随着汽车工业的发展,对汽车燃料和润滑系统以及发动机所用的密封材料如橡胶的耐热、耐油、耐各种化学品腐蚀等性能提出了苛刻的要求。丁腈橡胶只能在120℃以下长期使用,而且耐臭氧、耐候和耐辐射性能满足不了汽车发动机的密封要求,氟橡胶价格昂贵、工艺性较差,丙烯酸酯橡胶虽然耐热性高,但工艺性能差。氢化丁腈橡胶有良好性价比和加工性能,而且其耐热性可以满足这种新的需要。氢化丁腈橡胶是将丁橡胶中不饱和双键经催化加氢而制成,其反应如下:
丁腈橡胶氢化后,主链成为饱和结构但保留了腈基,这使得HNBR保持了优良的耐油性,同时具有优良的耐热性、耐候性和化学稳定性,保留的少量的不饱和双键可参与硫化交联,并改善硫化胶的压缩长久变形。 HNBR在油田领域中,还有许多其它应用。石油密封赞南氢化丁晴
石油天然气领域
对橡胶密封件而言,石油钻探中油井的井下密封一定是**困难、**苛刻的环境,而且随钻探向深井、超深井发展(海上油气开采已经实现了3000m以上的深海作业,陆地钻井深度将超过1.2万米),井下密封件必须适应更苛刻复杂的工况环境,所用橡胶密封材料的性能较通常情况下要高得多。油气井下工况环境溶性高压气体一段时间,如压力突然失去,可溶性气体就会在体内迅速膨胀,往往可能出现难以预料的情况,比如存在突然降压的危险,井下工作压力大,所有弹性体密封件均存在该危险,弹性体中极易出现气泡,橡胶制品接触可成大气泡,发生,这些事先难以估料的情况,将导致因更换密封件而使油井停止运转所造成的损失费用极高,每天产量损失可达上百万美元。因此要寻求**度、回复性好、适应性更佳的橡胶材料来提高密封性能。大量的实际工程应用经验告诉我们,HNBR已用于制造钻头保护器,井口密封、油塞泵密封、开口防护器、泵定子保护器以及为海上钻井平台上配套的软管等橡胶制品,获得了良好的效果,在这种高低温、高压、高含硫石油、含硫化氢等强腐蚀介质以及防腐剂、各类添加剂的钻井液中介质中,HNBR的性能是****的,未来HNBR在石油天然气领域将大有作为。 HNBR油田扶振器HNBR的制备技术有三种:NBR溶液催化加氢、NBR乳液催化加氢和乙烯-丙烯腈共聚法。
赞南科技(上海)有限公司(Zannan Scitech Co.,Ltd.),发挥自身在催化剂制备方面的专业技术优势,通过自主研发的新型***催化剂--“詹氏催化剂”系列产品,开展了大量的基础研究工作,成功解决了工业化生产中的催化加氢活性和选择性、催化剂回收、产品后处理等关键技术问题,在 2012 年底,詹博特®氢化丁腈橡胶(Zhanber ® HNBR)国产化成功,并于 2013 年实现了稳定连续生产,2014年形成了0.2万吨/年的产能,产品很快进入国内外市场,打破了中国无法自主生产氢化丁腈橡胶的局面,创造了我国特种橡胶制备技术的新纪元。未来几年,将根据产品的应用发展和市场布局的需要,将会考虑扩产扩能,增强企业在本行业的**竞争力。
另外,根据公开的文献资料报道,国内公司也有计划开展HNBR生产技术的开发,但目前尚未形成产能,产品没有正式上市。
33、加工性及粘合性:HNBR的加工性能优于FKM,与普通NBR相似,可以填充较多的填料。采用硫黄硫化的HNBR胶料,其粘合性能比过氧化物硫化要高得多,原因是胶料中的硫易与纤维或金属材料起化学反应。HNBR与纤维粘合一般采用HNBR胶乳,常规的浸胶处理粘合效果不好,由于HNBR胶乳与HNBR母胶完全相容,当交联剂扩散到界面上后,与母胶产生硫化反应,形成化学结合。由不同的胶乳对芳纶与涤纶粘合的对比试验可以看到,采用HNBR胶乳处理的芳纶与涤纶的粘合性能比用其它胶乳效果好。通过对HNBR进行化学改性如引入恶唑啉(oxazo-line)官能团,能使HNBR与玻璃纤维的粘合力提高41%。随腈基含量的增加,HNBR在油中浸泡的体积变化减小,但低温性能有所损失。氢化度大的HNBR耐老性和耐磨性好,但压缩长久变形增大,氢化度小的HNBR则具有较高的强度、较好的动态性能和低温性能。氢化丁腈橡胶耐热性能,耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的抗耐性),耐臭氧性能,压缩变形性能。
高温下的耐油性和耐老化性能:丁腈橡胶氢化后**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,结果如图1、图2所示,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*为106℃和101℃
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℃下的压缩长久变形性能不同程度地优于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。 增塑体系:HNBR常用于高温,燃油及其它苛刻环境中,要求所用的增塑剂必须是难挥发,耐抽出。ZN35153赞南客户至上
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。石油密封赞南氢化丁晴
其他氢化丁腈应用领域:
① 空调、制冷行业:HNBR具有优异的耐新型制冷剂性能,所以被用于汽车、火车、飞机等交通工具和建筑用空调的胶管和密封制品,同时还用于工业制冷设备的橡胶配件。
② 油田开采输送行业:近年来,油气井深度越来越大,井下环境和温度条件日益苛刻,要求橡胶制品必须耐受高温、高压以及硫化氢、甲烷、酸、蒸汽等的考验。HNBR被***用作石油开采橡胶制品,例如油井封隔器胶筒、超深井用潜油泵电缆护套、防喷器、定向采油用锭子电机、海洋石油钻井平台配套软管等、密封垫、衬垫、“O”形圈类、油气井用防暴器、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。
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