【摘 要】
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丁腈橡胶（NBR）由于具有良好的耐油性而广泛应用于密封制品、胶管、胶带、胶辊等耐油橡胶制品,在化工、汽车、航空航天等领域扮演十分重要的角色,但丁腈橡胶的力学性能与低温柔性较差限制其应用,因此将具有较好力学性能、耐油性与耐低温性能的热塑性聚氨酯（TPU）与NBR共混,并对NBR的补强填料炭黑（CB）进行改性,进一步提高NBR/TPU复合材料的性能,拓宽NBR的应用领域,具有非常重要的实际意义。本文采
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丁腈橡胶（NBR）由于具有良好的耐油性而广泛应用于密封制品、胶管、胶带、胶辊等耐油橡胶制品,在化工、汽车、航空航天等领域扮演十分重要的角色,但丁腈橡胶的力学性能与低温柔性较差限制其应用,因此将具有较好力学性能、耐油性与耐低温性能的热塑性聚氨酯（TPU）与NBR共混,并对NBR的补强填料炭黑（CB）进行改性,进一步提高NBR/TPU复合材料的性能,拓宽NBR的应用领域,具有非常重要的实际意义。本文采用TPU粉末与NBR共混,在常温下即可分散均匀,降低能耗。通过改变NBR与TPU粉末不同的共混比、选择不同TPU类型及不同丙烯腈含量的NBR,探究上述因素对NBR/TPU复合材料性能的影响;使用不同硅烷偶联剂（SCA）KH550、KH560、KH570和Si69对炭黑表面改性,探究改性炭黑对NBR/TPU复合材料性能的影响规律,研究结果如下:1.TPU含量从0 wt.%增至50 wt.%:（1）NBR/TPU复合材料硫化时的最大转矩逐渐增大,硫化时间缩短,力学性能得到了极大的提高,拉伸强度由3MPa增至17.4MPa,拉断伸长率提高了两倍,邵氏硬度从55增至85。（2）经过热氧老化处理后的试样性能下降较大,最大降幅达到50%。（3）在1#油中NBR/TPU复合材料的收缩率从6.7%降低0%,在3#油中溶胀率增大,TPU含量为50wt.%时溶胀率约为纯NBR的两倍。（4）低温回缩性能逐渐变差,而TPU含量为10wt.%时低温回缩性能最好。通过SEM观察到TPU含量为50wt.%时该复合材料的微观结构发生改变,基体由NBR过度至TPU,材料性能产生较大改变。2.与拜尔355TPU粉末相比,添加再生TPU粉末的NBR硫化时最大转矩变大,硫化时间缩短,力学性能较低,拉伸强度下降1-2MPa,拉断伸长率下降了40%-50%,耐热氧老化性能较差,而低温回缩性能与耐油性没有明显改变。TPU粉末的粒径会对NBR/TPU性能产生影响,添加60目TPU的NBR/TPU复合材料的性能优于添加300目TPU粒径的NBR/TPU复合材料。3.随着NBR中丙烯腈含量增加:（1）NBR/TPU复合材料硫化时最大转矩增大,交联密度提高,硫化时间先增大后减小。（2）NBR/TPU复合材料的力学性能得到提高,拉伸强度由5.4MPa增大至8.3MPa,拉断伸长率由195%增大至298%,硬度提高了3。（3）在1#油中体积收缩增大了5.5%,在3#油中溶胀率大幅降低,高丙烯腈含量的NBR/TPU复合材料出现收缩现象。（4）低温回缩温度出现不同程度的上升,高丙烯腈含量的NBR/TPU复合材料低温回缩温度升高更为显著。（5）NBR/TPU复合材料经热氧老化后的力学性能略有下降,低丙烯腈含量的NBR/TPU复合材料拉伸性能下降30%,高丙烯腈含量的NBR/TPU复合材料老化后的拉伸强度没有变化,拉断伸长率仅降低了18%。4.对硅烷偶联剂（SCA）改性与未改性的炭黑进行红外测试,结果表明改性后的炭黑多出Si-O吸收峰与甲基和亚甲基的特征吸收峰,SCA含量为5%时吸收峰强最强,说明SCA成功接枝在炭黑表面。将改性后的炭黑加入到NBR/TPU复合材料中,性能测试结果表明,SCA改性炭黑的加入与未改性炭黑相比:（1）缩短了硫化时间,提高了最大转矩与交联程度。（2）拉伸强度有所提高但增幅小于1MPa,其中KH550与Si69改性炭黑的复合材料拉断伸长率降低,其它改性试样的拉断伸长率增大。（3）在1#油中收缩率降低了3-5%,在3#油中溶胀率增大了1-2%。（4）Si69改性炭黑使NBR/TPU复合材料的低温回缩温度提高了2℃,KH550改性炭黑使其回缩温度降低1℃,在高回缩率下SCA改性炭黑的加入使NBR/TPU复合材料具有更低的回缩温度。（5）SCA改性炭黑可以加强NBR/TPU复合材料的佩恩效应,增强填料网格,并在较大应变下表现出佩恩效应。
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