摘要

研究高温下不同炭黑用量的氢化丁腈橡胶（

HNBR

）的回弹值、邵尔

A

型硬度、拉伸强度、拉伸应力松弛性能和动态力学性能等，分析温度对橡胶分子链段和物理交联网络等微观运动和微观结构的影响。结果表明：随着温度从

25℃

升高至

150℃

，不同炭黑用量的

HNBR

硫化胶的邵尔

A

型硬度和拉伸强度逐渐减小，回弹值先增大后减小，应力松弛速率增大，应变扫描前后储能模量之差减小；炭黑用量越大，高温下

HNBR

硫化胶的拉伸强度保持率越大，应力松弛的平衡应力占比越小；温度升高会破坏炭黑补强

HNBR

硫化胶的填料网络结构，导致结合胶含量减少，

HN

BR

硫化胶高温下的力学性能下降。

关键词：氢化丁腈橡胶；炭黑；高温；

力学性能；结合胶；填料网络结构

氢化丁腈橡胶（

HNBR

）是对丁腈橡胶（

NBR

）主链双键进行加氢处理而得到的一种高性能特种橡胶。与

NBR

相比，

HNBR

除耐候性能和化学稳定性得以改善外，还兼具大部分耐油橡胶所不具备的较高的强度，尤为突出的是其耐高温性能有较大提高，可在更为苛刻的环境中使用。

近年来针对

HNBR

在高温下的力学性能做了一些研究。李志才等研究了不同硫化体系对

HNBR

硫化胶高温拉伸性能的影响，发现与硫黄和硫黄给予体硫化体系相比，过氧化

物硫化体系硫化的

HNBR

硫化胶的高温拉伸性能更优。常宪增等研究了芳纶短切纤维和硫化体系对封隔器用

HNBR

胶料常温和高温力学性能的影响，发现加入

L

取向的芳纶短切纤维能够提高封隔器用

HNBR

硫化胶在常温和高温下的拉伸应力。然而，关于温度对

HNBR

高温力学性能的影响机理尚不明确。

本工作通过研究高温下

HNBR

硫化胶的物理性能变化规律来探索温度对橡胶分子链段运动、分子链缠结、物理交联网络等微观运动和微观结构的影响，以期为高温环境用

HNBR

硫化胶的性能预测提供参考。

1 

实验

 1.1 

原材料

HNBR

，牌号

Ze

tpol2020

，丙烯腈质量分数为

0.36

，氢化度为

90%

，日本瑞翁公司产品；炭黑

N330

，美国卡博特公司产品；其他原材料均为市售品。

1.2

　试验配方

HNBR

100

，氧化锌　

5

，硬脂酸　

1

，防老剂

4020

1

，硫黄　

2

，硫化剂

DCP

0.5

，促进剂

CBS

1

，炭黑

N330

　变量。

 1.3

　主要设备和仪器

1.4

　试样制备

在开炼机上先将

HNBR

薄通

7—9

次，待其均匀包辊后依次加入氧化锌、硬脂酸和防老剂，混炼均匀后分

3—5

次加入炭黑

N330

，最后加入硫化剂和促进剂等，混炼均匀后薄通

8

次，将辊距调为

2m

m

，下片。

称取约

6.0g

混炼胶，使用无转子硫化仪确定

t90

。混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为

170℃/10 MPa×t90

（回弹值测试样的硫化时间为

t90

＋

2 min

），硫化胶片室温下停放

16h

后裁样。

5

　测试分析

（

1

）回弹值。将直径

29mm

、厚度

12.5 mm

的圆盘状试样置于烘箱内恒温

15 min

，使试样内外均达到测试温度，取出后立即夹持在冲击弹性试验机上，按照

GB/T 1681—2009

进行回弹值测试。

02

邵尔

A

型硬度。将试样置于烘箱内恒温

10min

，使试样内外均达到测试温度，取出后

立即按照

GB/T531.1—2008

进行邵尔

A

型硬度测试。

03

拉伸力学性能。将试样（

2

型哑铃形试样）置于高低温伺服控制拉力试验机的恒温箱内恒温

10min

，使试样内外均达到测试温度，然后按照

GB/T 528—2009

测试拉伸应力

-

应变曲线，拉伸速率为

500mm/min

，测试温度分别为

25

，

50

，

100

，

1....