Nitrilo butadieno kaučiukas: savybės, gamyba, pritaikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Nitrilo butadieno kaučiukas (NBR) yra pagrindinė žaliava gaminant įvairių rūšių optimalų ilgaamžiškumą. Tai sintetinė polimerinė medžiaga, gaunama kopolimerizuojant butadieną su akrilnitrilu (NAC). Jis gali būti vadinamas nitrilo, divinilo-nitrilo, butadieno-akrilnitrilo kaučiuku arba butakrilu. Tarptautiniame pavadinime ši medžiaga pažymėta NBR (nitrilo butadienruberis), o vidaus pavadinimu - SKN (sintetinė nitrilo kaučiukas).

Jei taikoma

Šis gumos tipas dažniausiai naudojamas tose pramonės šakose, kur svarbus optimalus gumos gaminių atsparumas chemiškai agresyviai aplinkai. Didelę reikšmę turi tokios butadieno-nitrilo kaučiuko savybės, kaip didelis elastingumas ir nedidelė nuolatinė deformacija. Ši medžiaga yra plačiai paplitusinaudojami gaminant guminius elementus, kurie turi tiesioginį sąlytį su chemiškai aktyviomis medžiagomis – tai gali būti visų rūšių sandarikliai, alyvos sandarikliai, guminiai kompensatoriai, degalų ir alyvos žarnos, pavaros diržai, degalų bakai automobiliams, aviacijos ir naftos pramonei, spaudos ofsetas lėkštės ir kiti gaminiai.

Šios gumos pagrindu pagaminti gaminiai neišbrinksta riebiuose skysčiuose, antifrizuose ir vandenyje. Iš kai kurių rūšių tokių medžiagų gaminamas elektros instaliacijos apvalkalas ir guminės pirštinės, kurios turi ypatingą stiprumą ir atsparumą dilimui. Jis naudojamas įvairių klijų, sandariklių ir poliuretano putų gamyboje. Guma yra klijų gamybos pagrindas.

Kada ir iš kur atsirado ši guma?

Butadieno-nitrilo kaučiuko gavimas buvo užfiksuotas 1934 m. Vokietijoje. Tuo metu vokiečių mokslininkai sukūrė unikalią savo savybėmis medžiagą ir užpatentavo ją pavadinimu Buna-N. Antrojo pasaulinio karo metu naujoji medžiaga buvo labai paklausi karinėje pramonėje.

Dėl natūralių žaliavų trūkumo JAV aukščiausioji vadovybė pradėjo specialią programą, apimančią aktyvų butadieno-nitrilo kaučiuko ir kitų rūšių sintetinių gumos gaminių žaliavų gamybos plėtrą. Pagal šią programą sukurta medžiaga buvo pavadinta GR-N. Iki šiol BNR tapo viena geidžiamiausių specialios paskirties gumų. Jis gaminamas daugiau nei 20 šalių visame pasaulyje.

NBR gamyba

Šio tipo medžiaga gaunama konstruktyvios polimerizacijos būdu vandeninėje emulsijoje. Procesas atliekamas tiek aukštoje, tiek žemoje temperatūroje. Pagrindiniai jų gamybos monomerai yra butadienas-1, 3 ir akrilo rūgšties nitrilas (NAC), sumaišytas tam tikra proporcija. Šios medžiagos nepriklauso nuo temperatūros. Atsižvelgiant į atsitiktinės kopolimerizacijos dėsnius, reikia pažymėti, kad šis monomerų tandemas turėtų turėti azeotropinės kompozicijos, turinčios apie 40 % akrilonitrilo monomerų mišinyje, savybes.

Gaminant šio tipo kaučiuką, polimerizacijai naudojamų emulsiklių koaguliacijos metu reikalingas išsamesnis valymas. Gaminamose gumose leidžiamas nedidelis pelenų, mineralinių ir lakiųjų priemaišų kiekis (ne daugiau kaip 1%). Juose gali būti dėmėtų arba nedažomų antioksidantų.

Kas yra BNK

Mūsų šalyje gaminamos tokių rūšių gumos kaip nitrilo kaučiukas-18 (SKN-18), nitrilo-butadieno kaučiukas-26 (SKN-26) ir nitrilo butadieno kaučiukas-40 (SKN-40). Skaitinis rodiklis klasėmis rodo akrilnitrilo vienetų skaičių polimeruose. Juose gali būti atitinkamai 18%, 26% arba 40% akrilnitrilo.

Pakeitę sudedamųjų dalių skaičių, galite pasiekti skirtingas gaunamos medžiagos savybes. Priklausomai nuo akrilnitrilo procento, savybėsgumos gali skirtis pagal kietumą, klampumą, atsparumą alyvai ir benzinui. NAC procentinė dalis turi įtakos struktūrinių vienetų tarpmolekuliniam poveikiui. Būtent šis veiksnys turi įtakos nitrilo butadieno kaučiuko naudojimui tam tikrose šalies ekonomikos srityse. Nepaisant to, jis naudojamas kaip žaliava gaminant daugybę pramoninių gumos gaminių.

Medžiagos trūkumai

Nepaisant to, kad guminiai gaminiai, pagaminti pridedant BNR, pasižymi puikiomis savybėmis (didelis atsparumas tempimui ir plastiškumas, santykinis pailgėjimas, atsparumas plyšimui ir dilimui, puikus atsparumas alyvai ir benzinui), ši medžiaga ir kai kurie trūkumų.

Sugriežtintos eksploatavimo sąlygos, susijusios su mechanizmų greičio padidėjimu ir aušinimo alyvos trūkumu, lemia tai, kad guminiai elementai gali veikti tik esant iki +150 laipsnių temperatūrai. Kai darbinė temperatūra pakyla virš šios vertės, įvyksta struktūrizavimas, o vėliau NBR pagrindu sukurtos gumos sunaikinamos. Kitaip tariant, įkaitinta guma tampa kieta ir trapi.

Žemos temperatūros poveikis taip pat neigiamai veikia gumos gaminius, kurie buvo naudojami nitrilo kaučiuko gamyboje. Optimali jų veikimo temperatūra laikoma ne žemesnė kaip -35˚С.

Šiuolaikinės gumos modifikacijos

Kurti guminius gaminius suunikalus savybių rinkinys, naudojamos modernesnės modifikacijos gumos. Hidrinti nitrilo butadieno kaučiukai laikomi vienu iš perspektyvių modifikacijų. Jie pasižymi puikiomis apdirbimo savybėmis įvairių rūšių gumos gamyboje.

Guma, pagaminta iš polivinilchloridu modifikuotų gumų pagrindu, užtikrina stabilesnį atsparumą oro susidėvėjimui (iki -50 laipsnių) ir ekstremalią darbo temperatūrą iki +160 laipsnių. Atsparumu plyšimui ir dilimui jis gerokai pranašesnis už gaminius, pagamintus nitrilo kaučiuko pagrindu. Turi puikų atsparumą aktyviam chemiškai agresyvios aplinkos poveikiui. Tačiau ši guma nėra tokia tvirta ir elastinga. Todėl, siekiant pagerinti medžiagos apdirbimo savybes, ji dažniausiai naudojama kartu su įprastomis nitrilo kaučiuko rūšimis.

Vulkanizacija

Butadieno-nitrilo kaučiukų vulkanizavimo procesas atliekamas naudojant sierą, taip pat tiuramą, organinius peroksidus, alkilfenolio-formaldehido dervas ir organinius chloro junginius. Temperatūra gali svyruoti nuo 140˚ iki 190˚ Celsijaus. Šio proceso metu stebimas didelis vulkanizacijos plokščiakalnis. Padidėjęs NAC kiekis prisideda prie vulkanizacijos greičio padidėjimo. Gautų kaučiukų kokybė įvertinama pagal būdingas vulkanizatorių charakteristikas.

Ypatybės

BNC savybės nustatomosakrilnitrilo kiekis. Šio tipo guma gerai tirpsta ketonuose, kai kuriuose angliavandenilių tirpaluose ir esteriuose. Alifatiniai angliavandeniliai ir alkoholis praktiškai neturi įtakos nitrilo butadieno kaučiukų tirpimui. Medžiagos akrilnitrilo sudėties padidėjimas prisideda prie tarpmolekulinio veikimo tarp polimero grandinių: kuo daugiau medžiagos sudėtyje yra NAA, tuo didesnis stiklėjimo tankis ir temperatūra. Padidėjęs NAA kiekis sumažina dielektrines savybes, sumažina tirpumo laipsnį aromatiniuose tirpikliuose ir padidina atsparumą alifatinių angliavandenilių brinkimui.

Priklausomai nuo gumos polimerizacijos eigos, ji gali būti pagaminta su skirtingomis plastoelastinėmis savybėmis. Jie gali būti:

• Labai kietas (Defoe kietumas 21,5–27,5 N). Ženklinant tokią gumą, prie jos pavadinimo pridedama raidė „T“.
• Kietas (Defoe kietumas 17,5–21,5 N).
• Minkštas (Defoe kietumas 7,5–11,5 N). Ženklinant tokią gumą, prie jos pavadinimo pridedama raidė „M“.

Jei NBR gaminami naudojant alkilsulfonatus kaip emulsiklius, prie žymėjimo pridedama raidė "C". Pavyzdžiui, SKN-26MS yra minkšta guma, kurioje yra 26 % surišto NAC, o gaminant buvo naudojamas biologiškai skaidus alkilsulfonato emulsiklis.