Нитриловый каучук - Nitrile rubber

Нитриловый каучук
Нитрилбутадиеновый каучук.png
Идентификаторы
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.107.385 Отредактируйте это в Викиданных
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) чек об оплатеY☒N
Ссылки на инфобоксы

Нитрильный каучук , также известный как нитрилбутадиеновый каучук , NBR , Buna-N и акрилонитрилбутадиеновый каучук , представляет собой синтетический каучук, полученный из акрилонитрила (ACN) и бутадиена . Торговые наименования включают Пербунан , Нипол , Кринак и Европрен . Эта резина необычна тем, что устойчива к маслу, топливу и другим химическим веществам.

NBR используется в автомобильной и авиационной промышленности для изготовления топливных и масляных шлангов , уплотнений, втулок и самоуплотняющихся топливных баков . Он используется в атомной промышленности для изготовления защитных перчаток. Стабильность NBR при высоких температурах от -40 до 108 ° C (от -40 до 226 ° F) делает его идеальным материалом для применения в авиации. Нитрилбутадиен также используется для производства формованных изделий, обуви, клеев, герметиков, губок, пенопласта и напольных ковриков.

Его эластичность делает NBR полезным материалом для одноразовых лабораторных, чистящих и смотровых перчаток. Нитриловый каучук более устойчив к маслам и кислотам , чем натуральный каучук , и имеет большую прочность, но меньшую гибкость. Поэтому нитриловые перчатки более устойчивы к проколам, чем перчатки из натурального каучука, особенно если последние разрушаются под воздействием химикатов или озона . Нитриловый каучук реже вызывает аллергическую реакцию, чем натуральный каучук.

История

Нитриловый каучук был разработан в 1931 году компаниями BASF и Bayer , в то время входившими в химический конгломерат IG Farben . Первое коммерческое производство началось в Германии в 1935 году.

Производство

Krynac 33110 F в тюках из нитрильного каучука

Эмульгатор (мыло), акрилонитрил, различные мономеры бутадиена (включая 1,3-бутадиен, 1,2-бутадиен ), активаторы, генерирующие радикалы, и катализатор добавляют в емкости для полимеризации при производстве горячего NBR. Вода служит реакционной средой внутри сосуда. Резервуары нагревают до 30–40 ° C, чтобы облегчить реакцию полимеризации и способствовать образованию разветвлений в полимере. Поскольку в производстве нитрильного каучука участвуют несколько мономеров, способных к развитию реакции, состав каждого полимера может варьироваться (в зависимости от концентраций каждого мономера, добавляемого в резервуар для полимеризации, и условий внутри резервуара). Одна повторяющаяся единица, встречающаяся во всем полимере, может не существовать. По этой причине для обычного полимера также нет названия ИЮПАК.

Мономеры обычно реагируют от 5 до 12 часов. Полимеризации позволяют пройти до ~ 70% конверсии перед добавлением «короткоствольного» агента (такого как диметилдитиокарбамат и диэтилгидроксиламин) для реакции с оставшимися свободными радикалами. После того, как образовавшийся латекс «перестанет действовать», непрореагировавшие мономеры удаляются с помощью пара в отпарной колонне для суспензии. Извлечение непрореагировавших мономеров близко к 100%. После извлечения мономера латекс проходит через серию фильтров для удаления нежелательных твердых частиц, а затем направляется в резервуары для смешивания, где он стабилизируется антиоксидантом . Полученный полимерный латекс коагулируют с использованием нитрата кальция , сульфата алюминия и других коагулирующих агентов в алюминиевом резервуаре. Затем коагулированное вещество промывают и сушат до получения резиновой крошки.

Процесс производства холодного NBR очень похож на процесс производства горячего NBR. Емкости для полимеризации нагреваются до 5–15 ° C вместо 30–40 ° C. В условиях более низких температур на полимерах образуется меньше разветвлений (количество разветвлений отличает холодный NBR от горячего NBR).

Характеристики

Сырье обычно желтого цвета, хотя в зависимости от производителя оно может иметь оранжевый или красный оттенок. Его удлинение при разрыве составляет ≥ 300%, а предел прочности при растяжении ≥ 10 Н / мм 2 (10 МПа). NBR обладает хорошей стойкостью к минеральным маслам, растительным маслам, бензолу / бензину, обычным разбавленным кислотам и щелочам.

Важным фактором в свойствах NBR является соотношение акрилонитрильных групп и бутадиеновых групп в основной цепи полимера, называемое содержанием ACN. Чем ниже содержание ACN, тем ниже температура стеклования; однако чем выше содержание ACN, тем лучше будет сопротивление полимера неполярным растворителям, как упомянуто выше. Большинство применений, требующих как устойчивости к растворителям, так и гибкости при низких температурах, требуют содержания ACN 33%.

Свойство Стоимость
Появление
Твердость по Шору А 30–90
Напряжение разрушения при растяжении, предельное 500-2500 фунтов на квадратный дюйм
Относительное удлинение после разрушения в% 600% максимум
Плотность Может составлять около 1,00 г / см 3.

Приложения

Одноразовые перчатки из нитриловой резины.

Нитриловый каучук используется в одноразовых перчатках без латекса , автомобильных приводных ремнях, шлангах , уплотнительных кольцах , прокладках , сальниках, клиновых ремнях, синтетической коже, роликах для формования принтеров и в качестве оболочки кабеля; Латекс NBR может также использоваться при приготовлении клеев и в качестве связующего для пигментов.

В отличие от полимеров, предназначенных для приема внутрь, где небольшие несоответствия в химическом составе / структуре могут иметь выраженное влияние на организм, общие свойства NBR нечувствительны к составу. Сам производственный процесс не слишком сложен; Процессы полимеризации, извлечения мономера и коагуляции требуют некоторых добавок и оборудования, но они типичны для производства большинства каучуков. Необходимый аппарат прост и легко достать. Среди крупнейших производителей NBR - Китай и Тайвань.

В январе 2008 года Европейская комиссия наложила штрафы на общую сумму 34 230 000 евро на группы компаний Bayer и Zeon за установление цен на нитрил-бутадиеновый каучук в нарушение запрета ЕС на картели и ограничительную деловую практику (статья 81 Договора о ЕС и статья 53 Закона о ЕС). Соглашение о ЕЭЗ).

Гидрированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR)

Гидрогенизированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR) получают путем гидрирования NBR. Это удаляет олефиновые группы, которые уязвимы для химического разложения. Обычно катализатор Уилкинсона используется для ускорения гидрирования. Нитрильные группы не затрагиваются. Степень гидрирования определяет вид вулканизации, который может быть применен к полимеру.

Также известный как высоконасыщенный нитрил (HSN), HNBR широко известен своей физической прочностью и сохранением свойств после длительного воздействия тепла, масла и химикатов. Торговые наименования включают Zhanber (Lianda Corporation), Therban (Arlanxeo) и Zetpol (Zeon Chemical). Он обычно используется для изготовления уплотнительных колец для автомобильных систем кондиционирования воздуха. Другие области применения включают зубчатые ремни, демпферы, сервошланги, мембраны и уплотнения.

В зависимости от выбора наполнителя и нагрузки соединения HNBR обычно имеют предел прочности на разрыв 20–31 МПа при 23 ° C. Методы компаундирования позволяют использовать HNBR в широком диапазоне температур, от -40 ° C до 165 ° C, с минимальной деградацией в течение длительных периодов времени. Для низкотемпературных характеристик следует использовать низкие сорта ACN; высокотемпературные характеристики могут быть получены при использовании высоконасыщенных марок HNBR с белыми наполнителями. В целом эластомеры HNBR обладают превосходной стойкостью к обычным автомобильным жидкостям (например, моторному маслу, охлаждающей жидкости, топливу и т. Д.).

Уникальные свойства и более высокий температурный рейтинг, приписываемые HNBR по сравнению с NBR, привели к широкому применению HNBR в автомобильной, промышленной и различных областях, требующих высоких эксплуатационных характеристик. По объему автомобильный рынок является крупнейшим потребителем, использующим HNBR для множества динамических и статических уплотнений, шлангов и ремней. HNBR также широко используется в промышленных уплотнениях при разведке и переработке нефтяных месторождений, а также в валках для сталелитейных и бумажных фабрик.

Карбоксилированный нитрилбутадиеновый каучук (XNBR)

Альтернативным вариантом NBR является карбоксилированный нитрилбутадиеновый каучук (XNBR). XNBR представляет собой тройной сополимер бутадиена, акрилонитрила и акриловой кислоты. Присутствие акриловой кислоты вводит группы карбоновой кислоты (RCO 2 H). Эти группы позволяют сшивать путем добавления добавок цинка (Zn 2+ ). Карбоксильные группы присутствуют на уровне 10% или менее. В дополнение к этим ионным сшивкам применяется традиционная вулканизация серой.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки