Nitril bütadien kauçuk: özellikleri, üretimi, uygulaması

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Nitril bütadien kauçuk (NBR), optimum dayanıklılığa sahip çeşitli kauçuk türlerinin üretimi için ana hammaddedir. Bütadienin akrilonitril (NAC) ile kopolimerizasyonu ile elde edilen sentetik polimerik bir malzemedir. Nitril, divinil-nitril, bütadien-akrilonitril kauçuk veya bütakril olarak adlandırılabilir. Uluslararası tanımlamada, bu malzeme yerel tanımlamada - SKN (nitril sentetik kauçuk) ile NBR (nitril-bütadiener kauçuk) olarak etiketlenmiştir.

Uygulanabilir olduğunda

Bu tür kauçuk, çoğunlukla, kauçuk ürünlerinin kimyasal olarak agresif ortamlara karşı optimum direncinin önemli olduğu endüstrilerde kullanılır. Bütadien-nitril kauçuğunun yüksek elastikiyet ve küçük kalıcı deformasyon gibi özellikleri büyük önem taşır. Bu malzeme yaygınkimyasal olarak aktif malzemelerle doğrudan temas eden kauçuk elemanların üretiminde kullanılır - bunlar her türlü conta, yağ keçesi, kauçuk kompansatör, yakıt ve yağ hortumları, tahrik kayışları, otomobiller için yakıt depoları, havacılık ve petrol endüstrileri, ofset baskı olabilir tabaklar ve diğer ürünler.

Bu kauçuk bazlı ürünler yağlı sıvılarda, antifrizde ve suda şişmez. Bu tür malzemelerin bazı türlerinden, özel mukavemet ve aşınma direncine sahip elektrik kabloları ve lastik eldiven kılıfları yapılır. Çeşitli yapıştırıcılar, mastikler ve poliüretan köpük üretiminde kullanılır. Yapıştırıcı üretiminde kauçuk temeldir.

Bu kauçuk ne zaman ve nereden geldi?

Bütadien-nitril kauçuğunun elde edilmesi 1934'te Almanya'da kaydedildi. O zaman, Alman bilim adamları, özelliklerinde benzersiz bir malzeme yarattılar ve Buna-N adı altında patentini aldılar. İkinci Dünya Savaşı sırasında, yeni malzeme askeri endüstride yüksek talep gördü.

Doğal hammadde eksikliği nedeniyle, ABD üst yönetimi, bütadien-nitril kauçuk ve kauçuk ürünler için diğer sentetik hammadde türlerinin üretiminin aktif olarak geliştirilmesini içeren özel bir program başlattı. Bu program kapsamında üretilen malzemeye GR-N adı verildi. BNR, bugüne kadar en çok aranan özel amaçlı kauçuklardan biri haline geldi. Dünya çapında 20'den fazla ülkede yapılır.

NBR üretimi

Bu tip malzeme, sulu bir emülsiyonda yapıcı polimerizasyon ile elde edilir. İşlem hem yüksek hem de düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Üretimleri için ana monomerler, belirli bir oranda karıştırılmış bütadien-1, 3 ve akrilik asit nitrildir (NAC). Bu maddeler sıcaklığa bağlı değildir. Rastgele kopolimerizasyon yasaları dikkate alındığında, bu monomer tandeminin, bir monomer karışımında yaklaşık %40 akrilonitril içeren azeotropik bir bileşimin özelliklerine sahip olması gerektiğine dikkat edilmelidir.

Bu tip kauçuğun üretiminde, polimerizasyon için kullanılan emülgatörlerin pıhtılaşması sırasında daha eksiksiz bir saflaştırmaya ihtiyaç vardır. Üretilen kauçuklarda az miktarda kül, mineral ve uçucu safsızlıklara (%1'den fazla olmayan) izin verilir. Boyanabilir veya lekelenebilir olmayan antioksidanlarla yüklenebilirler.

BNK nedir

Ülkemizde nitril kauçuk-18 (SKN-18), nitril-bütadien kauçuk-26 (SKN-26) ve nitril bütadien kauçuk-40 (SKN-40) gibi kauçuklar üretilmektedir. Derecelerdeki sayısal gösterge, polimerlerdeki akrilonitril birimlerinin sayısını gösterir. Sırasıyla %18, %26 veya %40 Akrilonitril içerebilirler.

Bileşen bileşenlerin sayısını değiştirerek elde edilen malzemenin farklı özelliklerini elde edebilirsiniz. Akrilonitril yüzdesine bağlı olarak, özelliklerkauçuklar sertlik, viskozite, yağ ve petrole karşı direnç açısından farklılık gösterebilir. NAC yüzdesi, yapısal birimlerin moleküller arası etkisini etkiler. Nitril bütadien kauçuğunun ulusal ekonominin belirli alanlarında kullanımını etkileyen bu faktördür. Bununla birlikte, çok çeşitli endüstriyel kauçuk ürünlerinin imalatında hammadde olarak kullanılır.

Malzeme kusurları

BNR ilavesiyle yapılan kauçuk ürünlerin bir dizi mükemmel performansa (yüksek gerilme mukavemeti ve süneklik, bağıl uzama, yırtılma ve aşınma direnci, mükemmel yağ ve benzin direnci) sahip olmasına rağmen, bu malzeme ve bazı kusurlar.

Mekanizmaların hızındaki artış ve soğutma yağı eksikliği ile ilişkili daha zorlu çalışma koşulları, kauçuk elemanların yalnızca +150 dereceye kadar sıcaklıklarda çalışabilmesine yol açar. Çalışma sıcaklığı bu değerin üzerine çıktığında yapılaşma meydana gelir ve ardından NBR bazında oluşturulan kauçukların tahribatı meydana gelir. Başka bir deyişle, ısıtılan kauçuk sert ve kırılgan hale gelir.

Düşük sıcaklıklara maruz kalma, nitril kauçuk üretiminde kullanılan kauçuk ürünleri de olumsuz etkiler. Onlar için optimum çalışma sıcaklığının -35˚С.'dan düşük olmadığı kabul edilir.

Modern kauçuk modifikasyonlar

Kauçuk ürünler oluşturmak içinbenzersiz bir dizi özellik, daha modern kauçuk modifikasyonları kullanılır. Hidrojene nitril bütadien kauçuklar, modifikasyondaki umut verici gelişmelerden biri olarak kabul edilir. Çeşitli kauçuk üretiminde mükemmel işleme özelliklerine sahiptirler.

Polivinilklorür ile modifiye edilmiş kauçuklar temelinde yapılan kauçuk, hava koşullarına karşı aşınma direncinde (-50 dereceye kadar) ve +160 dereceye kadar aşırı çalışma sıcaklığında daha kararlı performans sağlar. Yırtılma direnci ve aşınma direnci açısından nitril kauçuk bazında yapılan ürünlerden önemli ölçüde üstündür. Kimyasal olarak agresif ortamların aktif etkisine karşı mükemmel dirence sahiptir. Ancak bu kauçuk çok güçlü ve elastik değildir. Bu nedenle, malzemenin işleme özelliklerini iyileştirmek için, çoğunlukla geleneksel nitril kauçuk türleri ile birlikte kullanılır.

Vulkanizasyon

Bütadien-nitril kauçukların vulkanizasyon işlemi, kükürtün yanı sıra tiuram, organik peroksitler, alkilfenol-formaldehit reçineleri ve organoklor bileşikleri kullanılarak gerçekleştirilir. Sıcaklık 140˚ ila 190˚ Santigrat arasında değişebilir. Bu işlem sırasında geniş bir vulkanizasyon platosu gözlenir. Artan NAC içeriği, vulkanizasyon oranındaki artışa katkıda bulunur. Elde edilen kauçukların kalitesi, vulkanizatörlerin doğal özellikleri ile değerlendirilir.

Özellikler

BNC özellikleri belirlenirakrilonitril içeriği. Bu kauçuk türü ketonlarda, bazı hidrokarbon çözeltilerinde ve esterlerde oldukça çözünür. Alifatik hidrokarbonlar ve alkol, nitril bütadien kauçuklarının çözünmesi üzerinde pratik olarak hiçbir etkiye sahip değildir. Akrilonitril malzemesinin bileşimindeki bir artış, polimer zincirleri arasındaki moleküller arası harekete katkıda bulunur: malzemenin bileşiminde ne kadar fazla NAA olursa, cam geçişinin yoğunluğu ve sıcaklığı o kadar yüksek olur. Artan NAA içeriği, dielektrik özellikleri az altır, aromatik çözücülerdeki çözünürlük derecesini az altır ve alifatik hidrokarbonlarda şişmeye karşı direnci artırır.

Kauçuğun polimerizasyon sürecine bağlı olarak farklı plastoelastik özelliklerde üretilebilir. Şunlar olabilir:

• Çok sert (Defoe sertliği 21,5 - 27,5 N). Böyle bir kauçuğu işaretlerken ismine “T” harfi eklenir.
• Katı (Defoe sertliği 17,5 - 21,5 N).
• Yumuşak (Defoe sertliği 7,5 - 11,5 N). Böyle bir kauçuğu işaretlerken ismine “M” harfi eklenir.

Emülgatör olarak alkilsülfonatlarla üretilen NBR'ler için, işarete "C" harfi eklenir. Örneğin, SKN-26MS, %26 bağlı NAC içeren yumuşak bir kauçuktur ve preparasyonda biyolojik olarak bozunabilir bir alkil sülfonat emülgatör kullanılmıştır.