Goma nitril butadiè: propietats, producció, aplicació

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El cautxú nitril butadiè (NBR) és la principal matèria primera per a la producció de diversos tipus de cautxú amb una durabilitat òptima. És un material polimèric sintètic obtingut per copolimerització de butadiè amb acrilonitril (NAC). Es pot anomenar nitril, divinil-nitril, cautxú butadiè-acrilonitril o butacríl. A la designació internacional, aquest material s'etiqueta NBR (cautxú nitril-butadieno), a la designació nacional - SKN (cautxú sintètic de nitril).

Si escau

Aquest tipus de cautxú s'utilitza més sovint en aquelles indústries on és important la resistència òptima dels productes de cautxú a entorns químicament agressius. Són de gran importància les propietats del cautxú de nitril-butadiè com una gran elasticitat i una petita deformació permanent. Aquest material és àmpliamentutilitzat en la producció d'elements de cautxú que tenen contacte directe amb materials químicament actius: poden ser tot tipus de segells, segells d'oli, compensadors de goma, mànegues de combustible i oli, corretges de transmissió, dipòsits de combustible per a automòbils, indústries aeronàutiques i petrolieres, impressió offset plaques i altres productes.

Els productes basats en aquest cautxú no s'inflen en líquids oliosos, anticongelants i aigua. A partir d'alguns tipus d'aquest material, es fabriquen la funda del cablejat elèctric i els guants de goma, que tenen una força i resistència al desgast especials. S'utilitza en la producció de diversos adhesius, segelladors i escuma de poliuretà. El cautxú és la base en la producció d'adhesius.

Quan i d'on prové aquest cautxú?

L'obtenció de cautxú de nitril de butadiè es va registrar el 1934 a Alemanya. En aquell moment, els científics alemanys van crear un material únic en les seves propietats i el van patentar amb el nom de Buna-N. Durant la Segona Guerra Mundial, el nou material va tenir una gran demanda a la indústria militar.

A causa de la manca de matèries primeres naturals, el màxim lideratge nord-americà va llançar un programa especial que implicava el desenvolupament actiu de la producció de cautxú de nitril de butadiè i altres tipus de matèries primeres sintètiques per a productes de cautxú. El material produït sota aquest programa s'anomenava GR-N. Fins ara, BNR s'ha convertit en una de les gomes especials més buscades. Es fa a més de 20 països d'arreu del món.

Producció NBR

Aquest tipus de material s'obté per polimerització constructiva en una emulsió aquosa. El procés es realitza tant a altes com a baixes temperatures. Els principals monòmers per a la seva producció són el butadiè-1, 3 i el nitril d'àcid acrílic (NAC), barrejats en una determinada proporció. Aquestes substàncies no depenen de la temperatura. Tenint en compte les lleis de la copolimerització aleatòria, cal tenir en compte que aquest tàndem de monòmers hauria de tenir les propietats d'una composició azeotròpica que contingui aproximadament un 40% d'acrilonitril en una barreja de monòmers.

En la producció d'aquest tipus de cautxú, es necessita una purificació més completa durant la coagulació dels emulsionants utilitzats per a la polimerització. En els cautxús fabricats, es permet una petita quantitat de cendres, impureses minerals i volàtils (no més de l'1%). Es poden carregar amb antioxidants que es poden o no.

Què és BNK

Al nostre país, es produeixen cautxús de tipus com ara cautxú nitril-18 (SKN-18), cautxú nitril-butadiè-26 (SKN-26) i cautxú nitril-butadiè-40 (SKN-40). L'indicador numèric en graus mostra el nombre d'unitats d'acrilonitril en polímers. Poden contenir un 18%, 26% o 40% d'acrilonitril, respectivament.

Canviant el nombre d'ingredients constituents, podeu aconseguir diferents propietats del material resultant. Depenent del percentatge d'acrilonitril, les propietatsLes gomes poden variar en duresa, viscositat, resistència a l'oli i a la benzina. El percentatge de NAC afecta l'efecte intermolecular de les unitats estructurals. És aquest factor el que afecta l'ús del cautxú nitril butadiè en determinades àrees de l'economia nacional. No obstant això, s'utilitza com a matèria primera per a la fabricació d'una àmplia gamma de productes de cautxú industrial.

Imperfeccions del material

Malgrat que els productes de cautxú fets amb l'addició de BNR tenen una àmplia gamma d'excel·lents prestacions (alta resistència a la tracció i ductilitat, allargament relatiu, resistència a l'esquinçament i a l'abrasió, excel·lent resistència al petroli i a la gasolina), aquest material i alguns defectes.

Les condicions de funcionament més dures associades a un augment de la velocitat dels mecanismes i la manca d'oli de refrigeració, fan que els elements de goma només funcionin a temperatures de fins a +150 graus. Quan la temperatura de funcionament augmenta per sobre d'aquest valor, es produeix l'estructuració i, a continuació, la destrucció de gomes creades a partir de NBR. En altres paraules, el cautxú escalfat es torna dur i trencadís.

L'exposició a baixes temperatures també té un efecte negatiu en els productes de cautxú, que s'utilitzaven en la producció de cautxú nitril. Es considera que la temperatura de funcionament òptima per a ells no és inferior a -35˚С.

Modificacions de cautxú modernes

Per crear productes de cautxú ambun conjunt únic de propietats, s'utilitzen modificacions més modernes de gomes. Els cautxús de nitril butadiè hidrogenats es consideren un dels desenvolupaments prometedors en la modificació. Tenen excel·lents propietats de processament en diversos tipus de producció de cautxú.

El cautxú fabricat a base de gomes modificades amb clorur de polivinil ofereix un rendiment més estable en resistència al desgast meteorològic (fins a -50 graus) i temperatures de funcionament extremes de fins a +160 graus. És significativament superior als productes fets a base de cautxú de nitril pel que fa a la resistència a l'esquinçament i al desgast. Té una excel·lent resistència a la influència activa d'ambients químicament agressius. Tanmateix, aquesta goma no és tan forta i elàstica. Per tant, per tal de millorar les propietats de processament del material, s'utilitza més sovint en combinació amb tipus convencionals de cautxú de nitril.

Vulcanització

El procés de vulcanització de cautxús de butadiè-nitril es realitza amb sofre, així com tioram, peròxids orgànics, resines d'alquilfenol-formaldehid i compostos organoclorats. La temperatura pot variar entre 140 i 190 graus centígrads. Durant aquest procés, s'observa un gran altiplà de vulcanització. L'augment del contingut de NAC contribueix a un augment de la taxa de vulcanització. La qualitat de les gomes resultants s'avalua per les característiques inherents als vulcanitzadors.

Propietats

Es determinen les propietats BNCcontingut d'acrilonitril. Aquest tipus de cautxú és altament soluble en cetones, algunes solucions d'hidrocarburs i èsters. Els hidrocarburs alifàtics i l'alcohol pràcticament no tenen cap efecte sobre la dissolució de cautxú de nitril butadiè. Un augment de la composició del material acrilonitril contribueix a l'acció intermolecular entre les cadenes del polímer: com més NAA en la composició del material, més gran és la densitat i la temperatura de la transició vítrea. Un augment del contingut de NAA redueix les propietats dielèctriques, redueix el grau de solubilitat en dissolvents aromàtics i augmenta la resistència a la inflació en hidrocarburs alifàtics.

Depenent del curs de polimerització del cautxú, es pot produir amb diferents propietats plastoelàstiques. Poden ser:

• Molt dur (duresa Defoe 21,5 - 27,5 N). Quan es marca aquesta goma, s'afegeix la lletra "T" al seu nom.
• Sòlid (duresa Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Suau (duresa Defoe 7,5 - 11,5 N). Quan es marca aquesta goma, s'afegeix la lletra "M" al seu nom.

Per als NBR fabricats amb alquilsulfonats com a emulsionants, s'afegeix la lletra "C" al marcatge. Per exemple, SKN-26MS és un cautxú tou que conté un 26% de NAC lligat i en la preparació es va utilitzar un emulsionant biodegradable de sulfonat d'alquil.