丁腈橡胶的制备及性能特点分析

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚法制得的一种高分子弹性体。丁腈橡胶具有优异的耐油性和耐溶剂性，可广泛用于制造耐油橡胶制品。

一、丁腈橡胶的分子结构

丁腈橡胶的分子结构式如下：

丁腈橡胶分子中，丁二烯结构单元的结合方式存在顺式—1，4结构、反式—1，4结构和1，2结构等3种，并且1，4结构的丁二烯链节主要是反式结构。1，2结构的丁二烯链节含量不超过10%，并随着结合丙烯腈含量的增加而减少。丁二烯的3种不同结合方式对丁腈橡胶的性能有一定影响，例如顺式—1，4结构有利于提高橡胶的弹性、降低玻璃化温度和提高耐寒性；增加反式—1，4结构，丁腈橡胶的拉伸强度提高，热塑性变好，但弹性变差；1，2结构增加时，导致枝化和交联度提高，加工性能和低温性能变差，同时橡胶的强度也将下降。

丁腈橡胶的相对分子质量依据其物质不同差异较大，液体丁腈橡胶的相对分子质量在几千左右，而固体丁腈橡胶的相对分子质量可达几十万，平均相对分子质量为10万～30万，相对分子质量分布都较宽。实际生产应用中，丁腈橡胶的相对分子质量常采用门尼黏度表示，一般丁腈橡胶门尼黏度为30～130，其中在45左右者通常称之为低门尼黏度，60左右者称为中门尼黏度，80以上者称为高门尼黏度。

丁腈橡胶的相对分子质量及其分布对橡胶性能有显著影响，相对分子质量较大时，分子间作用力也大，拉伸强度和弹性等增大，可塑性降低，加工性能变差；若相对分子质量相同且相对分子质量分布宽时，由于低分子级分的存在，致使大分子间作用力相对减弱，分子易于移动，故加工性能得到改善；但若相对分子质量分布太宽，反而会因低分子级分较多而影响橡胶交联，最终导致橡胶的弹性和拉伸强度下降。

二、丁腈橡胶的分类

丁腈橡胶的分类方法较多，按聚合温度不同可分为热聚丁腈橡胶（25～50℃）和冷聚丁腈橡胶（5～20℃）；按防老化剂的污染性可分为污染型、非污染型和微污染型；按形状丁腈橡胶可分为块状、颗粒状、粉末状和液体状，不过丁腈橡胶的常用分类方法则是按照应用范围和丙烯腈含量不同分类，下面分别介绍。

丁腈橡胶根据工艺性能和应用范围可分为通用型丁腈橡胶和特殊型丁腈橡胶。前者主要是指丁二烯和丙烯腈的二元共聚物，用途较广；后者则是指包括引进第三单体的三元共聚橡胶，如羧基丁腈橡胶、羟基丁腈橡胶和部分交联丁腈橡胶，也包括丁腈橡胶与树脂的共混物，以及粉末丁腈橡胶和液体丁腈橡胶等。

按丙烯腈含量不同，丁腈橡胶可分为如下五大类：

①极高丙烯腈丁腈橡胶：丙烯腈含量43%以上。

②高丙烯腈丁腈橡胶：丙烯腈含量36%～42%。

③中高丙烯腈丁腈橡胶：丙烯腈含量31%～35%。(www.xing528.com)

④中丙烯腈丁腈橡胶：丙烯腈含量25%～30%。

⑤低丙烯腈丁腈橡胶：丙烯腈含量24%以下。

当丙烯腈含量大于60%时，丁腈橡胶能够耐芳香烃溶剂（溶解能力很强的溶剂），但却失去了弹性，变成了很硬的材料。丙烯腈含量低于7%时，丁腈橡胶则失去了耐油性。故一般丙烯腈含量在15%-50%，既耐油又有弹性。

三、丁腈橡胶的性能及应用

丁腈橡胶为浅黄色或浅褐色略带香味的弹性体，相对密度为0.96～1.20。丁腈橡胶具有一系列优越性能，如耐油性、耐溶剂性能，并且耐磨性高出天然橡胶30%～45%，耐高温性能优于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶。丁腈橡胶的性能受丙烯腈含量影响较大，结果见表3-2。

表3-2 丙烯腈含量与丁腈橡胶性能的关系

丁腈橡胶的力学性能与天然橡胶相比不够理想，这是因为丁腈橡胶是非结晶的无定形高聚物，本身强度较低，使用时必须添加补强剂如炭黑，强度可达25MPa以上。丁腈橡胶大分子结构中存在有易被电场极化的腈基，因而降低了介电性能，所以不宜用作绝缘材料。

丁腈橡胶最突出的优点是对非极性或低极性的溶剂表现出较强的稳定性，特别是耐汽油及脂肪烃油类，比其他许多橡胶都好。此外，对植物、脂肪酸类也具有良好稳定性，但接触极性较大的溶剂，如芳香族溶剂、卤代烃、酮及酯类时，有溶胀作用。丁腈橡胶的耐油性仅次于聚硫橡胶、氟橡胶和聚丙烯酸酯橡胶，优于其他通用型合成橡胶。

由于丁腈橡胶的高耐油性能，且耐热、耐老化、耐磨性能均优于天然橡胶，抗水性、耐碱性良好，适用于制作在特殊环境下穿用的高耐油劳保鞋的外底。

丁腈橡胶对无机酸、有机酸、碱类、盐类以及氧化剂的稳定性均比天然橡胶好，耐紫外线辐射作用也较天然橡胶稳定，但不如氯丁橡胶。丁腈橡胶的耐臭氧化能力较差，提高其抗臭氧化作用的有效途径是采用与聚氯乙烯树脂并用的办法。有文献报道，在1%的臭氧中，丁腈橡胶3min后龟裂，抗臭氧性能优良的氯丁胶9min后龟裂，但丁腈橡胶与聚氯乙烯的并用胶20min后仍不出现裂纹。

丁腈橡胶由于其独特的耐油、耐溶剂性能，主要用于制作油封、轴封及垫圈等工业模压成型制品，此外还常用于制造耐油胶管、运输带、胶辊，尤其适合于需要导出静电的纺织和印刷胶辊。丁腈橡胶在制鞋方面用于制作耐油鞋底、抗静电和导电鞋底。

丁腈橡胶另一主要用途是与聚氯乙烯并用，提高其耐臭氧性能，可用于制造汽车用输油管、仿革底、注塑鞋底、电缆外层包覆胶、化学工业用耐油、耐溶剂胶管。丁腈橡胶可与天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶及聚乙烯塑料、酚醛树脂并用，以改善其性能。