分子中没有像橡胶分子那样的双键, 橡胶分子内部的双键遇氧或臭氧容易断裂。所以我们可以用降低分子内部双键含量的方法来使橡胶变得稳定。据报道, 增加丁腈橡胶中丙烯腈含量, 丁腈橡胶分子中不饱和键变的更稳定, 丁腈橡胶在一般环境下老化速度减慢, 若向丁腈橡胶中加入苯基-β-萘胺并同时增加丁腈橡胶中丙烯腈含量时, 丁腈橡胶内部分子中不饱和键的含量下降, 由此引起其与氧反应的能力下降, 从而延缓了丁腈橡胶制品的老化。

在丁腈橡胶中添加防老剂

橡胶的老化是复杂的自由基反应过程, 要想彻底阻止橡胶的老化是不可能的, 但是通过研究自由基的反应机理我们已经找到了一些延缓丁腈橡胶老化的方法。添加防老剂就是一种不错的方法。防老剂的种类有很多, 根据它的功能不同可以分为链断裂型防老剂和抑制反应型防老剂。根据防老剂的化学式结构的不同可以分为胺类防老剂、酚类防老剂、二硫代氨基甲酸镍类防老剂、硫脲类防老剂。它们的种类不同, 对橡胶的作用机理也不同, 但总的来说都有抑制自由基反应延缓橡胶老化的功能。

表面氟化改性

众所周知C-F键具有较高的键能, 引发C-F键破坏生成自由基比较困难, 因此在聚合物分子链中引入C-F键, 可以显著提高其老化性能, 如曾斌[7]等将丁腈橡胶材料与氟化氙蒸汽在特殊条件下反应, 反应后丁腈橡胶材料表面生成一层与氟橡胶薄膜相似的保护膜, 丁腈橡胶优良性能没有发生变化的同时, 它的耐热、耐疲劳、耐老化性能大幅度提高。

硫化剂的优化

硫化剂对丁腈橡胶的耐老化性能的影响也是非常大的, 硫磺是一种常用的橡胶硫化剂, 具有复杂多硫分子结构的硫化胶抗氧化性能较差, 具有较简单的单硫和双硫分子结构的硫化胶抗氧化性能较好。这是因为具有多硫结构的硫化胶会释放出许多游离的自由基, 这些自由基会与环境中的氧发生反应从而降低橡胶的抗氧化性能。所以选择合适的硫化剂非常重要。

加工助剂的优化

丁腈橡胶生产过程中, 一般都会在其配方中加入加工助剂, 其作用是补充橡胶材料的一些其他性能。

丁腈橡胶的并用共混改性

(1) 陈煜盛等[11]对氯磺化聚乙烯于丁腈橡胶进行了共混改性, 并且对它们的不同的共混比和不同的硫化剂、炭黑、防老剂、增塑剂的用量进行了对比, 结果发现共混改性后的丁腈橡胶耐热、耐老化、耐疲劳性能明显提高, 当氯磺化聚乙烯与丁腈橡胶的并用比为一比一时抗热氧老化效果;增加硫磺的用量抗热氧老化性能下降;增加炭黑的份数, 丁腈橡胶的物理性能稳定性先增大后减小;经过试验的对比表明加入防老剂NBC的共混胶防老效果更好;增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯时共混胶的耐老化性能。
(2) 丁腈橡胶与聚氯乙烯共混改性
丁腈橡胶与聚氯乙烯具有相同的极性参数, 因此它们俩相似相溶。国外的公司最早工业化生产的共混物产品就是丁腈橡胶与聚氯乙烯共混物橡塑产品, 丁腈橡胶与聚氯乙烯共混胶与丁腈橡胶相比具有良好的耐疲劳、耐臭氧、耐老化性能
(3) 丁腈橡胶/氯磺化聚乙烯共混改性
由于氯磺化聚乙烯分子中的特殊结构, 其具有非常好的物理性能, 并且耐热、耐疲劳、耐老化, 丁腈橡胶极性参数与其相近, 所以丁腈橡胶和氯磺化聚乙烯相似相容。它们可以共混, 共混胶不仅兼具了氯磺化聚乙烯的性能, 其抗氧化性能也随之增加了。
(4) 丁腈橡胶/三元乙丙橡胶共混改性
朱智林等将丁腈橡胶和三元乙丙橡胶进行共混改性, 其共混胶的耐老化性能明显好于丁腈橡胶, 并且机械性能也得到了改进。