从NBR到XNBR：丁腈橡胶的结构、制备与应用全解析
从NBR到XNBR：丁腈橡胶的结构、制备与应用全解析
丁腈橡胶是一种广泛应用于汽车、航空、医疗等领域的合成橡胶，具有耐油、耐化学物质的优异性能。本文将详细介绍丁腈橡胶的化学结构、生产过程、应用领域及其改性版本羧化丁腈橡胶。
丁腈橡胶
丁腈橡胶，是一种合成橡胶，由丙烯腈（ACN）和丁二烯衍生而成。其商标名称包括Perbunan、Nipol、Krynac和Europrene。这种橡胶具有耐油、燃料和其他化学物质的独特性能。
丁腈橡胶在汽车和航空工业中用于制造燃油和机油处理软管、密封件、索环和自密封式燃油箱。在核工业中用于制造防护手套。丁腈橡胶在-40至108°C（-40至226°F）的高温下的稳定性使其成为航空应用的理想材料。丁腈橡胶还用于生产模制品、鞋类、粘合剂、密封胶、海绵、膨胀泡沫和地板垫。
其弹性使丁腈橡胶成为用于一次性实验室、清洁和检查手套的有用材料。丁腈橡胶比天然橡胶更耐油和酸，并具有优异的强度，但挠性较差。因此，丁腈手套比天然橡胶手套更耐穿刺，特别是当天然橡胶手套因暴露于化学药品或臭氧而降解时。丁腈橡胶引发过敏反应的可能性也比天然橡胶低。
丁腈橡胶的生产
在丁腈橡胶的生产过程中，需要将乳化剂（如肥皂）、丙烯腈、各种丁二烯单体（包括1,3-丁二烯、1,2-丁二烯）、产生自由基的活化剂和催化剂添加到聚合容器中。水作为容器内的反应介质。将罐加热到30-40°C，以促进聚合反应并促进聚合物中支链的形成。由于丁腈橡胶的生产涉及几种能够传播反应的单体，因此每种聚合物的组成可能会有所不同，具体取决于添加到聚合罐中的每种单体的浓度和罐中的条件。在整个聚合物中发现的一个重复单元可能不存在。因此，通用聚合物也没有IUPAC名称。
通常允许单体反应5到12小时。在加入“速止”剂（例如二甲基二硫代氨基甲酸酯和二乙基羟胺）与剩余的自由基反应之前，使聚合反应进行到约70％的转化率。一旦生成的胶乳“终止”，未反应的单体将通过浆液汽提塔中的蒸汽除去。未反应单体的回收率接近100％。单体回收后，胶乳通过一系列过滤器除去多余的固体，然后送入混合罐，在其中用抗氧化剂稳定。用硝酸钙、硫酸铝使所得的聚合物胶乳凝结。以及铝罐中的其他凝结剂。然后将凝结的物质洗涤并干燥成面包屑橡胶。
冷丁腈橡胶的生产过程与热丁腈橡胶的过程非常相似。聚合罐被加热到5-15°C，而不是30-40°C。在较低温度条件下，聚合物上会形成较少的支链（支链的数量将冷NBR与热NBR区别开来）。
丁腈橡胶的应用
丁腈橡胶的用途包括一次性非乳胶手套、汽车传动带、软管、O形圈、垫圈、油封、V型带、合成皮革、打印机的模板辊和电缆护套；丁腈橡胶胶乳也可用于制备粘合剂和用作颜料粘合剂。
与用于摄入的聚合物不同，在化学组成/结构上的微小不一致会对身体产生显着影响，而丁腈橡胶的一般特性对组成不敏感。生产过程本身并不过分复杂；聚合、单体回收和混凝过程需要一些添加剂和设备，但它们是大多数橡胶生产中的典型特征。所需的设备简单易行。
羧化丁腈橡胶（XNBR）
丁腈橡胶的替代版本是羧化丁腈橡胶（XNBR）。XNBR是丁二烯、丙烯腈和丙烯酸的三元共聚物。丙烯酸的存在引入了羧酸基团（RCO2 H）。这些基团允许通过添加锌（Zn 2+）添加剂进行交联。除了这些离子交联以外，还应用了传统的硫磺硫化。羧基的含量为10％或更少。