Κουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου: ιδιότητες, παραγωγή, εφαρμογή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Το καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου (NBR) είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή διαφόρων τύπων καουτσούκ με βέλτιστη αντοχή. Είναι ένα συνθετικό πολυμερές υλικό που λαμβάνεται με συμπολυμερισμό βουταδιενίου με ακρυλονιτρίλιο (NAC). Μπορεί να ονομαστεί καουτσούκ νιτρίλιο, διβινυλο-νιτρίλιο, βουταδιένιο-ακρυλονιτρίλιο ή βουτακρύλιο. Στη διεθνή ονομασία, αυτό το υλικό φέρει την ένδειξη NBR (nitrile-butadienerubber), στην εγχώρια ονομασία - SKN (nitrile synthetic rubber).

Όπου ισχύει

Αυτός ο τύπος καουτσούκ χρησιμοποιείται συχνότερα σε εκείνες τις βιομηχανίες όπου η βέλτιστη αντοχή των προϊόντων από καουτσούκ σε χημικά επιθετικά περιβάλλοντα είναι σημαντική. Μεγάλη σημασία έχουν τέτοιες ιδιότητες του καουτσούκ βουταδιενίου-νιτριλίου όπως η υψηλή ελαστικότητα και η μικρή μόνιμη παραμόρφωση. Αυτό το υλικό είναι ευρέωςπου χρησιμοποιούνται στην παραγωγή ελαστικών στοιχείων που έχουν άμεση επαφή με χημικά ενεργά υλικά - αυτά μπορεί να είναι όλα τα είδη σφραγίδων, σφραγίδες λαδιού, αντισταθμιστές από καουτσούκ, εύκαμπτοι σωλήνες καυσίμου και λαδιού, ιμάντες μετάδοσης κίνησης, δεξαμενές καυσίμου για αυτοκίνητα, αεροπορίες και βιομηχανίες πετρελαίου, όφσετ εκτύπωσης πιάτα και άλλα προϊόντα.

Τα προϊόντα με βάση αυτό το καουτσούκ δεν διογκώνονται σε λιπαρά υγρά, αντιψυκτικό και νερό. Από ορισμένους τύπους τέτοιου υλικού, κατασκευάζεται το περίβλημα της ηλεκτρικής καλωδίωσης και τα λαστιχένια γάντια, τα οποία έχουν ιδιαίτερη αντοχή και αντοχή στη φθορά. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή διαφόρων συγκολλητικών, στεγανωτικών και αφρού πολυουρεθάνης. Το καουτσούκ είναι η βάση στην παραγωγή συγκολλητικών.

Πότε και από πού προήλθε αυτό το καουτσούκ;

Η απόκτηση καουτσούκ βουταδιενίου-νιτριλίου καταγράφηκε το 1934 στη Γερμανία. Εκείνη την εποχή, Γερμανοί επιστήμονες δημιούργησαν ένα υλικό μοναδικό στις ιδιότητές του και το κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με το όνομα Buna-N. Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, το νέο υλικό είχε μεγάλη ζήτηση στη στρατιωτική βιομηχανία.

Λόγω έλλειψης φυσικών πρώτων υλών, η ανώτατη ηγεσία των ΗΠΑ ξεκίνησε ένα ειδικό πρόγραμμα που περιλαμβάνει την ενεργό ανάπτυξη της παραγωγής καουτσούκ βουταδιενίου-νιτριλίου και άλλων τύπων συνθετικών πρώτων υλών για προϊόντα καουτσούκ. Το υλικό που παρήχθη στο πλαίσιο αυτού του προγράμματος ονομάστηκε GR-N. Μέχρι σήμερα, το BNR έχει γίνει ένα από τα πιο περιζήτητα λάστιχα ειδικής χρήσης. Κατασκευάζεται σε περισσότερες από 20 χώρες σε όλο τον κόσμο.

NBR παραγωγή

Αυτός ο τύπος υλικού λαμβάνεται με εποικοδομητικό πολυμερισμό σε υδατικό γαλάκτωμα. Η διαδικασία πραγματοποιείται τόσο σε υψηλές όσο και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα κύρια μονομερή για την παραγωγή τους είναι το βουταδιένιο-1, 3 και το νιτρίλιο του ακρυλικού οξέος (NAC), αναμεμειγμένα σε ορισμένη αναλογία. Αυτές οι ουσίες δεν εξαρτώνται από τη θερμοκρασία. Λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους του τυχαίου συμπολυμερισμού, θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η σειρά μονομερών θα πρέπει να έχει τις ιδιότητες μιας αζεοτροπικής σύνθεσης που περιέχει περίπου 40% ακρυλονιτρίλιο σε ένα μείγμα μονομερών.

Στην παραγωγή αυτού του τύπου καουτσούκ, υπάρχει ανάγκη για πληρέστερο καθαρισμό κατά την πήξη των γαλακτωματοποιητών που χρησιμοποιούνται για τον πολυμερισμό. Στα κατασκευασμένα λάστιχα επιτρέπεται μικρή ποσότητα τέφρας, ορυκτών και πτητικών προσμίξεων (όχι πάνω από 1%). Μπορούν να είναι γεμάτοι με χρώσιμα ή μη χρωματιστά αντιοξειδωτικά.

Τι είναι το BNK

Στη χώρα μας παράγονται καουτσούκ τύπων όπως nitrile rubber-18 (SKN-18), nitrile-butadiene rubber-26 (SKN-26) και nitrile butadiene rubber-40 (SKN-40). Ο αριθμητικός δείκτης σε ποιότητες δείχνει τον αριθμό των μονάδων ακρυλονιτριλίου σε πολυμερή. Μπορούν να περιέχουν 18%, 26% ή 40% ακρυλονιτρίλιο, αντίστοιχα.

Αλλάζοντας τον αριθμό των συστατικών, μπορείτε να επιτύχετε διαφορετικές ιδιότητες του υλικού που προκύπτει. Ανάλογα με το ποσοστό του ακρυλονιτριλίου, οι ιδιότητεςΤα καουτσούκ μπορεί να διαφέρουν ως προς τη σκληρότητα, το ιξώδες, την αντίσταση στο λάδι και τη βενζίνη. Το ποσοστό του NAC επηρεάζει τη διαμοριακή επίδραση των δομικών μονάδων. Αυτός είναι ο παράγοντας που επηρεάζει τη χρήση του καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου σε ορισμένους τομείς της εθνικής οικονομίας. Ωστόσο, χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την κατασκευή μιας τεράστιας γκάμας βιομηχανικών προϊόντων από καουτσούκ.

Ατέλειες υλικού

Παρά το γεγονός ότι τα προϊόντα από καουτσούκ που κατασκευάζονται με την προσθήκη BNR έχουν μια ολόκληρη σειρά εξαιρετικών επιδόσεων (υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και ολκιμότητα, σχετική επιμήκυνση, αντοχή σε σχίσιμο και τριβή, εξαιρετική αντοχή σε λάδι και βενζίνη), αυτό το υλικό και μερικά ελαττώματα.

Οι πιο σκληρές συνθήκες λειτουργίας που σχετίζονται με την αύξηση της ταχύτητας των μηχανισμών και την έλλειψη ψυκτικού λαδιού, οδηγούν στο γεγονός ότι τα ελαστικά στοιχεία μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε θερμοκρασίες έως +150 μοίρες. Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας ανεβαίνει πάνω από αυτή την τιμή, λαμβάνει χώρα δόμηση και στη συνέχεια καταστροφή των ελαστικών που δημιουργούνται με βάση το NBR. Με άλλα λόγια, το θερμαινόμενο καουτσούκ γίνεται σκληρό και εύθραυστο.

Η έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες έχει επίσης αρνητική επίδραση στα προϊόντα από καουτσούκ, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή καουτσούκ νιτριλίου. Η βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας τους θεωρείται ότι δεν είναι χαμηλότερη από -35˚С.

Σύγχρονες τροποποιήσεις από καουτσούκ

Για να δημιουργήσετε προϊόντα από καουτσούκ μεένα μοναδικό σύνολο ιδιοτήτων, χρησιμοποιούνται πιο σύγχρονες τροποποιήσεις καουτσούκ. Τα καουτσούκ υδρογονωμένου νιτριλίου βουταδιενίου θεωρούνται μία από τις πολλά υποσχόμενες εξελίξεις στην τροποποίηση. Έχουν εξαιρετικές ιδιότητες επεξεργασίας σε διάφορους τύπους παραγωγής καουτσούκ.

Καουτσούκ κατασκευασμένο με βάση ελαστικά τροποποιημένα με πολυβινυλοχλωρίδιο προσφέρει πιο σταθερή απόδοση στην αντοχή στη φθορά των καιρικών συνθηκών (έως -50 βαθμούς) και σε ακραίες θερμοκρασίες λειτουργίας έως +160 βαθμούς. Είναι σημαντικά ανώτερο από τα προϊόντα που κατασκευάζονται με βάση λάστιχα νιτριλίου όσον αφορά την αντοχή στο σχίσιμο και την αντοχή στη φθορά. Έχει εξαιρετική αντοχή στην ενεργό επίδραση χημικά επιθετικών περιβαλλόντων. Ωστόσο, αυτό το καουτσούκ δεν είναι τόσο δυνατό και ελαστικό. Επομένως, προκειμένου να βελτιωθούν οι ιδιότητες επεξεργασίας του υλικού, χρησιμοποιείται συχνότερα σε συνδυασμό με συμβατικούς τύπους νιτριλικών καουτσούκ.

βουλκανισμός

Η διαδικασία βουλκανισμού των καουτσούκ βουταδιενίου-νιτριλίου πραγματοποιείται με χρήση θείου, καθώς και θειουράμ, οργανικών υπεροξειδίων, ρητινών αλκυλοφαινόλης-φορμαλδεΰδης και οργανοχλωρικών ενώσεων. Η θερμοκρασία μπορεί να κυμαίνεται από 140˚ έως 190˚ Κελσίου. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, παρατηρείται ένα μεγάλο οροπέδιο βουλκανισμού. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε NAC συμβάλλει στην αύξηση του ρυθμού βουλκανισμού. Η ποιότητα των ελαστικών που προκύπτουν αξιολογείται από τα εγγενή χαρακτηριστικά των βουλκανιστών.

Ιδιότητες

Καθορίζονται οι ιδιότητες BNCπεριεκτικότητα σε ακρυλονιτρίλιο. Αυτός ο τύπος καουτσούκ είναι εξαιρετικά διαλυτός σε κετόνες, ορισμένα διαλύματα υδρογονανθράκων και εστέρες. Οι αλειφατικοί υδρογονάνθρακες και η αλκοόλη δεν έχουν πρακτικά καμία επίδραση στη διάλυση των καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου. Μια αύξηση στη σύνθεση του υλικού ακρυλονιτρίλιο συμβάλλει στη διαμοριακή δράση μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων: όσο περισσότερο ΝΑΑ στη σύνθεση του υλικού, τόσο μεγαλύτερη η πυκνότητα και η θερμοκρασία της μετάπτωσης υάλου αυξάνονται. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε ΝΑΑ μειώνει τις διηλεκτρικές ιδιότητες, μειώνει τον βαθμό διαλυτότητας σε αρωματικούς διαλύτες και αυξάνει την αντίσταση στη διόγκωση στους αλειφατικούς υδρογονάνθρακες.

Ανάλογα με την πορεία πολυμερισμού του καουτσούκ, μπορεί να παραχθεί με διαφορετικές πλαστοελαστικές ιδιότητες. Μπορούν να είναι:

• Πολύ σκληρό (σκληρότητα Defoe 21,5 - 27,5 N). Όταν επισημαίνετε τέτοιο καουτσούκ, προστίθεται το γράμμα "T" στο όνομά του.
• Στερεό (Σκληρότητα Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Μαλακό (σκληρότητα Defoe 7,5 - 11,5 N). Όταν επισημαίνετε τέτοιο καουτσούκ, προστίθεται το γράμμα "M" στο όνομά του.

Για NBR που κατασκευάζονται με αλκυλοσουλφονικά ως γαλακτωματοποιητές, το γράμμα "C" προστίθεται στη σήμανση. Για παράδειγμα, το SKN-26MS είναι ένα μαλακό καουτσούκ που περιέχει 26% δεσμευμένο NAC και χρησιμοποιήθηκε βιοαποικοδομήσιμος γαλακτωματοποιητής αλκυλοσουλφονικού άλατος.