Nitrile butadiene rubber: mga katangian, produksyon, aplikasyon

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang Nitrile butadiene rubber (NBR) ay ang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng iba't ibang uri ng goma na may pinakamainam na tibay. Ito ay isang sintetikong polymeric na materyal na nakuha sa pamamagitan ng copolymerization ng butadiene na may acrylonitrile (NAC). Maaari itong tawaging nitrile, divinyl-nitrile, butadiene-acrylonitrile rubber o butacryl. Sa internasyonal na pagtatalaga, ang materyal na ito ay may label na NBR (nitrile-butadienerubber), sa domestic designation - SKN (nitrile synthetic rubber).

Kung saan naaangkop

Ang ganitong uri ng goma ay kadalasang ginagamit sa mga industriyang iyon kung saan ang pinakamainam na pagtutol ng mga produktong goma sa mga kapaligirang agresibong kemikal ay mahalaga. Napakahalaga ng mga katangian ng butadiene-nitrile na goma bilang mataas na pagkalastiko at maliit na permanenteng pagpapapangit. Ang materyal na ito ay malawakginagamit sa paggawa ng mga elemento ng goma na may direktang kontak sa mga materyales na may aktibong kemikal - ang mga ito ay maaaring lahat ng uri ng mga seal, oil seal, rubber compensator, fuel at oil hoses, drive belt, fuel tank para sa mga sasakyan, aviation at oil industries, printing offset mga plato at iba pang produkto.

Ang mga produkto na nakabatay sa gomang ito ay hindi namamaga sa mamantika na likido, antifreeze at tubig. Mula sa ilang mga uri ng naturang materyal, ang kaluban ng mga de-koryenteng mga kable at guwantes na goma ay ginawa, na may espesyal na lakas at paglaban sa pagsusuot. Ginagamit ito sa paggawa ng iba't ibang pandikit, sealant at polyurethane foam. Ang goma ang batayan sa paggawa ng mga pandikit.

Kailan at saan nanggaling ang gomang ito?

Ang pagkuha ng butadiene-nitrile rubber ay naitala noong 1934 sa Germany. Noong panahong iyon, ang mga siyentipikong Aleman ay lumikha ng isang materyal na natatangi sa mga pag-aari nito at na-patent ito sa ilalim ng pangalang Buna-N. Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang bagong materyal ay mataas ang demand sa industriya ng militar.

Dahil sa kakulangan ng natural na hilaw na materyales, ang nangungunang pamunuan ng US ay naglunsad ng isang espesyal na programa na kinasasangkutan ng aktibong pag-unlad ng produksyon ng butadiene-nitrile na goma at iba pang uri ng sintetikong hilaw na materyales para sa mga produktong goma. Ang materyal na ginawa sa ilalim ng programang ito ay tinatawag na GR-N. Sa ngayon, ang BNR ay naging isa sa pinaka-hinahangad na mga espesyal na layuning goma. Ito ay ginawa sa higit sa 20 bansa sa buong mundo.

NBR production

Ang ganitong uri ng materyal ay nakukuha sa pamamagitan ng constructive polymerization sa isang aqueous emulsion. Ang proseso ay isinasagawa kapwa sa mataas at sa mababang temperatura. Ang mga pangunahing monomer para sa kanilang produksyon ay butadiene-1, 3 at acrylic acid nitrile (NAC), na pinaghalo sa isang tiyak na proporsyon. Ang mga sangkap na ito ay hindi nakasalalay sa temperatura. Isinasaalang-alang ang mga batas ng random copolymerization, dapat tandaan na ang tandem na ito ng mga monomer ay dapat magkaroon ng mga katangian ng isang azeotropic na komposisyon na naglalaman ng humigit-kumulang 40% acrylonitrile sa isang pinaghalong monomer.

Sa paggawa ng ganitong uri ng goma, kailangan ng mas kumpletong purification sa panahon ng coagulation ng mga emulsifier na ginagamit para sa polymerization. Sa mga gawang goma, pinapayagan ang isang maliit na halaga ng abo, mineral at pabagu-bago ng isip (hindi hihigit sa 1%). Maaari silang lagyan ng stainable o non-stainable antioxidants.

Ano ang BNK

Sa ating bansa, ang mga rubber na tulad ng nitrile rubber-18 (SKN-18), nitrile-butadiene rubber-26 (SKN-26) at nitrile butadiene rubber-40 (SKN-40) ay ginagawa. Ang numerical indicator sa mga grado ay nagpapakita ng bilang ng mga acrylonitrile unit sa polymer. Maaari silang maglaman ng 18%, 26% o 40% Acrylonitrile, ayon sa pagkakabanggit.

Pagbabago ng bilang ng mga sangkap na bumubuo, makakamit mo ang iba't ibang katangian ng nagreresultang materyal. Depende sa porsyento ng acrylonitrile, ang mga katangianang mga goma ay maaaring mag-iba sa tigas, lagkit, langis - at paglaban sa petrolyo. Ang porsyento ng NAC ay nakakaapekto sa intermolecular na epekto ng mga istrukturang yunit. Ito ang kadahilanan na nakakaapekto sa paggamit ng nitrile butadiene rubber sa ilang mga lugar ng pambansang ekonomiya. Gayunpaman, ginagamit ito bilang hilaw na materyal para sa paggawa ng malaking hanay ng mga produktong pang-industriya na goma.

Mga di-kasakdalan sa materyal

Sa kabila ng katotohanan na ang mga produktong goma na ginawa kasama ng BNR ay may buong hanay ng mahusay na pagganap (mataas na lakas ng makunat at ductility, relatibong pagpahaba, paglaban sa pagkapunit at abrasion, mahusay na panlaban sa langis at gasolina), ang materyal na ito at ilang mga kapintasan.

Mas mahihirap na kondisyon sa pagpapatakbo na nauugnay sa pagtaas ng bilis ng mga mekanismo at kakulangan ng cooling oil, ay humahantong sa katotohanan na ang mga elemento ng goma ay maaari lamang gumana sa mga temperatura hanggang sa +150 degrees. Kapag ang temperatura ng pagpapatakbo ay tumaas sa itaas ng halagang ito, nangyayari ang pag-istruktura, at pagkatapos ay ang pagkasira ng mga goma na nilikha batay sa NBR. Sa madaling salita, ang pinainit na goma ay nagiging matigas at malutong.

Ang pagkakalantad sa mababang temperatura ay mayroon ding negatibong epekto sa mga produktong goma, na ginamit sa paggawa ng nitrile rubber. Ang pinakamainam na temperatura ng pagpapatakbo para sa kanila ay itinuturing na hindi mas mababa sa -35˚С.

Mga modernong pagbabago sa goma

Upang gumawa ng mga produktong goma gamit angisang natatanging hanay ng mga katangian, mas modernong mga pagbabago ng mga goma ang ginagamit. Ang hydrogenated nitrile butadiene rubber ay itinuturing na isa sa mga promising development sa pagbabago. Mayroon silang mahusay na mga katangian ng pagproseso sa iba't ibang uri ng paggawa ng goma.

Goma na ginawa batay sa polyvinylchloride-modified rubbers ay nagbibigay ng mas matatag na performance sa weather wear resistance (hanggang -50 degrees) at matinding operating temperature hanggang +160 degrees. Ito ay higit na nakahihigit sa mga produktong ginawa batay sa mga nitrile rubber sa mga tuntunin ng paglaban ng luha at paglaban sa pagsusuot. May mahusay na pagtutol sa aktibong impluwensya ng agresibong kemikal na mga kapaligiran. Gayunpaman, ang goma na ito ay hindi masyadong malakas at nababanat. Samakatuwid, upang mapabuti ang mga katangian ng pagpoproseso ng materyal, ito ay kadalasang ginagamit kasama ng mga kumbensyonal na uri ng nitrile rubbers.

Vulcanization

Ang proseso ng vulcanization ng butadiene-nitrile rubbers ay isinasagawa gamit ang sulfur, gayundin ang thiuram, organic peroxides, alkylphenol-formaldehyde resins at organochlorine compounds. Ang temperatura ay maaaring mag-iba mula 140˚ hanggang 190˚ Celsius. Sa panahon ng prosesong ito, ang isang malaking talampas ng bulkanisasyon ay sinusunod. Ang tumaas na nilalaman ng NAC ay nag-aambag sa pagtaas ng rate ng bulkanisasyon. Ang kalidad ng mga nagreresultang rubber ay sinusuri ng mga likas na katangian ng mga vulcanizer.

Properties

BNC property ang tinutukoynilalaman ng acrylonitrile. Ang ganitong uri ng goma ay lubos na natutunaw sa mga ketone, ilang hydrocarbon solution at ester. Ang aliphatic hydrocarbons at alkohol ay halos walang epekto sa pagkatunaw ng nitrile butadiene rubbers. Ang pagtaas sa komposisyon ng materyal na acrylonitrile ay nag-aambag sa intermolecular na pagkilos sa pagitan ng mga polymer chain: mas maraming NAA sa komposisyon ng materyal, mas mataas ang density at temperatura ng pagtaas ng transition ng salamin. Binabawasan ng tumaas na nilalaman ng NAA ang mga dielectric na katangian, binabawasan ang antas ng solubility sa mga aromatic solvents at pinatataas ang resistensya sa pamamaga sa aliphatic hydrocarbons.

Depende sa kurso ng polymerization ng goma, maaari itong gawin gamit ang iba't ibang plastoelastic properties. Maaari silang maging:

• Napakatigas (Defoe hardness 21.5 - 27.5 N). Kapag minarkahan ang naturang goma, idinaragdag ang letrang “T” sa pangalan nito.
• Solid (Defoe hardness 17.5 - 21.5 N).
• Malambot (Defoe hardness 7.5 - 11.5 N). Kapag minarkahan ang naturang goma, idinaragdag ang letrang “M” sa pangalan nito.

Para sa mga NBR na ginawa gamit ang mga alkylsulfonate bilang mga emulsifier, ang titik na "C" ay idinaragdag sa pagmamarka. Halimbawa, ang SKN-26MS ay isang malambot na goma na naglalaman ng 26% na nakatali na NAC, at isang biodegradable na alkyl sulfonate emulsifier ang ginamit sa paghahanda.