Nitril butadien kaučuk: svojstva, proizvodnja, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

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

Gdje je primjenjivo

Ova vrsta gume najčešće se koristi u onim industrijama u kojima je važna optimalna otpornost gumenih proizvoda na hemijski agresivna okruženja. Od velike važnosti su 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 direktan kontakt sa hemijski aktivnim materijalima - to mogu biti sve vrste zaptivki, zaptivke, gumeni kompenzatori, creva za gorivo i ulje, pogonski remeni, rezervoari za gorivo za automobile, vazduhoplovstvo i naftnu industriju, ofset štampa tanjiri i drugi proizvodi.

Proizvodi na bazi ove gume ne bubre u uljnim tečnostima, antifrizu i vodi. Od nekih vrsta takvog materijala izrađuje se omotač električnih instalacija 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?

Dobijanje butadien-nitril kaučuka zabilježeno je 1934. godine u Njemačkoj. U to vrijeme njemački naučnici su stvorili materijal jedinstven po svojim svojstvima i patentirali ga pod imenom Buna-N. Tokom Drugog svetskog rata, novi materijal je bio veoma tražen u vojnoj industriji.

Zbog nedostatka prirodnih sirovina, vrh američkog vrha 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. Do danas, BNR je postao jedna od najtraženijih guma posebne namjene. Proizvodi se u više od 20 zemalja širom svijeta.

NBR proizvodnja

Ova vrsta materijala se dobija konstruktivnom polimerizacijom u vodenoj emulziji. Proces se izvodi 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 supstance 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 prečišćavanjem tokom koagulacije emulgatora koji se koriste za polimerizaciju. U proizvedenim gumama dozvoljena je mala količina pepela, mineralnih i isparljivih nečistoća (ne više od 1%). Mogu se puniti antioksidansima koji se ne boje ili ne boje.

Šta 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 indikator u razredima pokazuje broj jedinica akrilonitrila u polimerima. Mogu sadržavati 18%, 26% ili 40% akrilonitrila, respektivno.

Promjenom broja sastavnih sastojaka, možete postići različita svojstva rezultirajućeg materijala. Ovisno o postotku akrilonitrila, svojstvagume mogu varirati u tvrdoći, viskoznosti, otpornosti na ulje i benzin. Procenat NAC utiče na intermolekularni efekat strukturnih jedinica. Upravo ovaj faktor utiče na upotrebu nitril butadien kaučuka u određenim oblastima nacionalne ekonomije. Ipak, koristi se kao sirovina za proizvodnju ogromnog asortimana industrijskih gumenih proizvoda.

Nesavršenosti materijala

Uprkos činjenici da gumeni proizvodi napravljeni dodatkom BNR-a imaju čitav niz odličnih performansi (visoka vlačna čvrstoća i duktilnost, relativno istezanje, otpornost na kidanje i habanje, odlična otpornost na ulje i benzin), ovaj materijal i neke nedostaci.

Teži radni uslovi povezani sa povećanjem brzine mehanizama i nedostatkom ulja za hlađenje, dovode do toga da gumeni elementi mogu da rade samo na temperaturama do +150 stepeni. Kada radna temperatura poraste iznad ove vrijednosti, dolazi do strukturiranja, a zatim i do uništavanja gume stvorene na bazi NBR-a. Drugim riječima, zagrijana guma postaje tvrda i lomljiva.

Izlaganje niskim temperaturama negativno utiče i 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 kreiranje gumenih proizvoda sajedinstven skup svojstava, koriste se modernije modifikacije guma. Hidrogenirani nitril butadien kaučuk smatra se jednim od obećavajućih razvoja u modifikaciji. Imaju odlična svojstva obrade u raznim vrstama proizvodnje gume.

Guma napravljena na bazi polivinilhlorid modifikovane gume daje stabilnije performanse u otpornosti na vremenske uslove (do -50 stepeni) i ekstremne radne temperature do +160 stepeni. Po otpornosti na kidanje i habanje značajno je superiorniji od proizvoda napravljenih na bazi nitrilnih guma. Ima odličnu otpornost na aktivni uticaj hemijski agresivnog okruženja. Međutim, ova guma nije toliko jaka i elastična. Stoga se u cilju poboljšanja svojstava obrade materijala najčešće koristi u kombinaciji sa konvencionalnim vrstama nitrilnih guma.

Vulkanizacija

Proces vulkanizacije butadien-nitrilnih kaučuka izvodi se upotrebom sumpora, kao i tiurama, organskih peroksida, alkilfenol-formaldehidnih smola i organoklornih jedinjenja. Temperatura može varirati od 140˚ do 190˚ Celzijusa. Tokom ovog procesa uočava se veliki plato vulkanizacije. Povećani sadržaj NAC-a doprinosi povećanju brzine vulkanizacije. Kvalitet dobijene gume procjenjuje se inherentnim karakteristikama vulkanizera.

Properties

BNC svojstva su određenasadržaj akrilonitrila. Ova vrsta gume je visoko rastvorljiva u ketonima, nekim rastvorima ugljovodonika i esterima. Alifatski ugljovodonici i alkohol praktički nemaju uticaja na otapanje nitril butadien kaučuka. Povećanje sastava materijala akrilonitrila doprinosi 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 stepen rastvorljivosti u aromatičnim rastvaračima i povećava otpornost na bubrenje u alifatskim ugljovodonicima.

U zavisnosti od toka polimerizacije gume, može se proizvoditi sa 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”.
• Solid (Defoe tvrdoća 17,5 - 21,5 N).
• Meka (Defoe tvrdoća 7,5 - 11,5 N). Prilikom označavanja takve gume, njenom nazivu se dodaje slovo “M”.

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