Nitrilbutadiengummi: egenskaber, produktion, anvendelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Nitrilbutadiengummi (NBR) er det vigtigste råmateriale til fremstilling af forskellige typer gummi med optimal holdbarhed. Det er et syntetisk polymermateriale opnået ved copolymerisation af butadien med acrylonitril (NAC). Det kan kaldes nitril, divinyl-nitril, butadien-acrylonitrilgummi eller butacryl. I den internationale betegnelse er dette materiale mærket NBR (nitril-butadienerubber), i den indenlandske betegnelse - SKN (nitril syntetisk gummi).

Hvis relevant

Denne type gummi bruges oftest i de industrier, hvor optimal modstand af gummiprodukter over for kemisk aggressive miljøer er vigtig. Af stor betydning er sådanne egenskaber af butadien-nitril gummi som høj elasticitet og lille permanent deformation. Dette materiale er bredtbruges til fremstilling af gummielementer, der har direkte kontakt med kemisk aktive materialer - det kan være alle slags tætninger, olietætninger, gummikompensatorer, brændstof- og olieslanger, drivremme, brændstoftanke til biler, luftfart og olieindustri, tryk offset tallerkener og andre produkter.

Produkter baseret på dette gummi kvælder ikke i olieholdige væsker, frostvæske og vand. Fra nogle typer af sådant materiale er kappen af elektriske ledninger og gummihandsker lavet, som har særlig styrke og slidstyrke. Det bruges til fremstilling af forskellige klæbemidler, fugemasser og polyurethanskum. Gummi er grundlaget i produktionen af klæbemidler.

Hvornår og hvor kom dette gummi fra?

Opnåelse af butadien-nitril gummi blev registreret i 1934 i Tyskland. På det tidspunkt skabte tyske videnskabsmænd et materiale, der var unikt i dets egenskaber og patenterede det under navnet Buna-N. Under Anden Verdenskrig var det nye materiale i høj efterspørgsel i militærindustrien.

På grund af manglen på naturlige råmaterialer lancerede den amerikanske topledelse et særligt program, der involverede aktiv udvikling af produktionen af butadien-nitril gummi og andre typer syntetiske råmaterialer til gummivarer. Materialet produceret under dette program blev kaldt GR-N. Til dato er BNR blevet en af de mest eftertragtede specialgummi. Den er lavet i mere end 20 lande rundt om i verden.

NBR-produktion

Denne type materiale opnås ved konstruktiv polymerisation i en vandig emulsion. Processen udføres både ved høje og lave temperaturer. De vigtigste monomerer til deres produktion er butadien-1, 3 og akrylsyrenitril (NAC), blandet i en vis mængde. Disse stoffer er ikke afhængige af temperatur. Under hensyntagen til lovene for tilfældig copolymerisation skal det bemærkes, at denne tandem af monomerer bør have egenskaberne som en azeotrop sammensætning indeholdende ca. 40 % acrylonitril i en blanding af monomerer.

Ved fremstillingen af denne type gummi er der behov for en mere fuldstændig oprensning under koagulering af emulgatorerne, der anvendes til polymerisation. I de fremstillede gummier er en lille mængde aske, mineralske og flygtige urenheder (ikke mere end 1%) tilladt. De kan fyldes med antioxidanter, der kan farves eller ikke-farvs.

Hvad er BNK

I vores land produceres gummityper som nitrilgummi-18 (SKN-18), nitril-butadiengummi-26 (SKN-26) og nitrilbutadiengummi-40 (SKN-40). Den numeriske indikator i kvaliteter viser antallet af acrylonitrilenheder i polymerer. De kan indeholde henholdsvis 18 %, 26 % eller 40 % acrylonitril.

Når du ændrer antallet af bestanddele, kan du opnå forskellige egenskaber af det resulterende materiale. Afhængig af procentdelen af acrylonitril, egenskabernegummier kan variere i hårdhed, viskositet, olie- og benzinbestandighed. Procentdelen af NAC påvirker den intermolekylære effekt af strukturelle enheder. Det er denne faktor, der påvirker brugen af nitrilbutadiengummi i visse områder af den nationale økonomi. Ikke desto mindre bruges det som råmateriale til fremstilling af et stort udvalg af industrielle gummiprodukter.

Materiale ufuldkommenheder

På trods af at gummiprodukter fremstillet med tilsætning af BNR har en lang række fremragende ydeevne (høj trækstyrke og duktilitet, relativ forlængelse, rive- og slidstyrke, fremragende olie- og benzinbestandighed), er dette materiale og nogle fejl.

Sværere driftsforhold forbundet med øget hastighed af mekanismer og mangel på køleolie, fører til, at gummielementer kun kan arbejde ved temperaturer op til +150 grader. Når driftstemperaturen stiger over denne værdi, opstår strukturering, og derefter ødelæggelsen af gummier skabt på basis af NBR. Med andre ord bliver opvarmet gummi hårdt og skørt.

Eksponering for lave temperaturer har også en negativ effekt på gummiprodukter, som blev brugt til fremstilling af nitrilgummi. Den optimale driftstemperatur for dem anses for ikke at være lavere end -35˚С.

Moderne gummimodifikationer

Til at skabe gummiprodukter medet unikt sæt egenskaber, mere moderne modifikationer af gummi bruges. Hydrogeneret nitril-butadien-gummi betragtes som en af de lovende udviklinger inden for modifikation. De har fremragende forarbejdningsegenskaber i forskellige typer gummiproduktion.

Gummi fremstillet på basis af polyvinylchlorid-modificerede gummier giver mere stabil ydeevne i vejrbestandighed (op til -50 grader) og ekstrem driftstemperatur op til +160 grader. Det er væsentligt overlegent i forhold til produkter fremstillet på basis af nitrilgummi med hensyn til rivestyrke og slidstyrke. Har fremragende modstandsdygtighed over for aktiv påvirkning af kemisk aggressive miljøer. Dette gummi er dog ikke så stærkt og elastisk. For at forbedre materialets forarbejdningsegenskaber bruges det derfor oftest i kombination med konventionelle typer nitrilgummi.

Vulcanization

Processen med vulkanisering af butadien-nitril gummier udføres ved hjælp af svovl, såvel som thiuram, organiske peroxider, alkylphenol-formaldehyd-harpikser og organiske chlorforbindelser. Temperaturen kan variere fra 140˚ til 190˚ Celsius. Under denne proces observeres et stort vulkaniseringsplateau. Det øgede indhold af NAC bidrager til en stigning i vulkaniseringshastigheden. Kvaliteten af de resulterende gummier vurderes ud fra vulkanisatorernes iboende egenskaber.

Properties

BNC-egenskaber bestemmesindhold af acrylonitril. Denne type gummi er meget opløselig i ketoner, nogle kulbrinteopløsninger og estere. Alifatiske kulbrinter og alkohol har praktisk t alt ingen effekt på opløsningen af nitrilbutadiengummi. En stigning i sammensætningen af materialet acrylonitril bidrager til den intermolekylære virkning mellem polymerkæderne: Jo mere NAA i sammensætningen af materialet, jo højere densitet og temperatur stiger glasovergangen. Et øget indhold af NAA reducerer de dielektriske egenskaber, reducerer graden af opløselighed i aromatiske opløsningsmidler og øger modstanden mod kvældning i alifatiske kulbrinter.

Afhængigt af polymerisationsforløbet af gummi kan det fremstilles med forskellige plastoelastiske egenskaber. De kan være:

• Meget hårdt (Defoe hårdhed 21,5 - 27,5 N). Ved mærkning af sådan gummi tilføjes bogstavet "T" til dets navn.
• Solid (Defoe-hårdhed 17,5 - 21,5 N).
• Blød (Defoe hårdhed 7,5 - 11,5 N). Ved markering af sådan gummi tilføjes bogstavet "M" til dets navn.

For NBR'er fremstillet med alkylsulfonater som emulgatorer tilføjes bogstavet "C" til mærkningen. For eksempel er SKN-26MS en blød gummi, der indeholder 26 % bundet NAC, og en biologisk nedbrydelig alkylsulfonatemulgator blev brugt i præparatet.