Cauciucul nitril butadien (NBR sau NBR, NBR) este un polimer sintetic, un produs al copolimerizării radicale a butadienei cu acrilonitril (NAC) într-o emulsie apoasă la 30 ° C (temperatură înaltă) și la 5 ° C (temperatura scăzută).
SKN-urile de temperatură joasă au proprietăți tehnologice mai bune decât cele de temperatură înaltă, iar vulcanizații lor au proprietăți fizice și mecanice bune. Moleculele SKN constau din unități alternante statistic de butadienă și NAA:
-[-CH2- CH \u003d CH-CH2- ] n - [-CH2- CH (CN) -] m -
Conținutul de unități de 1,2-butadienă nu depășește 10% și scade odată cu creșterea cantității de NAA adăugat.
URSS a produs cauciucuri cu conținut scăzut (17-20%), mediu (27-30%), ridicat (36-40%) și foarte mare (50%) de NAA, care sunt, respectiv, desemnate: SKN-18, SKN- 26, SKN-40, SKN-50.
Proprietățile fizice ale BNR depind în mod semnificativ de conținutul de NAA. Cauciucurile butadien-nitrilice se dizolvă bine în cetone, hidrocarburi aromatice și clorurate, esteri și foarte slab în hidrocarburi și alcooli alifatici. Odată cu creșterea conținutului de NAA legat în polimer, interacțiunea intermoleculară dintre lanțurile polimerice și densitatea crește semnificativ, temperatura de tranziție sticloasă crește, proprietățile dielectrice scad, solubilitatea în solvenți aromatici scade și rezistența la umflare în alifatici. hidrocarburile crește.
În funcție de condițiile de reglare a procesului de polimerizare, NBR este produs cu diferite proprietăți plastoelastice:
Foarte dur (solid) - cu o rigiditate Defoe de 21,5 -27,5 N sau o vâscozitate Mooney peste 120 arb. unități;
Rigid - cu o duritate Defoe de 17,5-21,5 N sau o vâscozitate Mooney de 90-120 arb. unități;
Soft - cu o duritate Defoe de 7,5-11,5 N sau o vâscozitate Mooney de 50-70 arb. unitati
În conformitate cu aceasta, la denumirea cauciucului se adaugă litera T - pentru cauciucuri foarte dure sau M - pentru cele moi. Pentru cauciucurile obținute în prezența sulfonaților de alchil ca emulgatori, la denumirea cauciucului se adaugă litera C. De exemplu, SKN-18MS indică faptul că cauciucul conține aproximativ 18% NAC legat, moale (datorită greutății moleculare reduse), obținut în prezența unui emulgator biodegradabil alchil sulfonat.
Prelucrarea NBR este dificilă din cauza rigidității ridicate din cauza interacțiunii intermoleculare mari. Prelucrabilitatea cauciucurilor de diferite grade depinde de vâscozitatea lor inițială, precum și de conținutul grupelor de nitril. Pentru toate cauciucurile de tipuri rigide, este necesară plastificarea preliminară, iar plastificarea mecanică pe role la o temperatură de 30-40 ° C este cea mai eficientă.
În funcție de viteza de masticație, NBR-urile pot fi aranjate pe următorul rând: SKN-40>SKN-26>SKN-18. Distrugerea termic-oxidativă a BNR este ineficientă și nu își găsește aplicație practică. Apar dificultăți semnificative în fabricarea compușilor de cauciuc pe bază de BNR în malaxoarele de cauciuc, deoarece în acest caz, din cauza generării crescute de căldură, se dezvoltă temperaturi ridicate, care duc la o creștere a rigidității compușilor din cauza arsurilor sau structurii termice a cauciuc.
De obicei, modurile de amestecare în mai multe etape sunt utilizate cu răcirea și maturarea loturilor principale între etape. Compușii de cauciuc pe bază de NBR au o ușoară aderență. Formarea amestecurilor este dificilă datorită rigidității ridicate și refacerii elastice ridicate.
Cauciucurile obținute prin polimerizare la temperatură joasă au proprietăți tehnologice mai bune în comparație cu cauciucurile de polimerizare „la cald”.
Cauciucurile butadienă-nitril pot fi vulcanizate cu sulf în prezența acceleratorilor de vulcanizare a sulfului, precum și cu tioram, peroxizi organici, rășini alchilfenol-formaldehidă și compuși organoclorurati. Vulcanizarea se realizează la temperaturi de 140-190 ° C. În timpul vulcanizării se observă un platou mare de vulcanizare. Odată cu creșterea conținutului de NAA legat, viteza de vulcanizare crește.
Deoarece NBR-urile nu cristalizează în timpul deformării, cauciucurile neumplute pe bază de acestea se caracterizează prin caracteristici de rezistență scăzută și nu au nicio importanță practică.
Calitatea cauciucurilor este evaluată prin proprietățile vulcanizatelor amestecurilor standard cu următoarea compoziție:
| Conţinut, | greutate | părți |
|---|---|---|
| SKN-18 | 100,0 | - |
| SKN-26, SKN-40 | - | 100,0 |
| Sulf | 2.0 | 1.5 |
| oxid de zinc | 5.0 | 5.0 |
| mercaptobenzitiazol | 1.5 | 0,8 |
| negru de fum | 50,0 | 45,0 |
| Acid stearic | 1.5 | 1.5 |
Cauciucul cu ingredientele se amestecă pe role de laborator la o temperatură a rolelor de 30-40° C. Timpul total de amestecare este de 41 minute, din care cauciucul este plastificat timp de 15 minute. Durata vulcanizării compușilor de cauciuc preparați conform unei rețete standard la 142±1° C este de 50-60 de minute. Rezistența la tracțiune a vulcanizatelor neumplute din amestecuri standard nu depășește 5-6 MPa.
Principalele proprietăți ale cauciucurilor pe bază de NBR depind de conținutul de NAA legat din acestea. Odată cu creșterea conținutului, crește proprietățile de rezistență, duritatea, rezistența la uzură, rezistența la umflare în hidrocarburi alifatice și rezistența la îmbătrânirea termică. În același timp, elasticitatea și rezistența la îngheț sunt reduse semnificativ, iar generarea de căldură crește odată cu deformările repetate. Cauciucurile pe bază de NBR sunt foarte rezistente la umflarea hidrocarburilor alifatice, grăsimilor și uleiurilor vegetale, dar se umflă puternic în compușii organici polari, aromatici și care conțin clor.
Unul dintre avantajele semnificative ale cauciucurilor pe bază de NBR în comparație cu cauciucurile pe bază de NK, SKI-3, SKS-30 este rezistența lor mai mare la îmbătrânirea termică, care se explică prin formarea de produse intermediare în timpul oxidării, care sunt inhibitori de oxidare. Cauciucurile pe bază de NBR au o bună aderență la metalul placat cu alamă și în acest sens se apropie de cauciucurile NR. Rezistența fixării lor pe aluminiu și aliajele sale, oțel, fontă, alamă, bronz, zinc, magneziu este mai mare decât rezistența vulcanizatului în sine.
NBR poate fi utilizat în combinație cu cauciucuri naturale, izopren, butadienă și stiren-butadienă, care sunt introduse pentru a îmbunătăți proprietățile tehnologice ale amestecurilor și pentru a crește rezistența la îngheț a vulcanizatelor. Combinarea acestora cu cauciucuri etilen-propilenă și cloropren îmbunătățește rezistența la ozon și rezistența la îmbătrânirea termică, iar combinarea lor cu tiocoli, clorură de polivinil, cauciucuri fluorurate și rășini fenol-formaldehidice îmbunătățește rezistența la ulei și benzină, rezistența la ozon.
Domeniul principal de aplicare a cauciucurilor SKN este producția de produse tehnologice din cauciuc rezistente la ulei și benzină - manșoane, garnituri, garnituri de ulei, recipiente de benzină, diferite capace role etc., utilizate în industria auto, ulei, tipografie și alte industrii.
Cauciucurile sunt utilizate pentru fabricarea produselor din cauciuc rezistente la căldură, concepute pentru a funcționa în apă, uleiuri, solvenți și alte medii la temperaturi de până la 150°C. Cauciucurile SKN sunt, de asemenea, utilizate pentru căptușirea cauciucurilor rezistente la acizi și alcaline, mai ales dacă se cere simultan să fie rezistente la hidrocarburi nepolare.
Cauciucurile nitril butadienă în combinație cu negru de acetilenă pot fi folosite pentru a face cauciucuri conductoare.
Pe baza SKN, sunt produse ebonite rezistente la căldură și ulei, cu proprietăți mecanice bune. Amestecuri de SKN cu clorură de polivinil sunt utilizate pentru fabricarea de acoperiri rezistente la foc și rezistente la mediu agresiv.
Datorită rezistenței lor ridicate la uleiuri și alți agenți agresivi, BNR-urile au găsit o largă aplicație pentru fabricarea diverselor produse tehnice din cauciuc rezistent la ulei și benzină - garnituri, manșoane, inele, manșete, etanșări, plăcuțe tehnice MBS , recipiente pentru benzină etc.
Cauciucurile sunt folosite pentru producerea de cauciucuri izolante și conductoare electric, tocuri și tălpi de încălțăminte, adezivi și ebonite, acoperiri de protecție rezistente la medii agresive.
1. Bashkatov T. V., Zhigalin Ya. L. Tehnologia cauciucurilor sintetice. L.: Chimie, 1987.
2. Kornev A. E., Bukanov A. M., Sheverdyaev O. N. Tehnologia materialelor elastomerice. M.: NPPA „Istek”, 2005.
3. Zakharchenko P. I., Yashunskaya F. I., Evstratov V. F., Orlovsky P. N. Manualul lui Rubberman: Editura „Chimie”, M., 1971