[发明专利]丁腈橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种丁腈橡胶及其制备方法和应用，该制备方法包括：将含有丁二烯、丙烯腈、反应性防老剂N‑(4‑(苯胺基)苯基)甲基丙烯酰胺和部分分子量调节剂的原料体系进行聚合反应；当反应转化率达到55‑60％时，加入剩余部分分子量调节剂；当反应转化率达到80‑85％时，终止反应，得到丁腈橡胶。采用本发明的制备方法，所得丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为27‑29％，门尼粘度ML₍₁₊₄₎^100℃范围为40‑60，该丁腈橡胶具有良好的加工性能和优异的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，特别涉及一种丁腈橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

丁腈橡胶(NBR)又称丁二烯-丙烯腈橡胶，是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的一类橡胶产品，其属于通用性材料，被广泛应用于石油和汽车等工业领域。

随着工业发展，对NBR的性能要求也越来越高，尤其是诸如“O”型圈、油封等耐油密封件类橡胶制品领域，通常对NBR的拉伸强度、扯断伸长率等力学性能以及耐高温性等性能均有特定的要求，例如，该类密封件类橡胶制品的应用环境(一般是热油或热空气中使用)的温度通常高达130-150℃，而传统NBR的使用温度上限大部分为120℃，不能满足工业长期使用要求。研究表明，NBR中，结合丙烯腈含量的增加，可以在一定程度上提高其耐高温性能，然而，结合丙烯腈含量的增加易造成NBR硫化胶弹性、抗压缩永久性等性能变差，使得老化过程性能保持率较低，因此，传统NBR不能兼顾其耐高温性能和拉伸强度/扯断伸长率等力学性能，使用寿命有限。

目前的一些方案中通常是通过加入抗氧化剂的方式来延缓或抑制NBR被氧化的过程，以阻止其老化，提高其使用过程中的力学等性能的保持率，然而，加入的抗氧化剂高温环境下易于被抽出，从而造成对NBR物理防护和化学防护的失效。

反应性防老剂(或称聚合型防老剂)兼具防老化和聚合功能，其参与聚合物的制备时，能够于单体聚合过程中进入二烯类聚合物的主链成为聚合物产品的一部分，因此，引入反应性防老剂能够在一定程度上提高聚合物的稳定性，相对抗氧化剂，该防老剂不易因热油等高温环境而被抽出，使得聚合物产品具有更长的使用寿命。

常见的反应性防老剂主要有胺类或酚类化合物，例如，美国专利文献US3767628公开了反应性防老剂N-(4-(苯胺基)苯基)马来酰亚胺，US3956298和US4066616公开了N-[2-羟基-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙基]马来酰亚胺反应性防老剂，加拿大专利文献677494公开了反应性防老剂2，6-二-叔丁基-4-(N-马来酰亚胺甲基)苯酚等。虽然已有公开反应性防老剂参与丁腈橡胶等聚合物的合成，然而目前大部分丁腈橡胶的制备过程复杂，且丁腈橡胶的加工性能较差，同时其拉伸强度、扯断伸长率等力学性能以及耐高温性能亦有待进一步提高。

因此，优化丁腈橡胶合成工艺，提高丁腈橡胶的加工性能，同时使其具有良好的耐高温性能、拉伸强度及扯断伸长率等性能，是本领域技术人员所面临的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种丁腈橡胶的制备方法，该方法能够制得兼具良好的拉伸强度、扯断伸长率等力学性能以及耐高温性能、易加工性能的丁腈橡胶产品，可有效克服现有技术所存在的缺陷。

本发明还提供一种丁腈橡胶，该丁腈橡胶兼具良好拉伸强度、扯断伸长率等力学性能以及耐高温性能、易加工性能等优良品质，尤其可适用于作为耐高温密封件材料。

本发明还提供一种上述丁腈橡胶在耐高温密封件方面的应用，可以提高密封件的耐高温和密封性能。

本发明的一方面，提供一种丁腈橡胶的制备方法，包括：

将含有丁二烯、丙烯腈、反应性防老剂和部分分子量调节剂的原料体系进行聚合反应；当反应转化率达到55-60％时，加入剩余部分分子量调节剂；当反应转化率达到80-85％时，终止反应，得到丁腈橡胶。