Нитрил бутадиенді каучук: қасиеттері, алынуы, қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Нитрил бутадиенді каучук (НБР) оңтайлы беріктігі бар әртүрлі резеңке түрлерін өндіруге арналған негізгі шикізат болып табылады. Бұл бутадиенді акрилонитрилмен (NAC) сополимерлеу арқылы алынған синтетикалық полимерлі материал. Оны нитрил, дивинил-нитрил, бутадиен-акрилонитрилді каучук немесе бутакрил деп атауға болады. Халықаралық белгілеуде бұл материал NBR (нитрил-бутадиен каучук), отандық белгілеуде - SKN (нитрилді синтетикалық каучук) деп белгіленген.

Қолданылатын жерде

Резеңкенің бұл түрі көбінесе резеңке бұйымдарының химиялық агрессивті орталарға оңтайлы төзімділігі маңызды болып табылатын салаларда қолданылады. Бутадиен-нитрилді каучуктың жоғары серпімділік және шағын тұрақты деформация сияқты қасиеттері үлкен маңызға ие. Бұл материал кеңінен таралғанхимиялық белсенді материалдармен тікелей жанасатын резеңке элементтерді өндіруде қолданылады - бұл тығыздағыштардың барлық түрлері, майлы тығыздағыштар, резеңке компенсаторлар, жанармай және май түтіктері, жетекші белдіктер, автомобильдерге, авиациялық және мұнай өнеркәсібіне арналған отын цистерналары, баспа офсеттері болуы мүмкін. табақтар және басқа өнімдер.

Осы резеңкеге негізделген өнімдер майлы сұйықтықтарда, антифризде және суда ісінбейді. Осындай материалдың кейбір түрлерінен электр сымдарының қабығы және резеңке қолғаптар жасалады, олар ерекше беріктікке және тозуға төзімділікке ие. Ол әртүрлі желімдерді, тығыздағыштарды және полиуретанды көбікті өндіруде қолданылады. Резеңке желімдер өндірісінің негізі болып табылады.

Бұл резеңке қашан және қайдан келді?

Бутадиен-нитрилді каучук алу 1934 жылы Германияда тіркелген. Сол кезде неміс ғалымдары өзінің қасиеттері бойынша ерекше материал жасап, оны Буна-Н деген атпен патенттеген. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жаңа материал әскери өнеркәсіпте жоғары сұранысқа ие болды.

Табиғи шикізаттың жетіспеушілігіне байланысты АҚШ-тың жоғарғы басшылығы бутадиен-нитрилді каучук пен резеңке бұйымдарына арналған синтетикалық шикізаттың басқа да түрлерін өндіруді белсенді дамытуды көздейтін арнайы бағдарламаны іске қосты. Бұл бағдарлама бойынша өндірілген материал GR-N деп аталды. Бүгінгі күні BNR ең көп сұранысқа ие арнайы мақсаттағы резеңкелердің біріне айналды. Ол әлемнің 20-дан астам елінде жасалған.

NBR өндірісі

Бұл материал түрі сулы эмульсияда конструктивті полимерлеу арқылы алынады. Процесс жоғары температурада да, төмен температурада да жүргізіледі. Оларды өндіруге арналған негізгі мономерлер - бутадиен-1, 3 және белгілі пропорцияда араласқан акрил қышқылының нитрилі (NAC). Бұл заттар температураға тәуелді емес. Кездейсоқ сополимерлену заңдылықтарын ескере отырып, мономерлердің бұл тандемі мономерлер қоспасында шамамен 40% акрилонитрилден тұратын азеотропты құрамның қасиеттеріне ие болуы керек екенін атап өткен жөн.

Каучуктың бұл түрін өндіруде полимерлеу үшін қолданылатын эмульгаторларды коагуляциялау кезінде неғұрлым толық тазарту қажеттілігі туындайды. Өндірілген резеңкелерде күлдің, минералды және ұшпа қоспалардың (1% -дан көп емес) аз мөлшеріне рұқсат етіледі. Оларды тұрақты немесе тұрақты емес антиоксиданттармен толтыруға болады.

BNK дегеніміз не

Біздің елде нитрилді каучук-18 (СКН-18), нитрил-бутадиенді каучук-26 (СКН-26) және нитрил-бутадиен-40 (СКН-40) сияқты түрдегі каучуктар шығарылады. Сыныптардағы сандық көрсеткіш полимерлердегі акрилонитрил бірліктерінің санын көрсетеді. Олардың құрамында сәйкесінше 18%, 26% немесе 40% акрилонитрил болуы мүмкін.

Құрамдас ингредиенттер санын өзгерте отырып, алынған материалдың әртүрлі қасиеттеріне қол жеткізуге болады. Акрилонитрилдің пайызына, қасиеттеріне байланыстыкаучуктердің қаттылығы, тұтқырлығы, майға және бензинге төзімділігі әртүрлі болуы мүмкін. ҰАК пайызы құрылымдық бірліктердің молекулааралық әсеріне әсер етеді. Дәл осы фактор халық шаруашылығының жекелеген салаларында нитрил-бутадиенді каучуктың қолданылуына әсер етеді. Соған қарамастан ол өнеркәсіптік резеңке бұйымдарының үлкен ассортиментін өндіру үшін шикізат ретінде пайдаланылады.

Материалдық кемшіліктер

БНР қосындысымен жасалған резеңке бұйымдардың тамаша өнімділік (жоғары созылу беріктігі мен иілгіштік, салыстырмалы ұзарту, жыртылу және тозуға төзімділік, мұнай мен бензинге тамаша төзімділік) бар екендігіне қарамастан, бұл материал және кейбір кемшіліктер.

Механизмдер жылдамдығының жоғарылауымен және салқындатқыш майдың жетіспеушілігімен байланысты қиынырақ жұмыс жағдайлары резеңке элементтердің тек +150 градусқа дейінгі температурада жұмыс істей алатындығына әкеледі. Жұмыс температурасы осы мәннен жоғары көтерілгенде, құрылымдау орын алады, содан кейін NBR негізінде жасалған резеңкелердің бұзылуы. Басқаша айтқанда, қыздырылған резеңке қатты және сынғыш болады.

Төмен температураның әсері нитрилді каучук өндірісінде қолданылған резеңке бұйымдарға да кері әсерін тигізеді. Олар үшін оңтайлы жұмыс температурасы -35˚С төмен емес болып саналады.

Қазіргі резеңке модификациялар

Резеңке бұйымдарын жасау үшінқасиеттердің бірегей жиынтығы, каучуктердің заманауи модификациялары қолданылады. Гидрогенделген нитрил бутадиенді каучуктар модификациядағы перспективті әзірлемелердің бірі болып саналады. Олардың резеңке өндірісінің әртүрлі түрлерінде тамаша өңдеу қасиеттері бар.

Поливинилхлоридпен модификацияланған резеңкелер негізінде жасалған резеңке ауа-райының тозуына төзімділік (-50 градусқа дейін) және экстремалды жұмыс температурасында +160 градусқа дейін тұрақты жұмыс береді. Ол жыртылуға және тозуға төзімділігі бойынша нитрилді каучуктар негізінде жасалған бұйымдардан айтарлықтай жоғары. Химиялық агрессивті ортаның белсенді әсеріне тамаша қарсылық көрсетеді. Дегенмен, бұл резеңке соншалықты берік және серпімді емес. Сондықтан материалдың өңдеу қасиеттерін жақсарту үшін ол көбінесе нитрилді каучуктердің әдеттегі түрлерімен бірге қолданылады.

Вулканизация

Бутадиен-нитрилді каучуктарды вулканизациялау процесі күкіртті, сонымен қатар тиурамды, органикалық асқын тотықтарды, алкилфенолформальдегидті шайырларды және хлорорганикалық қосылыстарды пайдалана отырып жүзеге асырылады. Температура 140° пен 190° Цельсий аралығында өзгеруі мүмкін. Бұл процесс кезінде вулканизацияның үлкен үстірті байқалады. ҰАК құрамының жоғарылауы вулканизация жылдамдығының артуына ықпал етеді. Алынған каучуктардың сапасы вулканизаторларға тән сипаттамалармен бағаланады.

Сипаттар

BNC сипаттары анықталдықұрамында акрилонитрил бар. Каучуктың бұл түрі кетондарда, кейбір көмірсутек ерітінділерінде және күрделі эфирлерде жақсы ериді. Алифатты көмірсутектер мен спирт нитрил-бутадиенді каучуктердің еруіне іс жүзінде әсер етпейді. Акрилонитрил материалының құрамының жоғарылауы полимер тізбегі арасындағы молекулааралық әрекетке ықпал етеді: материалдың құрамында NAA неғұрлым көп болса, шыны ауысуының тығыздығы мен температурасы жоғарылайды. NAA мөлшерінің жоғарылауы диэлектрлік қасиеттерді төмендетеді, хош иісті еріткіштерде ерігіштік дәрежесін төмендетеді және алифатты көмірсутектердің ісінуіне төзімділігін арттырады.

Резеңкенің полимерлену барысына байланысты оны әртүрлі пластоэластикалық қасиеттермен алуға болады. Олар мыналар болуы мүмкін:

• Өте қатты (Defoe қаттылығы 21,5 - 27,5 Н). Мұндай каучукты белгілеу кезінде оның атына «T» әрпі қосылады.
• Қатты (Defoe қаттылығы 17,5 - 21,5 Н).
• Жұмсақ (Defoe қаттылығы 7,5 - 11,5 Н). Мұндай каучукты белгілеу кезінде оның атына «М» әрпі қосылады.

Эмульгаторлар ретінде алкилсульфонаттармен өндірілген NBR үшін таңбаға «C» әрпі қосылады. Мысалы, SKN-26MS жұмсақ резеңке, құрамында 26% байланысқан NAC бар және препаратта биологиялық ыдырайтын алкилсульфонатты эмульгатор қолданылған.