Nitril butadien kaučuk: svojstva, proizvodnja, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Nitril butadien kaučuk (NBR) glavna je sirovina za proizvodnju različitih vrsta gume s optimalnom izdržljivošću. To je sintetski polimerni materijal dobiven kopolimerizacijom butadiena s akrilonitrilom (NAC). Može se nazvati nitril, divinil-nitril, butadien-akrilonitrilna guma ili butakril. U međunarodnoj oznaci ovaj materijal ima oznaku NBR (nitrile-butadienerubber), u domaćoj oznaci - SKN (nitrile synthetic guma).

Gdje je primjenjivo

Ova vrsta gume najčešće se koristi u onim industrijama gdje je važna optimalna otpornost gumenih proizvoda na kemijski agresivna okruženja. Od velike su važnosti takva svojstva butadien-nitrilne gume kao što su visoka elastičnost i mala trajna deformacija. Ovaj materijal je široko rasprostranjenkoriste se u proizvodnji gumenih elemenata koji imaju izravan kontakt s kemijski aktivnim materijalima - to mogu biti sve vrste brtvi, uljnih brtvi, gumenih kompenzatora, crijeva za gorivo i ulje, pogonskih remena, spremnika goriva za automobile, zrakoplovne i naftne industrije, offset tiska tanjuri i drugi proizvodi.

Proizvodi na bazi ove gume ne bubre u uljnim tekućinama, antifrizu i vodi. Od nekih vrsta takvog materijala izrađuje se omotač električnih ožičenja i gumene rukavice koje imaju posebnu čvrstoću i otpornost na habanje. Koristi se u proizvodnji raznih ljepila, brtvila i poliuretanske pjene. Guma je osnova u proizvodnji ljepila.

Kada i odakle je došla ova guma?

Dobivanje butadien-nitrilne gume zabilježeno je 1934. u Njemačkoj. U to su vrijeme njemački znanstvenici stvorili materijal jedinstven po svojim svojstvima i patentirali ga pod imenom Buna-N. Tijekom Drugog svjetskog rata, novi materijal bio je vrlo tražen u vojnoj industriji.

Zbog nedostatka prirodnih sirovina, vrh SAD-a pokrenuo je poseban program koji uključuje aktivan razvoj proizvodnje butadien-nitrilne gume i drugih vrsta sintetičkih sirovina za gumenu robu. Materijal proizveden u okviru ovog programa zvao se GR-N. BNR je do danas postao jedna od najtraženijih guma posebne namjene. Izrađuje se u više od 20 zemalja širom svijeta.

NBR proizvodnja

Ova vrsta materijala dobiva se konstruktivnom polimerizacijom u vodenoj emulziji. Proces se provodi i na visokim i na niskim temperaturama. Glavni monomeri za njihovu proizvodnju su butadien-1, 3 i nitril akrilne kiseline (NAC), pomiješani u određenom omjeru. Ove tvari ne ovise o temperaturi. Uzimajući u obzir zakone slučajne kopolimerizacije, treba napomenuti da bi ovaj tandem monomera trebao imati svojstva azeotropnog sastava koji sadrži oko 40% akrilonitrila u mješavini monomera.

U proizvodnji ove vrste gume postoji potreba za potpunijim pročišćavanjem tijekom koagulacije emulgatora koji se koriste za polimerizaciju. U proizvedenim gumama dopuštena je mala količina pepela, mineralnih i hlapljivih nečistoća (ne više od 1%). Mogu se puniti antioksidansima koji se mogu bojiti ili koji nisu obojeni.

Što je BNK

U našoj zemlji se proizvode gume tipa nitrilna guma-18 (SKN-18), nitril-butadienska guma-26 (SKN-26) i nitrilna butadienska guma-40 (SKN-40). Brojčani pokazatelj u razredima pokazuje broj jedinica akrilonitrila u polimerima. Mogu sadržavati 18%, 26% odnosno 40% akrilonitrila.

Promjenom broja sastavnih sastojaka možete postići različita svojstva dobivenog materijala. Ovisno o postotku akrilonitrila, svojstvagume mogu varirati u tvrdoći, viskoznosti, otpornosti na ulje i benzin. Postotak NAC-a utječe na intermolekularni učinak strukturnih jedinica. Upravo ovaj čimbenik utječe na korištenje nitril butadien kaučuka u određenim područjima nacionalnog gospodarstva. Ipak, koristi se kao sirovina za proizvodnju ogromnog asortimana industrijskih gumenih proizvoda.

Nesavršenosti materijala

Unatoč činjenici da gumeni proizvodi izrađeni s dodatkom BNR-a imaju čitav niz izvrsnih performansi (visoka vlačna čvrstoća i duktilnost, relativno istezanje, otpornost na kidanje i habanje, izvrsna otpornost na ulje i benzin), ovaj materijal i neke nedostaci.

Teži uvjeti rada povezani s povećanjem brzine mehanizama i nedostatkom ulja za hlađenje, dovode do činjenice da gumeni elementi mogu raditi samo na temperaturama do +150 stupnjeva. Kada radna temperatura poraste iznad ove vrijednosti, dolazi do strukturiranja, a potom i do uništavanja gume stvorene na bazi NBR-a. Drugim riječima, zagrijana guma postaje tvrda i lomljiva.

Izloženost niskim temperaturama također negativno utječe na gumene proizvode koji su se koristili u proizvodnji nitrilne gume. Smatra se da optimalna radna temperatura za njih nije niža od -35˚S.

Moderne modifikacije gume

Za izradu proizvoda od gumejedinstveni skup svojstava, koriste se modernije modifikacije guma. Hidrogenirani nitril butadien kaučuk smatra se jednim od obećavajućih razvoja u modificiranju. Imaju izvrsna svojstva obrade u raznim vrstama proizvodnje gume.

Guma napravljena na bazi polivinilklorid-modificiranih guma daje stabilnije performanse u otpornosti na vremensko habanje (do -50 stupnjeva) i ekstremnim radnim temperaturama do +160 stupnjeva. Po otpornosti na habanje i habanje značajno je bolji od proizvoda na bazi nitrilnih guma. Ima izvrsnu otpornost na aktivni utjecaj kemijski agresivnog okruženja. Međutim, ova guma nije tako jaka i elastična. Stoga se radi poboljšanja svojstava obrade materijala najčešće koristi u kombinaciji s konvencionalnim vrstama nitrilnih guma.

Vulkanizacija

Proces vulkanizacije butadien-nitrilnih kaučuka provodi se korištenjem sumpora, kao i tiurama, organskih peroksida, alkilfenol-formaldehidnih smola i organoklornih spojeva. Temperatura može varirati od 140˚ do 190˚ Celzija. Tijekom tog procesa uočava se veliki plato vulkanizacije. Povećani sadržaj NAC-a doprinosi povećanju brzine vulkanizacije. Kvaliteta dobivene gume ocjenjuje se inherentnim karakteristikama vulkanizera.

Svojstva

BNC svojstva su određenasadržaj akrilonitrila. Ova vrsta gume je vrlo topljiva u ketonima, nekim otopinama ugljikovodika i esterima. Alifatski ugljikovodici i alkohol praktički nemaju utjecaja na otapanje nitril-butadienskih kaučuka. Povećanje sastava materijala akrilonitrila pridonosi intermolekularnom djelovanju između polimernih lanaca: što je više NAA u sastavu materijala, to je veća gustoća i temperatura staklastog prijelaza. Povećani sadržaj NAA smanjuje dielektrična svojstva, smanjuje stupanj topljivosti u aromatičnim otapalima i povećava otpornost na bubrenje u alifatskim ugljikovodicima.

Ovisno o tijeku polimerizacije gume, može se proizvoditi s različitim plastičnoelastičnim svojstvima. Mogu biti:

• Vrlo tvrdo (tvrdoća po Defoeu 21,5 - 27,5 N). Prilikom označavanja takve gume, njenom nazivu se dodaje slovo "T".
• Čvrsta (tvrdoća po Defoeu 17,5 - 21,5 N).
• Mekana (tvrdoća po Defoeu 7,5 - 11,5 N). Prilikom označavanja takve gume, njenom nazivu se dodaje slovo "M".

Za NBR-ove proizvedene s alkilsulfonatima kao emulgatorima, oznaci se dodaje slovo "C". Na primjer, SKN-26MS je meka guma koja sadrži 26% vezanog NAC-a, a u pripremi je korišten biorazgradivi alkilsulfonatni emulgator.