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氢化丁腈橡胶（HNBR）是通过对丁腈橡胶分子链上不饱和碳碳双键进行选择性加氢而得到的特种橡胶材料，具有较高的力学强度以及优异的耐油性能、耐热性能、耐臭氧性能、耐压缩永久变形性能和耐磨耗性能，是综合性能极为出色的橡胶材料之一，被广泛应用于汽车、油田、锂电、航空航天、军工等领域。HNBR的耐高温范围为130～180℃，耐寒范围为-55～-38℃，机械性能优良，与其它聚合物相比更能满足汽车工业等高端领域的严苛要求。HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产，商品名为Therban。 HNBR与NBR的本质区别在于分子主链上碳碳双键（C=C）的含量。通过选择性加氢反应，HNBR分子链中不饱和双键被显著减少甚至完全消除，在保持NBR耐油、耐磨等性能的同时，获得了优异的耐热氧老化、耐臭氧及耐化学介质性能。按照氢化程度的不同，HNBR可分为高饱和度牌号（残留双键含量极低，氢化度>99%）和中低饱和度牌号（氢化度约90%～98%），不同饱和度对应不同的硫化方式选择与应用场景。 HNBR的关键性能参数主要包括丙烯腈（ACN）含量、氢化度、门尼粘度、力学性能及耐介质性能等。 （1）丙烯腈含量：直接影响HNBR的耐油性与耐低温性。随着ACN含量的增大，HNBR硫化胶的拉伸强度和撕裂强度增大，但在油介质浸泡和热空气老化后的压缩永久变形增大，玻璃化温度（T_g）和低温回缩温度（TR10）升高，耐低温性能变差。一般而言，ACN含量低的牌号耐低温性能更优，但耐油性相应下降；ACN含量高的牌号耐油性和强度更好，但低温性能受限。 （2）氢化度 ：碘值是衡量HNBR氢化程度的重要指标，碘值越低表示残留双键越少，氢化度越高。高氢化度牌号（碘值≤10 mg/100mg）具有更优的耐热氧老化和耐臭氧性能，适合高温苛刻工况；中低氢化度牌号（碘值10～28 mg/100mg）可用硫黄硫化体系，加工灵活性更高。 （3）门尼粘度：影响胶料的加工性能和填料分散效果。门尼粘度高的牌号强度较高但对加工设备要求更高，混炼时生热大；门尼粘度低的牌号加工流动性好，适合注射成型工艺。 目前全球HNBR市场主要由日本瑞翁（Zeon）、德国阿朗新科/朗盛（ARLANXEO/LANXESS）以及中国赞南科技等企业主导。各厂商均建立了较为完善的牌号体系，服务于不同应用场景。 根据橡胶制品性能的不同要求，HNBR牌号的选用如下： （1）高温长寿命密封制品（如发动机油封、高温液压密封件）：优先选用高氢化度牌号（氢化度99%）和高ACN含量的牌号（34%～44%），配合过氧化物硫化体系以确保较低的压缩永久变形和耐热老化性能。 ( RT88 耐热抗硫化还原剂，硫化引入了碳硫杂键，键能比多硫键和双硫键更大，更稳定，它兼具热稳定性，同时具有热态动态性能; HT01 耐热防老剂，一种特种的过氧化物高效阻副防污染防老剂体系，可以把氢化丁腈耐高温度推高 10 度到 20 度) （2）汽车传动带/同步带：需兼顾耐热性、动态疲劳性和加工性。推荐ACN含量约34%～36%、中低氢化度牌号，这类牌号硫黄硫化和过氧化物硫化均可适应，加工窗口宽。 （3）低温工况密封制品：优选低ACN含量牌号（ACN≤30%）。研究表明，采用低温牌号HNBR配合适当增塑剂（如：Sanepar756）可拓宽胶料使用温度范围，显著改善低温回缩性能。 （4）油田钻井/井下密封件：要求优异的耐H₂S/CO₂酸性介质和耐高温高压性能，推荐高氢化度牌号（氢化度99%）与过氧化物硫化体系配合。 HNBR的配方设计， 1，炭黑是HNBR最常用的补强剂。研究表明，氢化丁腈橡胶的物性平衡对炭黑粒径和结构高度敏感。一般槽法炭黑用量为50份，高耐磨炉黑用量为50～60份，半补强炉黑用量为60～100份。在补强效果方面，粒径越小，拉伸强度越大，但生热和回弹性下降；结构越高，定伸应力越大，但伸长率和屈挠疲劳寿命下降。在HNBR配方设计中，常采用粒径适中（N330）和高结构（N550/N774）炭黑并用，以实现补强与加工性的平衡。研究表明，在N550用量不变的情况下，白炭黑的加入能显著提高HNBR硫化胶的定伸应力和硬度，并改善耐热空气老化性能。气相法白炭黑与炭黑的复合补强体系可在保持力学强度的前提下降低动态生热，且白炭黑可显著改善胶料的抗撕裂性能和粘合性能。需要注意的是，白炭黑需配合硅烷偶联剂使用以改善其与HNBR基体的相容性。 2，碘值较高（残留双键较多）的HNBR牌号可采用硫黄硫化体系。该体系成本较低，交联网络柔顺性较好，撕裂强度和动态疲劳性能优异，适用于中低饱和度的HNBR牌号以及NBR/HNBR并用胶体系。然而，硫黄硫化体系在高温下的稳定性较差，在150℃以上长期使用容易出现交联网络降解，因此不适合高温工况。此外，硫黄硫化可能出现喷霜现象，需通过控制硫黄用量和促进剂配比来加以抑制。 3，过氧化物硫化是HNBR应用的主流硫化方式，尤其对于高氢化度牌号几乎成为唯一选择。常用的过氧化物包括DCP、BIPB以及双-2,5等。研究表明，DCP体系硫化速度最快，适合追求生产效率的产品；BIPB体系力学性能最优，耐热氧老化能力最好；双-2,5体系焦烧时间最长，工艺加工性好，产品拉断伸长率最高。 4，NBR/HNBR并用体系，对于性能要求介于NBR与纯HNBR之间且需兼顾成本的制品，可采用NBR/HNBR并用胶体系。研究表明，过氧化二异丙苯/三烯丙基异氰脲酸酯硫化体系的胶料t₁₀较长，加工安全性、物理性能、耐热老化性能和耐介质性能较好，压缩永久变形较小；硫化剂DTDM/TMTD/CZ硫化体系的胶料t₁₀较短，撕裂强度较高；硫黄/DCP/TMTD/CZ硫化体系的胶料t₉₀较短，硫化速度快，100%定伸应力和拉伸强度较高。通过控制并用比和优选硫化体系，可在较低成本下获得满足工况要求的综合性能。 上海善贞作为橡胶原辅材料的开发与制造商，能为HNBR配方开发提供合适的材料，并且我们混炼胶工厂可以提供优质的定制化混炼胶，公司致力于国内外橡胶制品企业，提供高质量的HNBR混炼胶及整体解决方案。
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发表于 2026-6-11 15:18:40