周阳[1]2015年在《高性能氢化丁腈橡胶密封材料的制备及性能研究》文中认为氢化丁腈橡胶(HNBR)以其优异的耐油性、耐热性和耐化学介质性,被广泛的应用于诸多工业领域。本论文研究内容主要有叁个部分：第一,通过对外购HNBR的研究,初步了解HNBR胶料的性能与配合体系和加工工艺的关系；第二,使用自主研制HNBR (Y-41)作为橡胶基体,然后通过对配方的调整,制备出一款高性能的HNBR密封材料；第叁,探索了使用硅烷偶联剂原位改性白炭黑,制备高性能浅色HNBR密封材料的可行性。第一部分：研究了HNBR (2010L)的配合体系和加工工艺。结果表明：随着硫化剂用量的增多,HNBR硫化胶交联密度增大。使用炭黑作为填料,综合性能最佳。防老剂ZMMBI/防445并用对HNBR胶料的硫化交联影响最小,压缩永久变形较小。增塑剂TP-95对降低玻璃化转变温度(Tg)效果最为显着。然后进一步研究了防老剂和增塑剂用量对HNBR(3310)胶料性能的影响,结果表明：随着防老剂用量的增多,对HNBR的硫化交联影响逐渐增大,其中,防445对HNBR硫化交联的阻碍作用强于防老剂ZMMBI。随着增塑剂DOP用量的增加,HNBR门尼粘度下降,拉断伸长率增大,压缩永久变形变大,耐低温性能变好。第二部分：首先研究了HNBR种类对胶料性能的影响。结果表明：HNBR (Y-41)的丙烯腈含量的较高,分子链极性大,具有优异的耐油性和耐老化性以及良好的力学性能,故选择HNBR(Y-41)作为橡胶基体。然后,研究了硫化剂、填料和增塑剂对HNBR胶料性能的影响,结果表明：当硫化剂使用双2,5/TAIC,且用量分别为5phr和4phr时,HNBR硫化胶的交联密度最为合适,可以很好的平衡拉断伸长率和压缩永久变形。当填料使用N990时,HNBR硫化胶压缩永久变形最低。使用增塑剂DOP、 TOTM的HNBR胶料,门尼粘度小,力学性能好,压缩永久变形低,耐低温性能较好.第叁部分：对使用硅烷偶联剂原位改性白炭黑作为填料,制备高拉断伸长率,低压缩永久变形的浅色HNBR密封材料的可行性进行了探索。结果表明,硅烷偶联剂(A151和WD70)原位改性白炭黑填充的HNBR硫化胶综合性能最佳。当白炭黑用量为35phr时,拉断伸长率为253%,拉伸强度为24MPa,压缩永久变形38%,综合性能优良,故制备浅色HNBR密封材料具有一定的可行性。
董建军[2]2017年在《环氧化氢化丁腈橡胶的制备及其应用研究》文中研究指明本文采用了环氧化和氢化两种改性方法对丁腈橡胶(NBR)改性,成功制备了环氧化氢化丁腈橡胶弹性体(E-HNBR)。再进一步利用环氧基团的开环反应引入酯基,制备得到主链含有强极性的环氧基团,侧基含有柔性酯基的既耐油又耐寒的环氧化氢化丁腈酯橡胶。另外对端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)的环氧化和氢化改性,成功制备出一种端羟基液体环氧化氢化丁腈橡胶(E-HHTBN),应用到高性能聚氨酯的合成,并详细研究了环氧化和氢化反应对所制备聚氨酯的性能影响。论文主要工作如下:1.利用乙酸与双氧水原位法对NBR进行环氧化,并用催化剂对剩余碳碳双键进行加氢。FTIR表征证明在NBR中成功引入了环氧基团,以及催化剂仅对-C=C-选择性加氢,对环氧基团没有催化活性;通过1HNMR计算环氧度和加氢度,表明成功制备了不同环氧度的E-HNBR;对环氧化丁腈橡胶(ENBR)的DSC分析表明ENBR的Tg与环氧度近似呈线性关系,每增加1mol环氧基团,Tg升高0.83℃;对E-HNBR的DSC证明环氧基团的引入能够有效破坏HNBR的结晶。2.利用酸酐与E-HNBR中部分环氧基团反应,在分子链中引入酯基,通过FTIR和1HNMR证明了环氧基团的成功开环,制备得到一种新型的环氧化氢化丁腈酯橡胶。DSC分析和压缩耐寒测试表明环氧基团和酯基的引入彻底消除了HNBR的结晶且改善了分子链的柔顺性,其Tg随着酯基碳链的增长而下降,最低下降9.1,压缩耐寒系数可达到0.35;与此同时,改性后橡胶的耐油性能也得到很大程度的提高,在3#油中的质量变化率从52.45%下降到14.03%,15#油中的质量变化率从40.35%下降到5.1%。3.对HTBN进行环氧化和氢化,将得到的E-HHTBN用于合成高性能聚氨酯。FTIR和1HNMR表明成功制备了不同环氧度且加氢度在90%以上的环氧化氢化丁腈型聚氨酯(E-HHTBN-PU)。FTIR和AFM分析显示,环氧基团的引入使聚氨酯硬段的氢键化度降低,微相分离程度下降,这个现象使聚氨酯的拉伸强度随着环氧度的增加呈先上升后下降得到了解释,在环氧度13%时E-HHTBN-PU的力学性能达到最佳,拉伸强度为35.4MPa,断裂伸长率为448%;耐臭氧老化性能测试表明,氢化使聚氨酯具有非常优异的耐老化性能;耐油测试显示氢化使聚氨酯的耐油性能下降,但是环氧基团使其耐油性能又得到了改善,使环氧化氢化后的聚氨酯具有更优异的耐油性能。
武守鹏[3]2014年在《高性能氢化丁腈橡胶复合材料的加工与性能》文中指出本论文以氢化丁腈橡胶为主体材料，对氢化丁腈橡胶复合材料的加工及其结构与性能进行了深入研究。论文的研究内容由以下四部分组成：第一部分采用单甲基丙烯酸锌(ZMMA)以及炭黑、白炭黑、芳纶纤维、碳纳米管与ZMMA并用为增强剂制备了HNBR复合材料。研究了ZMMA用量、及其与其它增强剂并用比对HNBR复合材料性能的影响。采用差示扫描量热（DSC）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）分析了ZMMA的聚合及其在HNBR硫化过程中的结构和形态变化，并研究了硫化时间对HNBR复合材料力学性能的影响。结果表明：ZMMA是一类反应型填料，随着ZMMA用量的增加，HNBR复合材料的焦烧时间和正硫化时间缩短，最大转矩和交联密度提高。当ZMMA用量为30份时，HNBR复合材料具有较好的力学性能。ZMMA增加了HNBR复合材料的热稳定性。ZMMA与炭黑、白炭黑并用，HNBR复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸强度和硬度随着ZMMA用量的增加逐渐增加。炭黑N220具有更好的补强效果。当芳纶纤维用量为10份时，撕裂强度达到最大。当碳纳米管/ZMMA并用比为6/24时，撕裂强度达到最大值。在硫化剂DCP作用下，ZMMA的不饱和双键的伸缩振动吸收峰和晶体的特征衍射峰迅速消失，有大量的纳米级粒子分布在橡胶基体中。随着硫化时间的增加，橡胶复合材料的拉伸强度和100%定伸强度小幅增大，撕裂强度和扯断伸长率逐渐减小。第二部分采用不同粒径的炭黑填充氟橡胶，研究了不同粒径炭黑对FKM复合材料性能的影响。通过FKM/HNBR并用改性HNBR，研究了FKM/HNBR并用比对并用胶性能的影响。结果表明，随着炭黑粒径的增大，FKM复合材料的最高扭矩和最低扭矩减小，正硫化时间缩短。拉伸强度、撕裂强度、100%定伸强度、硬度下降。随着炭黑粒径的增大，氟橡胶复合材料的损耗因子峰值和储能模量增大，玻璃化转变温度略有升高。随着FKM用量的增加，并用胶的硫化速率提高，定伸强度明显增加。当FKM/HNBR并用比为30/70时，并用胶具有很好的热稳定性。第叁部分研究了交联助剂TAIC、SR350和SR517对HNBR复合材料硫化特性和力学性能的影响。结果表明：随着交联助剂用量增加，HNBR复合材料的最大转矩、定伸强度和硬度均有明显升高，添加SR350的胶料力学性能最好。第四部分采用制备的高性能氢化丁腈橡胶复合材料加工出的封隔器胶筒，在坐封载荷16吨、实验温度为170℃、密封压力为55MPa的实验条件下，评价检测胶筒的密封效果及工作寿命。结果表明封隔器胶筒在170℃、35～55MPa的工况下，超过1个月以上保持较好的密封效果。
胡涛[4]2013年在《不同氢化度氢化丁腈橡胶结构性能分析及氯丁橡胶热氧老化性能研究》文中研究说明氢化丁腈橡胶（HNBR）是一种高饱和型腈类弹性体材料，广泛使用于汽车发动机领域、航天航空领域、军事领域等一系列尖端科技方面。目前对HNBR橡胶研究大多是定性分析，对其定量分析还是较少。本论文将不同氢化度HNBR结构性能分析、橡胶的老化、分子模拟技术叁者有机的结合起来对其进行定量分析。通过1H-NMR、红外、DSC、TG对不同氢化度氢化丁腈橡胶的结构差异进行分析，实验分析表明，随着氢化度的持续升高，-1，2-结构加氢速度优于聚丁二烯的反式1，4结构（波数969cm-1），聚丁二烯的反式1，4结构（波数969cm-1）优于顺式1，4结构（波数724cm-1），而CN（波数2236cm-1）未随氢化度发生变化，随着氢化度的持续升高，不饱和键含量逐渐减少，HNBR稳定性增强。利用氢核磁共振波谱分析对不同氢化度HNBR中各链段中不同单元进行定量分析，根据核磁定量分析构建单元格后，对分子链采取模拟计算，得出不同氢化度HNBR橡胶的各结构参数，实验值与模拟值有较好的统一性。通过分子动力学方法对不同氢化度HNBR橡胶的均方回转半径、均方位移和自由体积进行分析，结果表明，随着氢化度的增加，分子链不容易活动，均方回转半径逐渐增大；随着温度的增加，均方位移逐渐增加；氢化丁腈体系的自由体积分数随着探针半径的增加而减少，自由体积分数呈正态分布。通过IR、DSC、TG等测试手段对氢化丁腈橡胶老化进行研究，发现老化一定时间后没有发生明显的链段破坏，其玻璃化转变温度和热分解也没有发生明显变化。通过Arrhenius方程和WLF方程预测氢化丁腈橡胶的应力松弛下限分别为30年和15年。本论文还利用IR、DSC、TG等测试手段研究了氯丁橡胶（CR）的热氧老化性能，发现氯丁橡胶在温度较低的条件下老化一定时间后没有发生明显的链段破坏，其Tg无变化。在高温老化较短时间时，氯丁橡胶主要发生的是高分子链的断裂,其老化行为不符合Arrhenius方程，可根据WLF方程预测氯丁橡胶材料的应力松弛寿命。
苏琳[5]2015年在《氢化丁腈橡胶的制备与改性应用》文中指出本文采用乳液法对丁腈胶乳加氢,得到氢化丁腈胶乳。一方面用氢化丁腈胶乳制备成粉末氢化丁腈橡胶,并对PVC树脂进行了改性；另一方面利用氢化丁腈胶乳的自交联性能制备HXNBR/MWCNT和HXNBR/pvp-g-SiO2复合胶乳膜。奠定了氢化丁腈胶乳的应用基础。主要工作如下：1.采用水合肼法对NBR进行加氢,并采用凝聚法首次制备了粉末氢化丁腈橡胶。将粉末氢化丁腈橡胶与PVC粉末进行共混,成型后得到PVC/PHNBR复合材料。对该复合材料进行了力学性能、耐老化性能、耐低温脆性、耐磨性能等研究。2.使用亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮(nvp)在二氧化硅表面进行自由基聚合,得到接枝改性的纳米二氧化硅(pvp-g-SiO2)。pvp-g-SiO2与羧基丁腈胶乳有着很好的相容性,将其与HXNBR胶乳共混,利用HXNBR胶乳的自交联性能,采用乳液共沉法得到HXNBR/ pvp-g-SiO2共混胶乳膜。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)、热失重(TGA)、示差扫描量热法(DSC)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、平衡溶胀法等表征方法研究了pvp-g- SiO2和复合胶乳膜的化学结构、表面形态、力学性能、耐老化性能、交联点间分子量、亲水性能进行了分析。结果表面当SiO2用量达到15phr时,对胶乳膜的增强效果最佳。3.利用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为表面活性剂对多壁碳纳米管(MWCNT)进行分散,并将其与HXNBR胶乳共混,利用HXNBR的自交联性能制备出HXNBR/MWCNT复合胶乳膜。对不同MWCNT含量复合胶乳膜的微观结构、力学性能、电学性能等进行分析。结果发现,当MWCNT含量为0.5phr时,MWCNT对胶乳膜有明显的增强,当MWCNT达到3phr时且介电常数出现激增,得到较小渝渗阈值。
张东恒[6]2002年在《氢化丁腈橡胶的性能和改性》文中进行了进一步梳理用本研究室研制的新型铑—钌(Rh-Ru)双金属催化剂对丁腈橡胶(NBR)均相溶液加氢，在小试加氢工艺条件研究的基础上，进行了5升高压反应釜的放大实验，制备了加氢度达98.7％的HNBR。结果表明，Rh-Ru双金属催化剂具有与Wilkinson催化剂相当的高催化活性和高选择性，该催化剂中钌替代了部分昂贵的铑，所以这种新型催化剂比目前已工业应用的NBR加氢催化剂(Wilkinson催化剂)更具经济优势，有应用前景； 自制的HNBR与国外同类产品相比，加工流变性能相似，物理机械性能和耐油性较好，已达到国外同类产品的性能水平。 在本研究室研制氢化液体丁腈橡胶(LHNBR)的基础上，在0.5升高压反应釜内制得了加氢度82％的LHNBR，首次用LHNBR作为耐油性增塑剂增塑HNBR，并与LNBR对比，结果表明，LHNBR和LNBR对HNBR软化增塑后，具有相同的耐油性，而LHNBR可使HNBR硫化橡胶具有更高的拉伸强度、扯断伸长率和耐热性，并对HNBR胶料硫化性能影响也较小。 研究了HNBR与叁元乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶(VMQ)的并用效果，发现HNBR与EPDM之间有一定相容性，两者按一定比例并用后，可在一定程度上改善HNBR的低温性能，降低高温压缩永久变形，而其硬度、拉伸强度、耐油性能等基本不变；与VMQ并用后，虽可改善HNBR硫化橡胶的低温性能与耐热性，但对物理机械性能影响较大，高温压缩永久变形增大。 初步研究了硫化工艺和配方因素对HNBR及其并用胶低温性能和高温压缩永久变形的影响，发现二次硫化工艺可在一定范围内降低HNBR及其并用胶的高温压缩永久变形，改善其低温性能，而增加过氧化物用量虽可降低高温压缩永久变形，但玻璃化转变温度上升，低温性能变差。 用动力学方法研究了HNBR及其并用胶的热失重行为，得到了其热分解活化能等动力学参数。分析表明，热分解活化能越大，其耐热性一般较好。 发现HNBR／EPDM、HNBR／NBR并用体系的拉伸强度与其组成的变化规律是一个逾渗问题，初步用逾渗模型对此进行了分析，并用Monte Carlo方法对直径对数正态分布，具有硬核势球体的逾渗模型进行了计算机模拟。
姚含波[7]2018年在《丁腈橡胶加氢磁性催化剂的制备及应用》文中认为氢化丁腈橡胶(HNBR)是通过对丁腈橡胶进行加氢处理,得到的一种高饱和弹性体。HNBR相对于NBR具有更好的耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好);通过加氢处理而减少碳碳双键使得其耐热性能增强,同时具有优良的耐化学腐蚀性(对氟利昂、酸、碱都具有良好的抗耐性),在耐臭氧性能,抗压缩永久变形性能方面也具有良好的性能;同时氢化丁腈橡胶在高强度,高撕裂性能、耐磨性能等方面都表现良好,在橡胶中是综合性能极为出色的一种。工业溶液加氢法通过贵金属催化剂对丁腈橡胶(NBR)进行选择性加氢得到HNBR。因此对催化剂的回收利用就一直是科研工作者的研究目标,四氧化叁铁粒子因为具有优异的磁性在作为催化剂载体上有着独一无二的特性。通过对四氧化叁铁粒子进行修饰包覆,能够得到具有磁性回收能力的磁性载体,再将贵金属催化剂负载到载体上得到新型催化剂。该催化剂可通过简单的磁性设备(例如吸铁石等)就可以从溶液中分离出,大大简化了离心分离等手段,不仅有效的解决了催化剂的回收问题,而且在分离方式上得到了优化。本文主要研究磁性负载催化剂的制备以及对丁腈橡胶的选择性加氢。本课题主要研究内容包括以下两个方面:(1)将四氧化叁铁(Fe3O4)纳米粒子在多壁碳纳米管上原位生成制备碳纳米管磁性载体,再将铑(Rh)纳米粒子负载在该磁性载体上形成新型磁性碳纳米管催化剂(MWCNTs@Fe3O4@Rh)。利用TEM,XRD,XPS等手段来表征该催化剂的结构和形貌,从TEM可以看出碳纳米管缠绕在直径为300～400 nm的Fe3O4纳米粒子上,并且表面负载有直径小于10nm的Rh纳米粒子。通过XRD和XPS等手段也证明Fe3O4以及Rh粒子的存在。同时我们探索了该催化剂对丁腈橡胶(NBR)选择性加氢的反应条件。在120℃,4.0 MPa,8 h条件下,我们得到了氢化率达到98.17%的氢化丁腈橡胶(HNBR),并且证明了该催化剂对C=C双键具有良好的选择性。将制备的MWCNTs@Fe3O4@Rh催化剂与传统的MWCNT@Rh催化剂进行循环使用,发现在重复3次之后,我们制备的新型催化剂仍然能够达到90%以上的氢化度,而传统的催化剂已不到40%。(2)通过溶剂热法制备出分散性良好的四氧化叁铁(Fe3O4)纳米粒子,再通过TEOS在碱性条件下水解缩合生成二氧化硅包覆在四氧化叁铁(Fe3O4)纳米粒子表面并通过APTS改性对生成的二氧化硅层进行N修饰,制备得到M-SiO2@Fe3O4(M:N修饰改性)磁性载体。将制备好的RhCl3水溶液加入到分散好的M-SiO2@Fe3O4磁性载体中最终形成M-SiO2@Fe3O4@Rh催化剂。对TEOS,APTS的水解机理进行分析并阐述了 N对Rh离子的络合过程。利用XRD,TEM,XPS,FT-IR等手段来表征该催化剂的结构和形貌,从TEM可以看出Fe3O4纳米粒子直径为300～400 nm,二氧化硅层的厚度为50 nm左右且厚度均一。通过FT-IR以及XPS分析得知APTS对二氧化硅成功的进行了 N修饰。通过XRD和XPS等手段也证明Fe3O4以及Rh粒子的存在。此外通过磁性分离来验证催化剂的分离效果。同时我们对NBR的加氢条件进行探索得知在120℃,3.0MPa,6h是最优条件,得到了氢化率达到97.82%的氢化丁腈橡胶(HNBR),并且证明了该催化剂对C=C双键具有良好的选择性。将制备的M-SiO2@Fe3O4@Rh催化剂与传统的M-SiO2@Rh催化剂进行循环使用,发现在重复3次之后,我们所制备的磁性催化剂的氢化能力并不低于传统催化剂,且由于此催化剂特有的磁性功能使得分离变得简单,大大的降低了分离难度。
刘顺凯[8]2016年在《NaH/Et_3SiCl体系对丁腈橡胶和天然橡胶的化学改性》文中指出本文采用Na H/Et3Si Cl体系和反应加工方法对丁腈橡胶和天然橡胶进行化学改性,得到两种硅烷化改性橡胶:硅烷化改性丁腈橡胶(Si-NBR)、硅烷化改性天然橡胶(Si-NR)。硅烷化丁腈橡胶(Si-NBR)是以丁腈橡胶为基体,选用氢化钠(NaH)/叁乙基氯硅烷(Et3SiCl)体系,采用反应加工方法,在哈克转矩流变仪中进行制备的。此方法有效避免了有机溶剂的使用,大大降低了能源的消耗。反应温度控制在90℃左右,总的反应时间为30min。采用傅里叶红外光谱对产物进行结构表征,发现在NBR橡胶分子链中成功引入-Si Et3基团。测定产物的凝胶含量、分子量及其分子量分布,结果表明,Si-NBR的制备过程中不会生产凝胶,不会引起交联和断链。分别改变活性剂NaH、改性剂Et3SiCl的用量,考察其对Si-NBR性能的影响。结果表明,过量的NaH或Et3Si Cl都会抑制硫化过程中交联反应的进行,进而影响硫化胶的一系列的性能。所以,对于此种改性体系,活化剂和改性剂应该等物质量的加入是其特点之一。等物质的量改变Na H和Et3SiCl的用量,考察其对白炭黑补强Si-NBR性能的影响。结果表明,100g丁腈橡胶中,Na H和Et3Si Cl的用量为0.06mol时,与NBR相比,Si-NBR的门尼粘度稍有降低,硫化胶的扭矩差值明显增大,耐老化性能和动态疲劳性能得到明显改善,动态疲劳温升和压缩疲劳形变量大幅度降低,拉伸强度基本保持不变;“Payne”效应明显减弱,白炭黑的分散得到明显改善。硅烷化天然橡胶(Si-NR)的制备方法与硅烷化丁腈橡胶(Si-NBR)的制备方法相同。等物质的量改变Na H和Et3SiCl的用量,考察其对白炭黑补强Si-NR性能的影响。结果表明:与白炭黑补强原料NR相比,白炭黑补强的Si-NR的门尼粘度有所降低,交联密度明显增大。结合胶含量明显提高,白炭黑的分散得到明显改善。100g天然橡胶中,当Na H和Et3SiCl用量为0.04mol时,Si-NR的拉伸强度达到27.6MPa,相比NR的拉伸强度,提高了9.8MPa;Si-NR硫化胶的动态疲劳温升和压缩疲劳形变量大幅度降低,“Payne”效应明显减弱。与NR相比,白炭黑补强Si-NR综合性能的提高对绿色轮胎的研究具有较重要的意义。
刘广永[9]2016年在《氢化丁腈橡胶（HNBR）分子结构设计及其溶胀行为的研究》文中指出氢化丁腈橡胶(HNBR)优异的耐热氧老化以及耐油性能,其应用领域不断扩展,但是,当降低丙烯腈含量时,HNBR分子结构中的乙烯链单元出现结晶,其低温柔顺性能也得不到改善。通过向HNBR分子结构中引入合适的第叁单体,打破乙烯结构单元的规则排列,抑制其结晶行为,制备叁元HNBR,成为改善HNBR低温柔顺性的有效解决办法之一。本课题以溶度参数理论、Flory-Huggins相互作用参数以及Flory-Rehner关系式为基础,建立了一个标准程序和两个预测模型,对HNBR分子结构进行设计,制备高、低温性能优异的叁元HNBR新胶种。采用饱和蒸汽压法测定小分子液体在不同温度下的饱和蒸汽压,然后利用Van’t Hoff关系式拟合得出物质的摩尔蒸发焓(?Hvap),最后根据溶度参数的定义计算得出小分子物质的溶度参数值,本课题将测定溶度参数值的该方法称为“标准程序”。利用丙酮、环己烷和甲苯这叁种溶剂对该标准程序进行了验证,结果表明,该标准程序具有较高的精确度和重复性,测定的小分子液体(包括溶剂、单体等)的溶度参数值之间具有可比性。利用该标准程序测定了七个不同类别溶剂、单体、丙烯酸烷基酯类以及丙酸烷基酯的溶度参数值,结果显示,不同溶剂之间由于分子结构等差别而具有不同的溶度参数值;丙烯酸甲氧基乙酯(MEA)和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEM)两种单体的溶度参数值分别为20.89 MPa1/2和18.10 MPa1/2;对比烷基链长度以及C=C对δ值的影响,得知随着烷基链的增长,丙烯酸烷基酯和丙酸烷基酯的δ值减小,并且碳碳双键(C=C)对δ值的贡献为0.2–0.3 MPa1/2。采用相同的硫磺硫化体系对不同丙烯腈含量的丁腈橡胶(NBR,ACN:18 wt%-44 wt%)进行硫化,可以得到具有相似交联度(S’max=10.5±0.5 dNm)的NBR硫化胶。利用平衡溶胀法测定了NBR的溶度参数值,结果表明,NBR出现最大溶胀比时对应的溶度参数范围是18 MPa1/2–25 MPa1/2,且随着ACN含量的增大,NBR的δ值也相应的增加,并且δ值与ACN摩尔含量之间的定量关系式为:δNBR=17.4+10.3[ACN]。采用过氧化物硫化体系分别对常规HNBR、低温型HNBR以及叁元HNBR进行硫化,结果显示,ACN含量、第叁单体种类及含量都对HNBR的过氧化物反应活性有一定的影响,通过配方优化,最终得到的常规HNBR、低温型HNBR以及叁元HNBR之间具有相似的交联度(S’max=12.9±0.5 dNm)。HNBR出现最大溶胀比时对应的溶度参数范围是19 MPa1/2–23 MPa1/2,且ACN含量、第叁单体种类及含量对HNBR的δ值都有一定的影响,最终得到常规HNBR的δ值与ACN摩尔含量之间的定量关系式为:δHNBR=16.8+11.0[ACN]。建立了叁元HNBR溶度参数的预测模型(δterpolymer=δPE+α[ACN]+β[m]),对于低温型HNBR:δterpolymer=17.0+11.0*[ACN]+β[X];对于含MEA的叁元HNBR:δterpolymer=17.0+11.0*[ACN]+3.69*[MEA];对于含DEAEM的叁元HNBR:δterpolymer=17.0+11.0*[ACN]+0.90*[DEAEM]。溶度参数模型的预测值与实验测定值一致,该模型可以预测具有任意组成和结构的HNBR新胶种的溶度参数值。利用该预测模型研究第叁单体的含量及种类对叁元HNBR溶度参数值的影响,结果表明,该预测模型可以合理有效的选择第叁单体的种类、极性以及用量,为设计叁元HNBR分子结构提供了理论依据。利用软件模拟计算了叁元HNBR的叁维溶度参数值,并借助Flory-Rehner关系式以及Flory-Huggins相互作用参数建立了叁元HNBR溶胀性能的预测模型。结果表明,该预测模型可以定量的计算叁元HNBR在溶剂中的溶胀比,且q的预测值随着HNBR与溶剂之间能量差(Ra)的增大而减小,呈现反S型曲线,与实验测定值的关系曲线一致。结合叁元HNBR溶度参数的预测模型和溶胀性能的预测模型设计叁元HNBR的分子结构,使其兼备优异的耐油性以及低温柔顺性,从而为叁元HNBR新胶种的开发提供了有价值的参考依据。利用溶胀法研究了HNBR(ACN 39wt%)在二元混合溶剂体系中的溶胀行为,并计算了两者之间的能量差(Ra),结果显示,在非极性-非极性二元混合溶剂中,HNBR的溶胀比(qm)随混合溶剂的组成呈现出良好的线性关系;在非极性-极性二元混合溶剂以及极性-极性二元混合溶剂中,HNBR的qm值随组分的变化呈现出非线性关系,混合溶剂对HNBR的共溶剂效应(Δq)与溶剂种类、组成有关,且Δq随混合溶剂组成的变化可能会出现最大值或最小值。HNBR在混合溶剂中的qm值可以用同一个qm~Ra曲线进行定性描述。
韩珩[10]2014年在《丁腈橡胶表面化学改性及其摩擦学和耐油性能研究》文中研究指明螺杆泵采油技术作为一种新型的采油方式，同其他采油方式相比具有独特的优点，尤其适合应用于原油粘度比较高、含砂和含气量较大的油井，具有同比采油量能耗低、结构简单、占地面积小、采油效率高等特点，在国内外得到广泛应用且呈明显上升趋势。油田井下工况极端复杂，恶劣的工作环境使得螺杆泵橡胶定子磨损严重，使用寿命相比其他关键部件较短。因此橡胶定子性能的提高是延长螺杆泵使用寿命的关键技术之一。目前常用的定子材料为丁腈橡胶（NBR），由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成，具有优良的耐磨、耐油、耐热和耐腐蚀性，而且价格便宜。目前国内较多油田已进入叁次采油阶段，开采原油的难度不断加大，传统的丁腈橡胶材料难以满足生产需要，迫切需要开发新的橡胶定子材料或者对传统丁腈橡胶材料进行改性以提高其性能。很多情况下，橡胶材料是通过其表面来参与工作的，橡胶的磨损和腐蚀也都是先从表面发生，提高橡胶表面性能而不整体改善材质，可显着节约成本，提高经济效益。橡胶表面改性是在不改变橡胶基材性质的基础上通过改变橡胶的表面性质来提高某些特定的性能。本文以提高丁腈橡胶耐磨、耐油性能为目的，采用卤化（氟化、溴化、碘化）、磺化、混合氧化法对丁腈橡胶表面进行改性，设计了相关改性配方，研制了橡胶表面氟化改性实验装置。通过大量试验系统地研究了各改性剂成分的种类和用量以及改性时间对丁腈橡胶表面形貌、硬度、力学等性能的影响。通过对改性试样进行各种工况下的摩擦磨损和原油溶胀试验，研究橡胶表面性能与耐磨、耐油性能之间的关系，以及载荷、转速、工作介质、温度等因素对橡胶摩擦性能的影响。借助现代测试技术分析了丁腈橡胶改性前后表面的能谱和红外光谱，探究改性丁腈橡胶减摩、降磨的作用机理，以及发生在表面改性、摩擦磨损过程中的摩擦化学反应及其对橡胶摩擦行为的影响，探索丁腈橡胶材料在各种实际工况中的摩擦磨损机制，为开发性能优良的丁腈橡胶材料提供实验数据和理论基础。为了综合评价改性方法的好坏，构建了丁腈橡胶表面改性方法评价体系，利用此评价体系进行了不同改性方法之间横向比较和同一种改性方法不同配比之间纵向比较，客观、科学地反应丁腈橡胶各种表面改性方法的改性效果及其适用范围，使其在生产中针对不同的工况得到具体切实的应用。
参考文献：
[1]. 高性能氢化丁腈橡胶密封材料的制备及性能研究[D]. 周阳. 北京化工大学. 2015
[2]. 环氧化氢化丁腈橡胶的制备及其应用研究[D]. 董建军. 北京化工大学. 2017
[3]. 高性能氢化丁腈橡胶复合材料的加工与性能[D]. 武守鹏. 青岛科技大学. 2014
[4]. 不同氢化度氢化丁腈橡胶结构性能分析及氯丁橡胶热氧老化性能研究[D]. 胡涛. 北京化工大学. 2013
[5]. 氢化丁腈橡胶的制备与改性应用[D]. 苏琳. 北京化工大学. 2015
[6]. 氢化丁腈橡胶的性能和改性[D]. 张东恒. 北京化工大学. 2002
[7]. 丁腈橡胶加氢磁性催化剂的制备及应用[D]. 姚含波. 安徽大学. 2018
[8]. NaH/Et_3SiCl体系对丁腈橡胶和天然橡胶的化学改性[D]. 刘顺凯. 青岛科技大学. 2016
[9]. 氢化丁腈橡胶（HNBR）分子结构设计及其溶胀行为的研究[D]. 刘广永. 青岛科技大学. 2016
[10]. 丁腈橡胶表面化学改性及其摩擦学和耐油性能研究[D]. 韩珩. 沈阳工业大学. 2014
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