Butadienový nitrilový kaučuk: vlastnosti, výroba, aplikace

Butadien-nitrilový kaučuk (BNK) je hlavním druhem suroviny pro výrobu různých typů pryže s optimální trvanlivostí. Jedná se o syntetický polymerní materiál získaný kopolymerací butadienu s akrylonitrilem (NAC). To může být nazýváno nitril, divinylnitril, butadienakrylonitrilové kaučuky

Kde je to možné

Tento typ kaučuku se nejčastěji používá v průmyslových odvětvích, kde je důležitá optimální odolnost gumových výrobků vůči chemicky agresivním médiím. Velký význam mají vlastnosti takové butadien-nitrilové pryže, jako je vysoká pružnost a malé trvalé deformace. Tento materiál se běžně používá při výrobě pryžových prvků, které jsou v přímém kontaktu s chemicky aktivního materiálu - to může být všechny druhy těsnění, těsnění, gumových kompenzátorů, a olejových palivových hadic, hnacích řemenů, palivových nádržích automobilů, vzduchu a ropného průmyslu, tisku ofsetové desky a další produkty.

Výrobky vyrobené na bázi tohoto kaučuku, netuší v olejových kapalinách, nemrznoucích kapalinách a vodě. U některých typů takovýchto materiálů má elektrická kabeláž a gumové rukavice zvláštní pevnost a odolnost. Používá se při výrobě různých lepidel, tmelů a montážní pěny. Guma je základem při výrobě lepidel.

Kdy a kde se objevil tento kaučuk?

Výroba butadien-nitrilového kaučuku byla zaznamenána v roce 1934 v Německu. V té době vytvořili němečtí vědci unikátní materiál a patentovali ho pod jménem Buna-N. Během druhé světové války se nový materiál stal velice populární ve vojenském průmyslu.

Vzhledem k nedostatku přírodních surovin senior americká vláda zahájila speciální program, což znamená aktivní vývoj výroby z nitrilkaučuku a dalších umělých materiálů pro gumu. Materiál vyrobený v rámci tohoto programu byl nazván GR-N. K dnešnímu dni se BNK stala jedním z nejžádanějších speciálních gumových kaučuků. Vyrábí se ve více než 20 zemích.

Produkce BNK

Tento typ materiálu se získá strukturní polymerací ve vodné emulzi. Proces se provádí jak při vysokých, tak při nízkých teplotách. Hlavními monomery pro jejich výrobu jsou butadien-1,3 a akrylonitril (NAC), které jsou v určitém poměru smíchány. Tyto látky nezávisí na teplotě. S ohledem na zákony statistické kopolymerace je třeba poznamenat, že tento tandem monomerů by měl mít vlastnosti azeotropní kompozice obsahující přibližně 40% akrylonitrilu ve směsi monomerů.

Při výrobě tohoto typu pryže existuje potřeba úplnějšího čištění při koagulaci emulgátorů používaných pro polymeraci. U vyrobených kaučuků je povoleno nevýznamné množství popílku minerálních a těkavých nečistot (ne více než 1%). Mohou být naplněny barevnými nebo nezbarvitelnými antioxidanty.

Co je BNC?

V naší zemi vyrábí typy pryžových, jako je NBR-18 (SKN-18), NBR-26 (SKN-26) a butadien-akrylonitrilový kaučuk 40 (SKN-40). Číselný index v stupních udává počet akrylonitrilových jednotek v polymerech. Mohou obsahovat 18, 26 nebo 40% nitrilovou kyselinu akrylovou.

Při změně počtu složek můžete dosáhnout různých vlastností výsledného materiálu. V závislosti na obsahu akrylonitrilu se vlastnosti kaučuků mohou měnit v tvrdosti, viskozitě oleje a odolnosti vůči benzínu. Procento NAC ovlivňuje intermolekulární účinek strukturních jednotek. Právě tento faktor ovlivňuje použití butadiennitrilového kaučuku v některých oblastech národního hospodářství. Používá se však jako surovina pro výrobu obrovské řady průmyslových pryžových výrobků.

Nevýhody materiálu

Navzdory tomu, že se pryžové výrobky s přídavkem BOC, mají komplex vynikající výkon (vysoká pevnost v tahu a tažnost, prodloužení, odolnost proti roztržení a odolnost proti otěru, vynikající oleji a benzinu-rezistentní), je přítomen v tomto materiálu a některými nevýhodami.

Zesílení provozních podmínek, které souvisí s nárůstem rychlosti strojů a nedostatkem chladicího oleje, vede k tomu, že pryžové prvky mohou fungovat pouze při teplotách až do +150 stupňů. Vzhledem k tomu, že provozní teplota stoupá nad tuto hodnotu, jsou kaučuky vytvořené na základě BNC strukturovány a poté zničeny. Jinými slovy, vytápěná pryž se stává tvrdá a křehká.

Vliv nízkých teplot má také negativní dopad na pryžové výrobky, při jejichž výrobě byl použit butadien-nitrilový kaučuk. Optimální pro ně je provozní teplota nižší než -35 ° C.

Moderní modifikace kaučuků

Pro tvorbu gumových výrobků s jedinečným komplexem vlastností se používají moderní modifikace gumy. Jedním ze slibných změn v modifikaci jsou hydrogenované butadien-nitrilové kaučuky. Mají vynikající technologické vlastnosti pro různé druhy výroby pryže.

Pryž, vyrobený na bázi kaučukově modifikovaných kaučuků, poskytuje stabilnější indikátory odolnosti proti povětrnostním vlivům (až do -50 stupňů) a extrémních provozních teplot až +160 stupňů. Je mnohem lepší než výrobky vyrobené na bázi butadien-nitrilových kaučuků, odolnost proti roztržení a odolnosti proti opotřebení. Má vynikající odolnost vůči působení chemicky agresivních médií. Tento kaučuk však není tak silný a pružný. Proto, aby se zlepšily technologické vlastnosti materiálu, je nejčastěji používán v kombinaci s běžnými typy butadien-nitrilových kaučuků.

Vulkanizace

Proces vulkanizace butadien-nitrilových kaučuků se provádí se sírou, stejně jako thiuram, organické peroxidy, alkylfenol-formaldehydové pryskyřice a organochlorinové sloučeniny. Teplota se může pohybovat od 140˚ do 190˚ Celsia. Při provádění tohoto procesu se objeví velká vulkanizační plošina. Zvýšený obsah NAC podporuje zvýšení rychlosti vulkanizace. Kvalita získaných kaučuků je hodnocena inherentními vlastnostmi vulkanizátorů.

Vlastnosti

Vlastnosti BNC jsou určovány obsahem akrylonitrilu. Tento typ kaučuku je snadno rozpustný v ketonech, v některých uhlovodíkových roztocích a v esterych. Alifatické uhlovodíky a alkohol nemají prakticky žádný účinek na rozpouštění butadien-nitrilových kaučuků. Nárůst v kompozici podporuje intermolekulární akrylonitril materiál vystaven mezi polymerními řetězci: větší NAC na složení materiálu, tím vyšší je hustota a zvyšuje režim teplotu skelného přechodu. Zvýšené hladiny NAC snižuje dielektrické vlastnosti a snižuje stupeň rozpustnosti v aromatických rozpouštědlech a zvyšuje odolnost vůči bobtnání v alifatických uhlovodících.

V závislosti na průtokové polymerizaci kaučuku lze vyrábět s různými plastoelastickými parametry. Mohou být:

• Velmi tvrdé (deformace 21,5 - 27,5 N). Při označování takového kaučuku se k jeho názvu přidá písmeno "T".
• Tvrdost (tuhost podle Defa 17,5 - 21,5 N).
• Měkká (tuhost podle Defo 7.5 - 11.5 N). Při označování takového kaučuku se ke jménu přidává písmeno "M".

Pro BNK, vyráběné za účasti alkylsulfonátů jako emulgátorů, se ke značce přidává písmeno "C". Například SKN-26MS je měkká kaučuk, ve které je přítomno 26% vázaného NAC a v přípravku byl použit biodegradabilní alkylsulfonátový emulgátor.