لاستیک نیتریل بوتادین: خواص، تولید، کاربرد

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

لاستیک نیتریل بوتادین (NBR) ماده اولیه اصلی برای تولید انواع لاستیک با دوام مطلوب است. این یک ماده پلیمری مصنوعی است که از کوپلیمریزاسیون بوتادین با اکریلونیتریل (NAC) به دست می آید. می توان آن را نیتریل، دیوینیل-نیتریل، بوتادین-آکریلونیتریل لاستیک یا بوتاکریل نامید. در نامگذاری بین المللی، این ماده دارای برچسب NBR (نیتریل-بوتادین لاستیک)، در نام داخلی - SKN (لاستیک مصنوعی نیتریل) است.

در صورت لزوم

این نوع لاستیک بیشتر در صنایعی استفاده می شود که مقاومت بهینه محصولات لاستیکی در برابر محیط های تهاجمی شیمیایی مهم است. خواص لاستیک بوتادین-نیتریل مانند خاصیت ارتجاعی بالا و تغییر شکل دائمی کوچک از اهمیت بالایی برخوردار است. این ماده به طور گسترده ای استمورد استفاده در تولید عناصر لاستیکی که تماس مستقیم با مواد فعال شیمیایی دارند - اینها می توانند انواع مهر و موم، مهر و موم روغن، جبران کننده های لاستیکی، شیلنگ های سوخت و روغن، تسمه های محرک، مخازن سوخت خودروها، صنایع هوایی و نفت، چاپ افست باشند. بشقاب ها و سایر محصولات.

محصولات مبتنی بر این لاستیک در مایعات روغنی، ضد یخ و آب متورم نمی شوند. از برخی از انواع این مواد، غلاف سیم کشی برق و دستکش های لاستیکی ساخته می شود که دارای استحکام و مقاومت خاصی در برابر سایش هستند. در تولید انواع چسب، درزگیر و فوم پلی اورتان استفاده می شود. لاستیک اساس تولید چسب است.

این لاستیک از کی و از کجا آمد؟

به دست آوردن لاستیک بوتادین-نیتریل در سال 1934 در آلمان ثبت شد. در آن زمان، دانشمندان آلمانی ماده ای منحصر به فرد در خواص آن ایجاد کردند و آن را با نام Buna-N ثبت کردند. در طول جنگ جهانی دوم، مواد جدید تقاضای زیادی در صنایع نظامی داشت.

به دلیل کمبود مواد خام طبیعی، رهبری عالی ایالات متحده برنامه ویژه ای را شامل توسعه فعال تولید لاستیک بوتادین-نیتریل و سایر انواع مواد خام مصنوعی برای کالاهای لاستیکی راه اندازی کرد. مواد تولید شده تحت این برنامه GR-N نام داشت. تا به امروز، BNR به یکی از پرطرفدارترین لاستیک‌های خاص تبدیل شده است. این در بیش از 20 کشور در سراسر جهان ساخته شده است.

تولید NBR

این نوع مواد از پلیمریزاسیون سازنده در یک امولسیون آبی به دست می آید. این فرآیند هم در دماهای بالا و هم در دمای پایین انجام می شود. مونومرهای اصلی برای تولید آنها بوتادین-1، 3 و نیتریل اسید اکریلیک (NAC) هستند که به نسبت معینی مخلوط شده اند. این مواد به دما بستگی ندارند. با در نظر گرفتن قوانین کوپلیمریزاسیون تصادفی، باید توجه داشت که این پشت سر هم از مونومرها باید دارای خواص ترکیب آزئوتروپیک حاوی حدود 40 درصد آکریلونیتریل در مخلوطی از مونومرها باشد..

در تولید این نوع لاستیک نیاز به خالص سازی کامل تری در حین انعقاد امولسیفایرهای مورد استفاده برای پلیمریزاسیون وجود دارد. در لاستیک های تولیدی، مقدار کمی خاکستر، مواد معدنی و ناخالصی های فرار (بیش از 1٪) مجاز است. آنها می توانند با آنتی اکسیدان های رنگ پذیر یا غیر رنگ پذیر پر شوند.

BNK چیست

در کشور ما لاستیک هایی از قبیل نیتریل لاستیک-18 (SKN-18)، نیتریل-بوتادین لاستیک-26 (SKN-26) و نیتریل بوتادین لاستیک-40 (SKN-40) تولید می شود. نشانگر عددی در گریدها تعداد واحدهای اکریلونیتریل در پلیمرها را نشان می دهد. آنها می توانند به ترتیب حاوی 18٪، 26٪ یا 40٪ آکریلونیتریل باشند.

تغییر تعداد مواد تشکیل دهنده، می توانید به خواص متفاوتی از مواد به دست آورید. بسته به درصد اکریلونیتریل، خواصلاستیک ها می توانند از نظر سختی، ویسکوزیته، مقاومت در برابر روغن و بنزین متفاوت باشند. درصد NAC بر اثر بین مولکولی واحدهای ساختاری تأثیر می گذارد. این عامل است که بر استفاده از لاستیک نیتریل بوتادین در مناطق خاصی از اقتصاد ملی تأثیر می گذارد. با این وجود، از آن به عنوان ماده اولیه برای تولید طیف وسیعی از محصولات لاستیکی صنعتی استفاده می شود.

نقایص مواد

علیرغم این واقعیت که محصولات لاستیکی ساخته شده با افزودن BNR دارای طیف گسترده ای از عملکرد عالی (استحکام کششی و شکل پذیری بالا، کشیدگی نسبی، مقاومت در برابر پارگی و سایش، مقاومت عالی در روغن و بنزین) هستند، این مواد و برخی نقص.

شرایط عملیاتی سخت تر همراه با افزایش سرعت مکانیسم ها و کمبود روغن خنک کننده، منجر به این واقعیت می شود که عناصر لاستیکی فقط در دماهای تا +150 درجه کار می کنند. هنگامی که دمای عملیاتی از این مقدار بالاتر می رود، ساختار ایجاد می شود و سپس تخریب لاستیک های ایجاد شده بر اساس NBR رخ می دهد. به عبارت دیگر، لاستیک گرم شده سخت و شکننده می شود.

قرار گرفتن در معرض دماهای پایین نیز تأثیر منفی بر محصولات لاستیکی دارد که در تولید لاستیک نیتریل استفاده می شد. دمای عملیاتی بهینه برای آنها کمتر از -35 درجه سانتیگراد در نظر گرفته می شود.

اصلاحات لاستیکی مدرن

برای ایجاد محصولات لاستیکی بامجموعه ای منحصر به فرد از خواص، اصلاحات مدرن تری از لاستیک ها استفاده می شود. لاستیک‌های نیتریل بوتادین هیدروژنه یکی از پیشرفت‌های امیدوارکننده در اصلاح در نظر گرفته می‌شوند. آنها دارای خواص پردازش عالی در انواع مختلف تولید لاستیک هستند.

لاستیک ساخته شده بر اساس لاستیک های اصلاح شده با پلی وینیل کلراید عملکرد پایدارتری در مقاومت در برابر سایش آب و هوا (تا -50 درجه) و دمای عملیاتی شدید تا +160 درجه دارد. از نظر مقاومت در برابر پارگی و مقاومت در برابر سایش به طور قابل توجهی نسبت به محصولات ساخته شده بر اساس لاستیک های نیتریل برتری دارد. مقاومت عالی در برابر تأثیر فعال محیط های شیمیایی تهاجمی دارد. با این حال، این لاستیک چندان قوی و الاستیک نیست. بنابراین، به منظور بهبود خواص پردازش مواد، اغلب در ترکیب با انواع معمولی لاستیک های نیتریل استفاده می شود.

ولکانیزاسیون

فرایند ولکانیزاسیون لاستیک های بوتادین-نیتریل با استفاده از گوگرد و همچنین تیورام، پراکسیدهای آلی، رزین های آلکیل فنل فرمالدئید و ترکیبات کلر آلی انجام می شود. دما می تواند از 140 تا 190 درجه سانتیگراد متغیر باشد. در طی این فرآیند، فلات بزرگی از ولکانیزاسیون مشاهده می شود. افزایش محتوای NAC به افزایش نرخ ولکانیزاسیون کمک می کند. کیفیت لاستیک‌های به‌دست‌آمده با ویژگی‌های ذاتی ولکانیزر ارزیابی می‌شود.

خواص

خواص BNC تعیین می شودمحتوای اکریلونیتریل این نوع لاستیک در کتون ها، برخی محلول های هیدروکربنی و استرها بسیار حل می شود. هیدروکربن های آلیفاتیک و الکل عملاً تأثیری در انحلال لاستیک های نیتریل بوتادین ندارند. افزایش در ترکیب ماده اکریلونیتریل به عمل بین مولکولی بین زنجیره های پلیمری کمک می کند: هر چه NAA در ترکیب مواد بیشتر باشد، چگالی و دمای انتقال شیشه افزایش می یابد. افزایش محتوای NAA باعث کاهش خواص دی الکتریک، کاهش میزان حلالیت در حلال های معطر و افزایش مقاومت در برابر تورم در هیدروکربن های آلیفاتیک می شود.

بسته به سیر پلیمریزاسیون لاستیک، می توان آن را با خواص پلاستوالاستیک متفاوتی تولید کرد. آنها می توانند: باشند

• خیلی سخت (سختی دفو 21.5 - 27.5 N). هنگام علامت گذاری چنین لاستیک، حرف "T" به نام آن اضافه می شود.
• جامد (سختی دفو 17.5 - 21.5 N).
• نرم (سختی دفو 7.5 - 11.5 نیوتن). هنگام علامت گذاری چنین لاستیک، حرف "M" به نام آن اضافه می شود.

برای NBRهایی که با آلکیل سولفونات ها به عنوان امولسیفایر تولید می شوند، حرف "C" به علامت گذاری اضافه می شود. به عنوان مثال، SKN-26MS یک لاستیک نرم است که حاوی 26٪ NAC متصل شده است و یک امولسیفایر آلکیل سولفونات زیست تخریب پذیر در تهیه آن استفاده شده است.