通过改性炭黑和片状填料提高氢化丁腈橡胶对超临界二氧化碳制冷剂的耐受性

《Journal of Applied Polymer Science》：Synergistic Enhancement for Hydrogenated Nitrile Rubber Resistance to Supercritical CO2 Refrigerant via Modified Carbon Black and Flake Fillers

氢化丁腈橡胶通过添加改性炭黑、玻璃片和石墨烯复合填料，显著提升了其在超临界CO2制冷系统中的耐热性和耐压性能，最优配比（10 phr GF/10 phr GE）经72小时180℃热老化后拉伸强度保留率达89.6%，浸渍超临界CO2后保留率仍为77.5%，微观结构无CO2逸出孔洞。

　　

摘要

超临界二氧化碳（CO₂）因其全球变暖潜能值低（GWP = 1）、较高的汽化潜热以及优异的热力学效率而成为首选的制冷剂。然而，其应用对橡胶密封材料的高温/高压耐受性和循环稳定性提出了严峻挑战。本文研究了改性炭黑（CB）与玻璃纤维（GF）及石墨烯（GE）复合物对氢化丁腈橡胶（HNBR）抗热老化性能的影响。改性炭黑与GF/GE的结合显著提升了HNBR在超临界二氧化碳环境下的抗老化能力，其中10 phr GF/10 phr GE的配方实现了最佳性能。在180°C下热老化72小时后，拉伸强度保留率为89.6%（20.7 MPa）；而在165°C、17 MPa的超临界二氧化碳环境中浸泡72小时后，拉伸强度保留率为77.5%（17.9 MPa）。此外，经过进一步循环老化后的残余强度仍保持在10.2 MPa。显微观察结果表明，改性HNBR表面未出现因二氧化碳逸出而形成的微小空洞。这些发现使得HNBR能够在超临界二氧化碳制冷系统中可靠地发挥密封作用，并加速了其作为制冷剂的工业化应用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

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