Бутадієн нітрильних каучук властивості, отримання, застосування

Бутадієн-нітрильних каучук (БНК) - основний вид сировини для виробництва різних типів гуми з оптимальною стійкістю. Це синтетичний полімерний матеріал, отриманий шляхом кополімеризації бутадієну з акрилонитрилом (НАК). Його можуть називати нітрильну, дивинил-нітрильну, бутадієн-акрилонітрильних каучуками або бутакрілом. У міжнародному позначенні цей матеріал має маркування NBR (nitrile-butadienerubber), у вітчизняному - СКН (синтетичний каучук нітрильних).

де застосовується

Цей вид каучуків найчастіше використовуються в тих сферах промисловості, де важлива оптимальна стійкість гумотехнічних виробів до хімічно агресивних середовищ. Велике значення мають такі властивості бутадієн-нитрильного каучуку, як висока еластичність і невелика залишкова деформація. Цей матеріал широко застосовується у виробництві гумових елементів, які мають безпосередній контакт з хімічно активними матеріалами - це можуть бути всілякі ущільнювачі, сальники, гумові компенсатори, паливні та масляні шланги, приводні ремені, паливні баки авто, авіа і нафтової промисловості, поліграфічні офсетні пластини і інші вироби.

Продукція, виготовлена на основі цього каучуку, не розбухає в маслянистих рідинах, антифризах і воді. З деяких типів такого матеріалу виконують оболонку електричної проводки і гумові рукавички, що володіють особливою міцністю і зносостійкість. Його використовують у виробництві різних клеїв, герметиків і монтажної піни. Каучук є основою у виробництві адгезивів.

Коли і де з'явився цей каучук?

Отримання бутадієн-нитрильного каучуку було зафіксовано в 1934 році в Німеччині. У той час німецькі вчені створили унікальний за своїми властивостями матеріал і запатентували його під назвою Buna-N. Під час Другої світової війни новий матеріал став вкрай затребуваним у військових видах промисловості.

Через брак природної сировини вище керівництво США запустило спеціальну програму, яка передбачає активний розвиток виробництва бутадієн-нитрильного каучуку та інших видів синтетичної сировини для ГТВ. Виготовляється в рамках цієї програми матеріал носив назву GR-N. На сьогоднішній день БНК став одним з найбільш затребуваних каучуків спеціального призначення. Його виготовляють більш ніж в 20 країнах світу.

виробництво БНК

Даний вид матеріалу отримують шляхом конструктивної полімеризації в водної емульсії. Процес проводять як при високих, так і при низьких температурах. Основні мономери для їх виробництва - це бутадієн-1,3 і нітрил акрилової кислоти (НАК), змішані в певній пропорції. Ці речовини не залежать від температури. Беручи до уваги закономірності статистичної кополімеризації, потрібно відзначити, що цей тандем мономерів повинен мати властивості азеотропного складу, що містить близько 40% акрилонітрилу в суміші мономерів.

При виробництві даного виду каучуку з'являється необхідність більш повного очищення при коагуляції емульгаторів, використовуваних для полімеризації. В виготовляються каучуках допускається незначна кількість золи мінеральних і летючих домішок (не більше 1%). Вони можуть бути заправлені забарвлюється або неокрашіваемие протівостарітелямі.

Що являє собою БНК

У нашій країні виготовляють каучуки таких типів, як бутадієн-нітрильних каучук-18 (СКН-18), бутадієн-нітрильних каучук-26 (СКН-26) і бутадієн нітрильних каучук-40 (СКН-40). Числовий показник в марках показує число ланок акрилонітрилу в полімерах. Вони можуть містити відповідно 18, 26 або 40% нітрилу акрилової кислоти.

недоліки матеріалу

Незважаючи на те, що гумові вироби, виготовлені з додаванням БНК, мають цілу комплексом чудових показників (високою міцністю і пластичністю при розтягуванні, відносним подовженням, опором на розрив і стирання, чудовою масло і бензостойкость), є у цього матеріалу і деякі недоліки.

Жорсткість умов експлуатації, пов'язане зі збільшенням швидкостей механізмів і недоліком охолоджуючого масла, призводить до того, що гумові елементи можуть працювати тільки при температурах до +150 градусів. При підвищенні робочої температури вище цього значення, відбувається структурування, а потім і руйнування гум, створених на базі БНК. Іншими словами, нагріта гума стає твердою і крихкою.

Вплив низьких температур так само негативно позначається на гумових виробах, у виробництві яких використовувався бутадієн-нітрильних каучук. Оптимальною для них вважається робоча температура не нижче -35˚С.

Сучасні модифікації каучуків

Для створення гумотехнічних виробів, що мають унікальний комплекс властивостей, застосовують більш сучасні модифікації каучуків. Однією з перспективних розробок в модифицировании вважаються гідрогенізовані бутадієн-Нітрільниє каучуки. Вони мають чудові технологічні властивості при різних видах виробництва гуми.

Гума, виготовлена на основі модифікованих поливинилхлоридом каучуках, дає більш стабільні показники по погодної зносостійкості (до -50 градусів) і екстремальної робочої температури до +160 градусів. Вона значно перевершує вироби, виготовлені на базі бутадієн-нітрильних каучуків, по опірності раздиру і зносостійкості. Має відмінну стійкість до активного впливу хімічно агресивних середовищ. Однак ця гума не так міцна і еластична. Тому, щоб поліпшити технологічні властивості матеріалу, його найчастіше застосовують в комбінації зі звичайними типами бутадієн-нітрильних каучуків.

вулканізація

Залежно від перебігу полімеризації каучуку, його можуть випускати з різними пластоеластіческімі показниками. Вони можуть бути:

Дуже твердими (жорсткість по Дефо 21,5 - 27,5 Н). При маркуванні такого каучуку до його назви додається буква «Т».
Твердими (жорсткість по Дефо 17,5 - 21,5 Н).
М'якими (жорсткість по Дефо 7,5 - 11,5 Н). При маркуванні такого каучуку до його назви додається буква «М».

Для БНК, що виготовляються за участю алкилсульфонатов як емульгаторів, в маркуванні додається буква «С». Наприклад, СКН-26МС - це м'який каучук, в якому присутній 26% пов'язаного НАК, і в отриманні був використаний біологічно розкладається алкілсульфонатний емульгатор.