在高分子材料科学的发展历程中,合成橡胶占据着极为重要的地位。
而丁腈橡胶(NBR)作为合成橡胶的杰出代表,凭借其独特的性能,在多个领域发挥着不可替代的作用。
丁腈橡胶的诞生
20 世纪初,随着汽车工业兴起与战争需求,天然橡胶供应难以满足急剧增长的市场缺口。

1906 年,德国拜耳公司悬赏寻求橡胶替代品。1909 年,弗里茨・霍夫曼成功合成甲基异戊二烯,世界上第一种合成橡胶诞生并获专利,但因技术不完善与天然橡胶价格回落,研发遇冷。
一战爆发后,甲基橡胶生产重受重视。到了 20 世纪 30 年代,合成橡胶研究复兴。1931 年,德国 IG Farben 公司(阿朗新科的前身)的 Erich Konrad 和 Eduard Tschunkur,以丙烯腈和丁二烯为原料,成功开发出丁腈橡胶,并于 1935 年实现商业化生产。
自此,丁腈橡胶登上工业舞台,开启在众多领域广泛应用的历程。
丁腈橡胶的特性解析
(一)耐油性能
丁腈橡胶在耐油性能方面表现卓越。这源于其独特的化学结构,由丁二烯与丙烯腈共聚而成。

丙烯腈基团起着关键作用。油类物质多为非极性分子,而丙烯腈具有强极性。根据相似相溶原理,极性的丁腈橡胶与非极性的油分子之间相互排斥,从而有效阻止油分子扩散进入橡胶内部,极大地降低了橡胶的溶胀程度。
随着丙烯腈含量的增加,丁腈橡胶的耐油性能愈发优异。
因为更多的丙烯腈单元增强了分子链间的作用力,使橡胶结构更加紧密,进一步阻碍油分子的渗透。在实际应用中,如汽车发动机的油封、输油管道的密封件等,丁腈橡胶凭借出色的耐油性能,能够长时间抵御各类油品的侵蚀,保证设备在油性环境下稳定运行。
(二)机械性能
随着丙烯腈含量的增加,丁腈橡胶的拉伸强度逐渐提高,这是由于内聚能密度增大,分子间作用力增强所致。然而,丙烯腈含量的增加也会导致丁二烯含量减少,进而使交联点减少,交联程度降低。
此外,丁腈橡胶在泡油后,体积变化率减小,但压缩永久变形增大,这主要是因为交联程度降低和分子间作用力增强,使得材料难以恢复原状。
(三)耐低温性能
丁腈橡胶的耐低温性能,主要由其玻璃化转变温度(Tg)决定。Tg 值越低,橡胶在低温环境下的柔韧性和弹性就越好。
根据丙烯腈(ACN)含量的不同,丁腈橡胶的 Tg 值在 - 20℃至 - 40℃之间波动。
高 ACN 含量(>40%)的丁腈橡胶,Tg 值在 - 20℃至 - 25℃左右,具有出色的耐油性和耐老化性能,但低温柔韧性欠佳。
中等 ACN 含量(30%~40%)的丁腈橡胶,Tg 值在 - 25℃至 - 35℃之间,能在较宽的温度范围内保持性能平衡。
低 ACN 含量(<30%)的丁腈橡胶,Tg 值可低至 - 40℃以下,低温柔韧性和弹性良好。
通过优化配方设计、添加增塑剂和柔软剂、采用共混改性技术、优化硫化体系、选择合适的填料以及使用耐寒助剂等手段,可以有效提升丁腈橡胶的耐低温性能。
丁腈橡胶的广泛应用
丁腈橡胶凭借其优异的耐油性、耐磨性和机械强度,在多个领域得到了广泛应用。
在汽车工业中,丁腈橡胶用于制造发动机部件、密封件、胶管、油箱等。
在航空航天领域,丁腈橡胶可用于制造耐油密封件和耐高温部件。
在石油工业中,丁腈橡胶是制造耐油胶管和密封件的理想材料。
在电子工业中,丁腈橡胶可用于制造耐油绝缘材料;在电缆工业中,丁腈橡胶则被用于制造电缆护套。
丁腈橡胶的供应链分析
(一)全球供应格局
目前,全球丁腈橡胶市场供应充足,有多家知名供应商。在国内,瑞翁,阿朗新科、南帝、JSR等品牌的丁腈橡胶应用广泛。
(二)国内产业发展
中国是丁腈橡胶的生产和消费大国,近年来,国内丁腈橡胶产业发展迅速。瑞翁作为全球知名的合成橡胶生产企业,产品质量稳定,广泛应用于汽车、航空航天等领域。
国外品牌如阿朗新科产品性能优异,市场占有率高;南帝是国内知名的合成橡胶生产企业,产品质量可靠,性价比高;三井化学公司的丁腈橡胶产品性能稳定,在汽车、电子等领域应用广泛。
通过对丁腈橡胶的历史、特性、应用和供应链的分析,我们可以看到,丁腈橡胶作为一种重要的高分子材料,在现代工业中发挥着不可或缺的作用。随着科技的不断进步,丁腈橡胶的性能将不断优化,应用领域也将进一步拓展。
耐低温橡胶主要公司及其牌号
阿朗新科(Arlanxeo)阿朗新科生产的丁腈橡胶,如 1846F、2255F等牌号,具备良好的耐油性、耐磨性和机械性能 。在汽车、工业密封等领域应用广泛,能满足多种工况需求。
其中1846 丁腈橡胶具备诸多独特优势,属于耐寒性较好的牌号。
在极低温环境下,当温度低至 -50° 时,它仍能出色地兼顾耐油性与回弹性,极大地拓宽了丁腈橡胶在低温耐油场景的应用范围,比如在低温冷库的油品密封环节就可大显身手。
其高模量的特性,赋予了橡胶制品良好的形状稳定性,使其能在承受较大外力时依旧保持形状,适用于机械结构中的橡胶支撑件等部件。
快速硫化的特点更是为生产带来便利,大幅缩短了橡胶制品的生产周期,有效提高生产效率的同时降低了能耗与成本,十分契合大规模工业化生产的需求。
此外,1846F丁腈橡胶拥有高洁净度,低模具污染及小分子析出,其制品能够通过FDA认证,以及通过欧洲各种水处理认证,可放心用于食品接触领域,像食品加工设备的密封件、垫片等都能使用。
南帝(NANTEX)南帝是国内知名合成橡胶企业。1965 牌号的丁腈橡胶,性能较为均衡,在耐油、耐磨损方面表现出色,可用于制造各类耐油密封件、胶管等橡胶制品 。在国内市场性价比高,与俄罗斯同指标产品相比,品质更优。
俄罗斯产1965与南帝 1965 指标相同,不过品质稍逊于南帝。可满足一些对成本敏感、性能要求相对不苛刻的应用场景,如普通工业橡胶配件制造。瑞翁(Zeon)Dn401LL瑞翁是全球知名的化工企业。Dn401LL 牌号丁腈橡胶,在耐低温性能、加工性能上有一定优势,可用于对低温柔韧性有要求的橡胶制品生产,如低温环境下的密封件,也属于较为稳定的橡胶牌号 。
JSR(日本合成橡胶公司)250SJSR 在合成橡胶领域技术先进。250S牌号丁腈橡胶,具有较好的综合性能,在耐油、高回弹、以及良好的溶剂分散性,可用于低温胶辊、液体丁腈胶黏剂,增韧剂等。(性能由东莞市浩信化工提供)。

文章来源:先进高分子材料信息
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