Нитрилен бутадиен каучук: свойства, производство, приложение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Нитрилен бутадиен каучук (NBR) е основната суровина за производството на различни видове каучук с оптимална издръжливост. Това е синтетичен полимерен материал, получен чрез съполимеризация на бутадиен с акрилонитрил (NAC). Може да се нарече нитрил, дивинил-нитрил, бутадиен-акрилонитрилен каучук или бутакрил. В международното обозначение този материал е обозначен с NBR (нитрил-бутадиенкаучук), в местното обозначение - SKN (нитрилен синтетичен каучук).

Когато е приложимо

Този тип гума се използва най-често в онези индустрии, където е важна оптималната устойчивост на каучуковите изделия към химически агресивни среди. От голямо значение са такива свойства на бутадиен-нитрилния каучук като висока еластичност и малка постоянна деформация. Този материал е широко разпространенизползвани в производството на гумени елементи, които имат директен контакт с химически активни материали - това могат да бъдат всякакви уплътнения, семеринги, гумени компенсатори, маркучи за гориво и масло, задвижващи ремъци, резервоари за гориво за автомобили, авиационна и петролна промишленост, офсетов печат чинии и други продукти.

Продуктите на базата на този каучук не набъбват в мазни течности, антифриз и вода. От някои видове такъв материал се изработват обвивката на електрическите кабели и гумени ръкавици, които имат специална здравина и устойчивост на износване. Използва се при производството на различни лепила, уплътнители и полиуретанова пяна. Каучукът е в основата на производството на лепила.

Кога и откъде дойде тази гума?

Получаването на бутадиен-нитрилен каучук е регистрирано през 1934 г. в Германия. По това време немски учени създадоха уникален по своите свойства материал и го патентоваха под името Buna-N. По време на Втората световна война новият материал беше много търсен във военната индустрия.

Поради липсата на естествени суровини висшето ръководство на САЩ стартира специална програма, включваща активно развитие на производството на бутадиен-нитрилен каучук и други видове синтетични суровини за каучукови изделия. Материалът, произведен по тази програма, беше наречен GR-N. Към днешна дата БНР се превърна в една от най-търсените гуми със специално предназначение. Произвежда се в повече от 20 страни по света.

производство на NBR

Този тип материал се получава чрез конструктивна полимеризация във водна емулсия. Процесът се извършва както при високи, така и при ниски температури. Основните мономери за тяхното производство са бутадиен-1, 3 и нитрил на акриловата киселина (NAC), смесени в определено съотношение. Тези вещества не зависят от температурата. Като се вземат предвид законите на произволната съполимеризация, трябва да се отбележи, че този тандем от мономери трябва да има свойствата на азеотропен състав, съдържащ около 40% акрилонитрил в смес от мономери.

При производството на този вид каучук има нужда от по-пълно пречистване при коагулация на емулгаторите, използвани за полимеризация. В произвежданите каучуци се допуска малко количество пепел, минерални и летливи примеси (не повече от 1%). Те могат да бъдат заредени с оцветяващи или неоцветяеми антиоксиданти.

Какво е BNK

В нашата страна се произвеждат каучуци от тип нитрилен каучук-18 (SKN-18), нитрил-бутадиен каучук-26 (SKN-26) и нитрилен бутадиен каучук-40 (SKN-40). Числовият индикатор в степени показва броя на акрилонитрилните единици в полимерите. Те могат да съдържат съответно 18%, 26% или 40% акрилонитрил.

Променяйки броя на съставните съставки, можете да постигнете различни свойства на получения материал. В зависимост от процента на акрилонитрила, свойстватагумите могат да се различават по твърдост, вискозитет, устойчивост на масло и бензин. Процентът NAC влияе върху междумолекулния ефект на структурните единици. Именно този фактор влияе върху използването на нитрилен бутадиенов каучук в определени области на националната икономика. Въпреки това, той се използва като суровина за производството на огромна гама от промишлени каучукови изделия.

Материални несъвършенства

Въпреки факта, че каучуковите продукти, произведени с добавка на BNR, имат цял набор от отлични характеристики (висока якост на опън и пластичност, относително удължение, устойчивост на разкъсване и абразия, отлична устойчивост на масло и бензин), този материал и някои недостатъци.

По-тежките условия на работа, свързани с увеличаване на скоростта на механизмите и липса на охлаждащо масло, водят до факта, че гумените елементи могат да работят само при температури до +150 градуса. Когато работната температура се повиши над тази стойност, настъпва структуриране, а след това и разрушаване на каучуци, създадени на базата на NBR. С други думи, нагрятата гума става твърда и крехка.

Излагането на ниски температури също има отрицателен ефект върху каучуковите изделия, които са били използвани при производството на нитрилен каучук. Оптималната работна температура за тях се счита за не по-ниска от -35˚С.

Модерни гумени модификации

За създаване на гумени изделия суникален набор от свойства, използвани са по-модерни модификации на гумите. Хидрогенираният нитрилен бутадиен каучук се счита за едно от обещаващите разработки в модификацията. Те имат отлични технологични свойства при различни видове производство на каучук.

Каучук, произведен на базата на поливинилхлорид-модифицирани каучуци, дава по-стабилни характеристики при износоустойчивост на атмосферни влияния (до -50 градуса) и екстремна работна температура до +160 градуса. Той значително превъзхожда продуктите, направени на базата на нитрилни каучуци по отношение на устойчивост на разкъсване и износоустойчивост. Има отлична устойчивост на активно въздействие на химически агресивни среди. Тази гума обаче не е толкова здрава и еластична. Ето защо, за да се подобрят технологичните свойства на материала, той най-често се използва в комбинация с конвенционални видове нитрилни каучуци.

Вулканизация

Процесът на вулканизация на бутадиен-нитрилни каучуци се извършва с помощта на сяра, както и тиурам, органични пероксиди, алкилфенол-формалдехидни смоли и хлорорганични съединения. Температурата може да варира от 140˚ до 190˚ по Целзий. По време на този процес се наблюдава голямо плато на вулканизация. Повишеното съдържание на NAC допринася за увеличаване на скоростта на вулканизация. Качеството на получените гуми се оценява от присъщите характеристики на вулканизаторите.

Свойства

BNC свойствата са определенисъдържание на акрилонитрил. Този тип каучук е силно разтворим в кетони, някои въглеводородни разтвори и естери. Алифатните въглеводороди и алкохолът практически не влияят върху разтварянето на нитрил-бутадиеновия каучук. Увеличаването на състава на материала акрилонитрил допринася за междумолекулното действие между полимерните вериги: колкото повече NAA в състава на материала, толкова по-висока е плътността и температурата на встъкляването. Повишеното съдържание на NAA намалява диелектричните свойства, намалява степента на разтворимост в ароматни разтворители и повишава устойчивостта на набъбване в алифатни въглеводороди.

В зависимост от хода на полимеризация на каучук може да се произвежда с различни пластоеластични свойства. Те могат да бъдат:

• Много твърд (твърдост по Дефо 21,5 - 27,5 N). При маркиране на такъв каучук към името му се добавя буквата “T”.
• Твърдост (твърдост по Дефо 17,5 - 21,5 N).
• Мека (твърдост по Дефо 7,5 - 11,5 N). При маркиране на такъв каучук към името му се добавя буквата „М“.

За NBR, произведени с алкилсулфонати като емулгатори, буквата "C" се добавя към маркировката. Например, SKN-26MS е мек каучук, който съдържа 26% свързан NAC и в препарата е използван биоразградим алкилсулфонатен емулгатор.