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一、氫化丁腈橡膠
氫化丁腈橡膠（hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber 簡稱HNBR）是通過氫化丁腈橡膠主鏈上所含的不飽和雙鍵而制得，又稱為高飽和度丁腈橡膠。由于HNBR具有合理的分子結(jié)構(gòu)，因此不僅繼承了NBR的耐油、耐磨等性能，而且還具有更優(yōu)異的耐熱、耐氧化、耐臭氧、耐化學品性能，可以與氟橡膠相媲美，在許多方面可取代氟橡膠、CR、NBR等特種橡膠。從1984年開始，德國Bayer、日本Zeon、加拿大Polysar等公司相繼投產(chǎn)HNBR，目前各廠家均有多種牌號的產(chǎn)品。但是由于工業(yè)生產(chǎn)HNBR的方法仍存在諸如流程長、成本高等缺點，因而科研工作者仍在不斷探索更好的HNBR制備方法。
1、結(jié)構(gòu)與性能
HNBR分子中的丙烯腈基賦于它具有優(yōu)良的耐油性、耐藥品性；丁二烯鏈氫化為乙烯及其異構(gòu)型鏈，賦于它優(yōu)良的耐熱性、耐候性、化學穩(wěn)定性，同時飽和乙烯鏈段拉伸結(jié)晶使HNBR具有優(yōu)異的機械性能；HNBR中殘留的少量不飽和雙鍵，是硫磺硫化或過氧化物硫化的交聯(lián)點，而且少量的雙鍵也改善了它的耐寒性和壓縮永久變形?，F(xiàn)已商品化的HNBR的丙烯腈含量約為18%～50%，氫化率為80%～99%，此外，改善了耐寒性的新品級和在HNBR中添加甲基丙烯酸鋅進一步提高了機械強度的品級，以及與PVC共混改善了耐臭氧性的品級等進一步擴大了HNBR的使用范圍。
（1）耐油性：HNBR由于不飽和雙鍵被選擇氫化，而丙烯腈基不變，因此仍保留了NBR的高耐油性。丙烯腈質(zhì)量分數(shù)越高，耐油性越好。
（2）耐熱性和耐老化性能:由于HNBR中的雙鍵含量非常低，因此HNBR具有優(yōu)異的耐熱性和耐老化性能。高飽和HNBR的氧化穩(wěn)定性比NBR高1000倍，在氮氣和空氣中的熱降解溫度隨氫化度的提高而提高，大約比NBR高30℃～40℃。Hashimoto研究表明，硫磺硫化的Zetpol1020在與含丙烯腈相近的NBR使用壽命相同的情況下，使用溫度高20℃；過氧化物硫化的Zetpol可在160℃的空氣環(huán)境中連續(xù)使用1000h以上。氫化率90%的HNBR，耐熱性介于NBR和丙烯酸酯橡膠之間，而氫化率近100%的HNBR的耐熱性能高于丙烯酸酯橡膠。
（3）物理機械性能:HNBR中飽和乙烯鏈段拉伸結(jié)晶使之具有優(yōu)異的機械性能，丙烯腈相同含量而碘值不同的兩種HNBR和NBR的純膠的應(yīng)力在高伸長率時，HNBR的碘值越小，其拉伸應(yīng)力越高。HNBR硫化膠的拉伸強度一般可達30MPa，高于FKM、NBR、CSM等橡膠，ZSC則高達50MPa以上。150℃下HNBR的壓縮永久變形性能優(yōu)于FKM和氟碳彈性體(TFE/P)，NBR則完全不能在150℃下工作。此外，HNBR還具有優(yōu)異的耐磨性。HNBR與NBR、FKM在150℃石油介質(zhì)中的磨損試驗表明，前者的耐磨性能分別為后兩者的2～3倍和3～4倍。
（4）耐化學介質(zhì)和耐臭氧性能:HNBR具有高溫下耐酸、堿、鹽、氟碳化合物以及含各種強腐蝕性添加劑的潤滑油和燃料油的化學穩(wěn)定性能。在模擬油田深井開采所遇到的酸性液/氣介質(zhì)環(huán)境中，其中氣相為：5%H2S，20%CO2，75%CH4；液相為：95%柴油，4%水，1%緩蝕劑。FKM、TFE/P、NBR不能經(jīng)受高溫下酸性液/氣兩相介質(zhì)腐蝕作用，而HNBR表現(xiàn)出油田應(yīng)用的最佳性能。此外，HNBR在靜態(tài)和動態(tài)耐臭氧性能測試環(huán)境下工作1000h，并未出現(xiàn)臭氧裂紋，顯示出優(yōu)異的耐臭氧老化性能。
（5）耐寒性:HNBR比NBR的脆性溫度低7℃～10℃。HNBR丙烯腈含量越高，玻璃化溫度（Tg）越高，耐寒性變差。氫化率對Tg也有影響，當丙烯腈質(zhì)量分數(shù)低于34%時，Tg達極小值后會隨著聚合物中發(fā)生氫化反應(yīng)反而上升。當丙烯腈含量高于34%時，隨著氫化率提高，Tg降低不明顯。在丙烯腈質(zhì)量低于34%時，隨著氫化率提高，低溫彈性回復(fù)試驗TR10值大幅度上升。如果丙烯腈質(zhì)量分數(shù)超過40%，隨著氫化率提高，TR10值變化幅度較小。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于HNBR的聚乙烯鏈段發(fā)生結(jié)晶。HNBR中剩余雙鍵可以有效地阻止其它鏈節(jié)近距離調(diào)整，含有側(cè)掛CN基的丙烯腈基團也能阻止分子鏈的緊密堆砌。腈基含量越低，聚合物的飽和度越高，鏈的屈撓性就越小，因為鏈可以緊密堆砌。利用三聚物工藝在聚合物中引入含大側(cè)基的第三單體可干擾乙烯鏈的堆砌，從而改善彈性體的低溫屈撓性，抑制低溫硬化過程，但是由于同時抑制了應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶，所以也顯示出低的力學性能。為了改善HNBR的低溫性能，同時減少對其他性能的影響，除了使用新的聚合技術(shù)防止形成乙烯長鏈以外，低溫柔韌性還可通過準確地控制分子結(jié)構(gòu)和相對分子質(zhì)量，擴大低溫柔韌性的范圍。新型低溫牌號HNBR的低溫性能提高了5℃，而且老化后的機械性能保持率，壓縮永久變形和體積膨脹率也有所改善。
（6）粘合性:采用硫磺硫化的HNBR膠料，由于硫易與纖維或金屬材料起化學反應(yīng)，其粘合性能比過氧化物硫化的高。但如果采用常規(guī)的浸膠處理技術(shù)，還是達不到滿意的粘合效果。而且由于浸漬薄膜耐熱性較差，難以充分發(fā)揮HNBR優(yōu)異的耐熱性能。HNBR纖維粘合處理一般采用HNBR膠乳，當交聯(lián)劑擴散到界面上后，浸漬層和橡膠母膠發(fā)生交聯(lián)，形成化學粘合。采用HNBR膠乳處理的芳綸與滌綸的粘合性能比用其他膠乳好。通過對HNBR進行化學改性如引入噁唑啉的官能團，能使HNBR與玻璃纖維的粘合力提高41％。
2、加工
（1）塑煉與混煉：HNBR加工性能優(yōu)于FKM，與普通NBR相似。HNBR難以通過機械剪切力來降低門尼黏度，因此基本上不需要塑煉工序。通常使橡膠在窄輥距的冷輥上薄通約6～10次包輥后，按順序添加配合劑進行混煉。由于HNBR所含極性的丙烯腈基之間相互作用強，分子間具有較大的內(nèi)聚集力，混煉時生熱大，所以要避免出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象。
（2）擠出：HNBR的擠出性能基本上與NBR相同，但HNBR的挺性稍強，摩擦生熱也較大，必須使用冷卻效率高的擠出機。HNBR缺乏潤滑性，需要配入1～2份的精制石蠟和蠟等潤滑劑。
（3）硫化：用過氧化物硫化時，由于硫化速度慢，在短時間內(nèi)只進行一段硫化難以得到所要求的物性，所以多數(shù)還需在150℃～170℃下進行2h～4h的二段硫化，以進一步除去殘留的交聯(lián)劑和提高硫化膠物性。硫磺硫化體系的硫化速度比過氧化物硫化體系快，一般不進行二段硫化。
3、配合
（1）硫化體系：HNBR的硫化體系與NBR相似，可使用硫磺體系或過氧化物體系。但用硫磺硫化體系時因聚合物的主鏈中需含有雙鍵，所以當HNBR的殘余雙鍵（RDB）質(zhì)量分數(shù)小于1%時，只能采用過氧化物硫化，當RDB質(zhì)量分數(shù)小于5%時，即使進行硫磺硫化也難以獲得具有足夠橡膠彈性的制品。
①過氧化物硫化體系：采用過氧化物硫化時，HNBR的交聯(lián)程度隨著RDB含量的增加而增大，為了提高飽和度高HNBR的交聯(lián)密度，改善壓縮永久變形，需相應(yīng)增加過氧化物的用量，約為NBR的3～5倍。與采用硫磺硫化體系的HNBR相比，過氧化物硫化的HNBR耐熱性更好，壓縮永久變形更低。常用的過氧化物硫化劑包括：過氧化二異丙苯(DCP)、2,5-二甲基-2,5（二叔丁過氧基）己烷(BDPMH)等。此外，在過氧化物硫化體系中還常配以少量硫磺或間苯撐雙二馬來酰亞胺(HVA-2) 、三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC) 、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯( TMPT) 、乙烯基聚丁二烯等多官能度活性交聯(lián)助劑，可以提高交聯(lián)效率，顯著改善壓縮永久變形性能?？墒翘砑親VA-2、TMPT時膠料易焦燒，必須注意對加工溫度和成型溫度的控制。
②含硫化合物硫化體系：動態(tài)條件下使用的HNBR制品常采用硫磺硫化體系，例如同步帶、印刷輥覆蓋膠等。在動態(tài)應(yīng)用中，RDB含量越高，動態(tài)生熱越低，硫化速度加快，模量增大，壓縮永久變形降低，但耐熱、耐臭氧性能下降。采用有效硫化體系和硫載體硫化體系，可使HNBR在動態(tài)性能、壓縮永久變形、耐老化能方面獲得最佳的平衡。由S/TMTD/M 組成的有效硫化體系的焦燒安全性差，對注壓制品不利，而由TMTD/DTDM 組成的硫載體體系的高溫焦燒安全性較好。就反應(yīng)速度而言，硫載體硫化體系較為緩慢，而有效硫化體系較快，比較適合模壓制品。
③其它交聯(lián)體系：以二水合氯化亞錫(SnCl2?2H2O)作為交聯(lián)劑(硫化劑)，利用Sn2+ 與HNBR中腈基(-C≡N)氮原子上的孤對電子之間的配位化學反應(yīng)，形成以Sn2+ 為中心離子，HNBR為配體的高分子配合物，從而實現(xiàn)了HNBR的配位交聯(lián)。采用輻照誘導(dǎo)交聯(lián)法，將丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為43%的HNBR
抽真空并在氬或氧氣氛圍中調(diào)節(jié)后，用100MeV的電子束輻照。結(jié)果表明，交聯(lián)密度隨輻照劑量的增大而呈線性增加，輻照效果不受輻照環(huán)境和橡膠中殘余雙鍵含量的影響，所研究橡膠的輻照交聯(lián)效率都是2.5個交聯(lián)鍵/100eV。
（2）增強體系
①常規(guī)補強填料：HNBR與NBR相似，可以采用炭黑或礦物填料來提高膠料的性能。炭黑的補強效果依次為：高耐磨爐黑＞快壓出爐法炭黑＞半補強炭黑和噴霧炭黑，其中填充噴霧炭黑的膠料壓縮永久變形小。沉淀白炭黑通常能夠改善HNBR硫化膠的耐熱性能，但用量在25份或更多時，混煉膠會變得僵硬，黏度很高。采用滑石粉和白炭黑并用的方式，通?？梢栽诩庸ば阅芎臀锢硇阅苤g獲得平衡。
②不飽和羧酸鹽納米材料：Zeon公司開發(fā)了用ZnO/甲基丙烯酸（MMA）以3：4質(zhì)量比填充的超強HNBR材料－ZSC，拉伸強度可高達60MPa，并具有硬度、定伸應(yīng)力和撕裂強度高，能在低粘度下成型以及耐化學性能良好等特點，但壓縮永久變形有所增大。采用過氧化物硫化，ZnO/MMA發(fā)生聚合反應(yīng)，并部分與HNBR接枝和共交聯(lián)。電子顯微鏡下可以觀察到直徑為2nm的聚甲基丙烯酸酯的鋅鹽形成尺寸為20nm～30nm的離子簇，中間穿插有HNBR
鏈段，構(gòu)成一種新型高分子納米復(fù)合材料。用ZnO和MAA經(jīng)原位反應(yīng)合成了甲基丙烯酸鋅（ZDMA），當ZnO/MAA為0.8（質(zhì)量比），DCP用量為4份，ZDMA理論生成量為30份時，硫化膠的最大拉伸強度為47.1MPa，而扯斷伸長率保持在393%以上。ZDMA以微米級和納米級兩種分散形式存在于橡膠基體當中，ZDMA粒子在橡膠基體中的分散主要取決于彈性體的流變特性、極性和飽和度以及加工剪切力。用單丙烯基馬來酰胺酸（MAMA）與碳酸鋅原位生成丙烯基馬來酰胺酸鋅，過氧化物硫化補強HNBR，得到低粘度易于加工、交聯(lián)密度高、拉伸強度大的HNBR硫化膠。ZDMA補強的HNBR通常用于要求高強度和優(yōu)異動態(tài)性能的場合，如傳送帶、鋼鐵和造紙工業(yè)膠輥覆膠以及“井下”的應(yīng)用（如對機械韌性有苛刻要求的可控鉆頭密封件、防爆器和可膨脹裝置）。
③層狀硅酸鹽納米材料：與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比，插層和剝離的層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學性能和隔離等性能。采用十六烷基胺鹽、甲基-2-羥基季銨鹽改性蒙脫土與HNBR熔融復(fù)合制備的HNBR/蒙脫土納米材料，具有優(yōu)異的力學性能和動態(tài)機械性能。
（3）增塑劑：增塑劑可以降低HNBR硫化膠的玻璃化溫度，改善低溫性能和未硫化膠的加工性能。由于HNBR主要用于在各種燃油和腐蝕性介質(zhì)的惡劣環(huán)境中，工作溫度在-40℃～150℃，甚至更高，所選擇的增塑劑必須具有高沸點、耐抽出的性能。由于三辛基偏苯三酸酯（TOTM）和三異壬基偏苯三酸酯（TINTM）的分子量較高，使得硫化膠的耐熱性優(yōu)異，低溫性能也優(yōu)于聚酯類，耐水和乙醇抽出。而采用鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）和癸二酸二辛酯（DOS），硫化膠的耐熱性明顯不如前者。此外，硫醚增塑劑己二酸二(丁氧基乙氧基乙) 酯（Thiokol TP-95）、磷酸酯以及二烷基酯適用于高ACN含量的HNBR。
（4）熱穩(wěn)定劑：堿性填料能夠提高HNBR的耐熱性，如Carplex 1120能明顯提高HNBR耐熱溫度，在空氣中可達到188℃。Carplex能使Zetpol 2000L耐熱溫度提高10℃，而且不降低對液壓汽車流體的耐蝕性。MgO與穩(wěn)定劑Zetpol ZEL-80和Zetpol Z-75D復(fù)合能有效提高HNBR的耐熱、耐油等老化性能。使用新型HT熱穩(wěn)定劑可使HNBR的有效操作溫度提高約10℃或在操作溫度下的使用壽命可延長約2倍，改善HNBR制品的耐熱性能。
（5）防老劑：HNBR雖然是高飽和橡膠，但是加入適量的防老劑可提高膠料的抗熱老化性能。適用的防老劑包括巰基苯并噻唑鋅鹽（MBZ）、防老劑RD、防老劑ODA和防老劑445等。
4、應(yīng)用
HNBR最主要的特點是可在150℃（特殊牌號HNBR在165℃下）下長期使用，有極好的耐雙曲線齒輪油、汽車傳動液、含H2S原油、酸性汽油、胺類腐蝕抑制劑、滑油添加劑等液體的性能。HNBR機械強度高，在高溫下有良好的性能保持率，耐臭氧性和耐磨性優(yōu)良，在寬域溫度下良好的動態(tài)性能。因此，HNBR優(yōu)異的綜合性能使它特別適合于汽車、宇航、油田及其它工業(yè)制造部門要求的各種耐高溫耐油的高性能橡膠配件，如：①汽車工業(yè)：汽車同步帶、燃油膠管、動力轉(zhuǎn)向膠管和密封件、驅(qū)動皮帶附件、水泵密封件、發(fā)動機密封件、燃油膜片、油封。②石油工業(yè)：油田鉆井錠子、油田防噴器、油田密封件。③其它。包括空調(diào)系統(tǒng)耐新冷凍劑R134A的各種密封件、高性能造紙膠輥面膠、耐高溫熱油無鹵阻燃電纜護套、貯油罐浮頂密封件、高溫高壓散熱器密封件、筑路機械用橡膠件、覆帶墊、IC卡拋光膠板、雙層電容器用導(dǎo)電膠膜等。
二、丁腈橡膠概述
丁二烯-丙烯腈橡膠（acrylonitrile-butadiene rubber）是丁二烯與丙烯腈兩種單體經(jīng)乳液聚合而得的共聚物，簡稱丁腈橡膠（NBR）。NBR于1930年由德國Konrad和Thchunkur研制成功，1937年由德國I.G. Farben公司首先實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。NBR的丙烯腈含量為15%～53%，分為低腈、中腈、中高腈、高腈、極高腈五個等級。在市售商品中，丙烯腈含量在31%～37%的NBR占總NBR的40%，尤其是丙烯腈含量為33%的NBR居多數(shù)。
1、制備
制備HNBR的方法主要有三種：NBR溶液加氫法、NBR乳液加氫法和乙烯-丙烯腈共聚法。
（1）NBR溶液加氫法：NBR溶液加氫法是目前工業(yè)化采用的主要生產(chǎn)方法。溶液加氫法首先將NBR粉碎，溶于適宜溶劑，在高溫、高壓反應(yīng)器中，由貴金屬催化作用與氫氣反應(yīng)。氫化NBR時，催化劑只對二烯單元的雙鍵選擇性加氫還原成飽和鍵，并不氫化丙烯腈單元的側(cè)鏈腈基-C≡N。目前已開發(fā)的加氫催化劑有鈀（Pd）、銠（Rh）、釕（Ru）等第Ⅷ族貴金屬元素的均相配位催化劑和非均相載體催化劑。
①非均相催化加氫：非均相催化加氫催化劑是以鈀、銠和釕等為活性組分，以氧化鋁、氧化硅、活性炭、炭黑及堿土金屬碳酸鹽等為載體的負載型催化劑。金屬與載體的匹配對其選擇性和活性有很大影響。以碳為載體的Pd/C催化劑選擇性高，氫化率最高達95.6%。但在加氫反應(yīng)中，與炭黑親合的二烯類橡膠易吸附在炭黑表面，攪拌時炭黑易凝聚成塊存在于HNBR中，對膠料的硫化特性會產(chǎn)生不良影響。Zeon公司選用SiO2為載體的Pd/SiO2催化劑，具有高活性、高選擇性、壽命長及原料來源較廣的優(yōu)點，已實現(xiàn)了工業(yè)化。另外，有研究發(fā)現(xiàn)銥系催化劑氫化NBR時具有非常高的活性和選擇性。在使用非均相催化劑時，應(yīng)該考慮載體孔徑對活性的影響。以Pd/SiO2為例，只有當載體孔徑大于8nm時，催化劑才有活性，這是由于NBR分子的平均尺寸為10nm～20nm，當催化劑孔徑尺寸大于該值時具有高活性，因為此時NBR分子不僅可在催化劑表面發(fā)生氫化反應(yīng)，而且可進入催化劑孔內(nèi)氫化。非均相載體催化劑催化劑氫化NBR時，NBR催化劑殘留物或聚合反應(yīng)中使用的助劑可能粘附于載體表面或滯留在微孔內(nèi)，使催化劑活性急劇下降，影響再次使用。
②均相催化加氫：均相配位催化劑目前常見的有三種：鈀催化劑、銠催化劑和釕催化劑。鈀型催化劑如[Pd(OAc)2]3，對水和空氣穩(wěn)定，貯運方便，可反復(fù)回收利用，價格便宜，但活性和選擇性差；釕型催化劑氫化NBR具有非常高的活性，價格較便宜，但選擇性差，加氫反應(yīng)的同時易發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生大量凝膠；銠型催化劑如PhCl(PPh3)3具有最高的活性和選擇性，氫化率可達98%以上。但銠資源緊張，價格昂貴，大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)回收利用，如采用三氨基硅烷可吸收HNBR中81%的殘余銠。蘭州石化公司研究院采用均相溶液加氫法，以銠為催化體系，氯苯為溶劑，所得產(chǎn)物氫化度可調(diào)控，最高可達99%。為了降低成本，該院還開發(fā)了離子交換樹脂脫除殘余催化劑技術(shù)。北京化工大學研制了用于NBR溶液加氫的銠-釕雙金屬催化劑（Rh-Ru）和雙金屬雙配位體催化劑( Rh-Ru-T-Y)。研究發(fā)現(xiàn)，Rh-Ru 雙金屬催化劑具有與Wilkinson催化劑相當?shù)幕钚院瓦x擇性，加氫度可達98%以上，而且用釕部分取代了銠，加氫成本相對較低。與Rh-Ru 雙金屬單配體催化劑及單一銠催化劑RhCl (PPh3 )3相比，雙金屬雙配位體催化劑( Rh-Ru-T-Y)除具有相同的加氫活性和選擇性外，還具有非常好的空氣穩(wěn)定性。Rh-Ru-T-Y催化劑對不同腈含量NBR進行溶液加氫，均可獲得加氫度達98%的HNBR，產(chǎn)物無凝膠。岳冬梅等以四甲基乙二胺-苯硫醚為雙配體制備了新型銠釕加氫催化劑，具有催化活性高、選擇性好、對空氣具有相對的穩(wěn)定性、成本相對較低、實用性優(yōu)良等特點。
（2）NBR的乳液加氫法：NBR乳液加氫法是指在NBR的膠乳中直接加入催化劑及其它添加劑制備HNBR。由于溶液加氫法生產(chǎn)HNBR的工藝流程十分復(fù)雜，需要高壓設(shè)備，貴金屬催化劑，溶劑用量多，能耗大，因此各國以溶液法制HNBR的同時，也在致力于乳液法氫化NBR的研究開發(fā)工作。
①水溶性Wilkinson催化劑乳液加氫：水溶性Wilkinson催化劑即三(二苯基磷間苯磺酸鈉)氯化銠。利用Wilkinson催化劑對NBR膠乳進行氫化，氫化溫度75℃，常壓下反應(yīng)12h，可得氫化度大于60%的HNBR，但有凝膠產(chǎn)生。催化劑濃度提高，氫化度明顯增大，但凝膠質(zhì)量分數(shù)也迅速上升。水溶性Wilkinson催化劑催化NBR膠乳加氫雖不需高壓設(shè)備，且有利于提高生產(chǎn)效率，但是膠乳氫化度不高，還有凝膠生成，產(chǎn)品僅適用于某些直接利用膠乳的場合，而且該催化劑仍需使用貴金屬，若要工業(yè)化尚需進一步研究。
②水合肼氫化NBR膠乳：水合肼氫化法不需在體系中加入氫氣，可就地產(chǎn)生強還原劑偶胺，在Cu2 + 催化下加氫。1984年由Wideman首次發(fā)表了用二酰亞胺作還原劑制備乳液HNBR的工藝，發(fā)現(xiàn)NBR膠乳可在水合肼、氧氣或雙氧水等氧化劑以及銅、鐵等金屬離子引發(fā)劑的作用下直接生成HNBR。ParKer等采用乳液加氫法制得HNBR膠乳，其配方為(質(zhì)量份)：NBR膠乳，100；CuSO4?5H2O，0.008；十二烷基硫酸鈉，0.15；水合肼，15.6；H2O2，216.66；消泡劑。反應(yīng)過程為：反應(yīng)器中加入NBR 膠乳、CuSO4?5H2O 和表面活性劑，加熱至45℃～50℃，加入水合肼，7h內(nèi)逐漸加完H2O2，并添加消泡劑，再恒溫攪拌1h可得HNBR。氫化度可達97%，催化體系具有高活性、高選擇性，副產(chǎn)物是N2和H2O。水合肼法的優(yōu)點是：常壓加氫，反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡單；不需要貴金屬，成本低；不需溶劑，不會產(chǎn)生污染；膠乳直接氫化，減少工序，降低成本；加氫產(chǎn)品可直接應(yīng)用于需HNBR膠乳的場合。不足之處是容易在未氫化的雙鍵上發(fā)生交聯(lián)副反應(yīng)，若交聯(lián)嚴重，將導(dǎo)致塑煉困難。
③膠乳-有機溶劑體系加氫：日本合成橡膠公司以雙(三苯基膦)銠-環(huán)辛烯-1,5-四氟硼酸為催化劑對NBR膠乳進行加氫，溶劑為體積1/1丙酮和甲苯，氫氣壓力為4.5MPa，反應(yīng)時間8h，反應(yīng)溫度100℃，氫化度為94%。研究了三(三苯基膦) 氯化釕[ RuCl2(PPh3)3]等一系列釕絡(luò)合物對NBR的加氫，以不同類型的有機溶劑與NBR膠乳混合進行了均相和非均相的加氫。選用既能溶解催化劑和NBR，又與乳液互溶的有機溶劑如甲乙酮、丙酮、四氫呋喃，加入到NBR膠乳中，用量為膠乳質(zhì)量的4～10倍，使體系成為均相加氫體系。實驗結(jié)果表明，RuCl2( PPh3)3具有良好的活性和選擇性；同時還發(fā)現(xiàn)在體系中添加一定量的酸類物質(zhì)（如氯代乙酸、檸檬酸等）及硫酸亞鐵胺，可以顯著提高氫化度（超過99%），RuCl (CO) (OCOPh) (PPh3)2，RuCl(CO)(Stryl)(Pcy3)2催化劑的效果尤為明顯，原因可能是這些添加物中和了乳液體系中對加氫反應(yīng)不利的物質(zhì)。盡管目前乳液加氫尚處在實驗室研究階段，但是這種方法不僅保留了溶液法HNBR的優(yōu)異性能，而且其應(yīng)用范圍可能擴大到相關(guān)的膠乳行業(yè)，同時生產(chǎn)成本大幅度下降，因此乳液加氫將成為今后的行業(yè)發(fā)展方向。
（3）乙烯-丙烯腈共聚法：乙烯-丙烯腈共聚法反應(yīng)中由于各單體的反應(yīng)速率差異很大（r丙烯腈=0.04，r乙烯=0.8)，共聚反應(yīng)條件十分苛刻，且所得產(chǎn)品分子鏈支化度高、聚合物性能不佳，此法尚處于小試研究階段。
2、NBR的基本特點包括：
(1)NBR是非結(jié)晶性無定型聚合物，生膠強度較低，須加入補強劑才具有使用價值。丙烯腈質(zhì)量分數(shù)較高的NBR有助于提高硫化膠的強度和耐磨性，但會使彈性下降。
(2)耐油是NBR最突出的特點，NBR含有極性腈基，對非極性或弱極性的礦物油、動植物油、液體燃料和溶劑等化學物質(zhì)有良好的抗耐性。丙烯腈質(zhì)量分數(shù)愈高，耐油性愈好。
(3)耐熱性優(yōu)于NR、SBR和CR，可在120℃的熱空氣中長期使用。
(4)耐寒性、耐低溫性較差，丙烯腈質(zhì)量分數(shù)愈高，耐寒性愈差。
(5)氣密性較好，在通用橡膠中僅次于IIR。
(6)耐熱氧老化、日光老化性能優(yōu)于NR。(7)NBR的介電性能較差，屬半導(dǎo)體橡膠。
NBR具有二烯類橡膠的通性，可采用與NR、SBR等通用橡膠相同的方法加工成型，常用的硫化體系為硫磺、過氧化物和樹脂硫化體系等。NBR因其優(yōu)異的耐油性能，廣泛用于制備燃料膠管、耐油膠管、油封、動態(tài)和靜態(tài)用密封件、橡膠隔膜、印刷膠輥、膠板、橡膠制動片、膠粘劑、膠帶、安全鞋、貯槽襯里等各種橡膠制品，涉及汽車、航空航天、石油開采、石油化工、紡織、電線電纜、印刷和食品包裝等諸多領(lǐng)域。
NBR分子主鏈上存在不飽和雙鍵，影響了它的耐熱、耐天侯等化學穩(wěn)定性。為了使NBR性能更符合不同用途制品的要求，國內(nèi)外相繼開發(fā)出具有特殊性能的NBR新品種，如氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、粉末丁腈橡膠、液體丁腈橡膠等，以及與不同橡膠共混、橡塑并用等來改善丁腈橡膠的綜合性能，使得NBR產(chǎn)品系列化、功能化、高檔化。