Gomma nitrile-butadiene: proprietà, produzione, applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La gomma nitrile-butadiene (NBR) è la principale materia prima per la produzione di vari tipi di gomma con una durata ottimale. È un materiale polimerico sintetico ottenuto per copolimerizzazione del butadiene con acrilonitrile (NAC). Può essere chiamato gomma nitrile, divinil-nitrile, butadiene-acrilonitrile o butacryl. Nella designazione internazionale, questo materiale è etichettato NBR (gomma nitrile-butadiene), nella designazione nazionale - SKN (gomma sintetica nitrile).

Dove applicabile

Questo tipo di gomma viene spesso utilizzato in quei settori in cui è importante la resistenza ottimale dei prodotti in gomma agli ambienti chimicamente aggressivi. Di grande importanza sono tali proprietà della gomma butadiene-nitrile come elevata elasticità e piccola deformazione permanente. Questo materiale è ampiamenteutilizzato nella produzione di elementi in gomma che hanno un contatto diretto con materiali chimicamente attivi - questi possono essere tutti i tipi di guarnizioni, paraolio, compensatori in gomma, tubi flessibili del carburante e dell'olio, cinghie di trasmissione, serbatoi di carburante per auto, industria aeronautica e petrolifera, stampa offset piatti e altri prodotti.

I prodotti a base di questa gomma non si gonfiano in liquidi oleosi, antigelo e acqua. Da alcuni tipi di tale materiale vengono realizzate la guaina del cablaggio elettrico e i guanti di gomma, che hanno una resistenza e una resistenza all'usura speciali. Viene utilizzato nella produzione di vari adesivi, sigillanti e schiuma poliuretanica. La gomma è la base nella produzione di adesivi.

Quando e da dove viene questa gomma?

L'ottenimento di gomma butadiene-nitrile è stato registrato nel 1934 in Germania. A quel tempo, gli scienziati tedeschi crearono un materiale unico nelle sue proprietà e lo brevettarono con il nome di Buna-N. Durante la seconda guerra mondiale, il nuovo materiale era molto richiesto nell'industria militare.

A causa della mancanza di materie prime naturali, i vertici statunitensi hanno lanciato un programma speciale che prevede lo sviluppo attivo della produzione di gomma butadiene-nitrile e altri tipi di materie prime sintetiche per articoli in gomma. Il materiale prodotto nell'ambito di questo programma è stato chiamato GR-N. Ad oggi, BNR è diventata una delle gomme speciali più ricercate. È prodotto in più di 20 paesi in tutto il mondo.

Produzione NBR

Questo tipo di materiale è ottenuto per polimerizzazione costruttiva in emulsione acquosa. Il processo viene effettuato sia ad alte che a basse temperature. I principali monomeri per la loro produzione sono il butadiene-1, 3 e l'acido acrilico nitrile (NAC), miscelati in una certa proporzione. Queste sostanze non dipendono dalla temperatura. Tenendo conto delle leggi della copolimerizzazione casuale, va notato che questo tandem di monomeri dovrebbe avere le proprietà di una composizione azeotropica contenente circa il 40% di acrilonitrile in una miscela di monomeri.

Nella produzione di questo tipo di gomma è necessaria una purificazione più completa durante la coagulazione degli emulsionanti utilizzati per la polimerizzazione. Nelle gomme prodotte è consentita una piccola quantità di ceneri, impurità minerali e volatili (non superiore all'1%). Possono essere caricati con antiossidanti colorabili o non colorabili.

Cos'è BNK

Nel nostro paese vengono prodotte gomme di tipi come gomma nitrile-18 (SKN-18), gomma nitrile-butadiene-26 (SKN-26) e gomma nitrile-butadiene-40 (SKN-40). L'indicatore numerico in gradi mostra il numero di unità di acrilonitrile nei polimeri. Possono contenere rispettivamente il 18%, 26% o 40% di acrilonitrile.

Modificando il numero di ingredienti costituenti, puoi ottenere diverse proprietà del materiale risultante. A seconda della percentuale di acrilonitrile, le proprietàle gomme possono variare in durezza, viscosità, resistenza all'olio e alla benzina. La percentuale di NAC influenza l'effetto intermolecolare delle unità strutturali. È questo fattore che influisce sull'uso della gomma nitrile-butadiene in alcune aree dell'economia nazionale. Tuttavia, viene utilizzato come materia prima per la produzione di una vasta gamma di prodotti industriali in gomma.

Imperfezioni del materiale

Nonostante il fatto che i prodotti in gomma realizzati con l'aggiunta di BNR abbiano un'intera gamma di prestazioni eccellenti (elevata resistenza alla trazione e duttilità, allungamento relativo, resistenza allo strappo e all'abrasione, eccellente resistenza a olio e benzina), questo materiale e alcuni difetti.

Condizioni operative più difficili associate ad un aumento della velocità dei meccanismi e alla mancanza di olio di raffreddamento, portano al fatto che gli elementi in gomma possono funzionare solo a temperature fino a +150 gradi. Quando la temperatura di esercizio sale al di sopra di questo valore, si verifica la strutturazione e quindi la distruzione delle gomme create sulla base dell'NBR. In altre parole, la gomma riscaldata diventa dura e fragile.

L'esposizione alle basse temperature ha anche un effetto negativo sui prodotti in gomma, che sono stati utilizzati nella produzione della gomma nitrilica. La temperatura di esercizio ottimale per loro è considerata non inferiore a -35˚С.

Modifiche moderne alla gomma

Per creare prodotti in gomma conun insieme unico di proprietà, vengono utilizzate modifiche più moderne delle gomme. Le gomme nitrile-butadiene idrogenate sono considerate uno degli sviluppi promettenti nella modifica. Hanno eccellenti proprietà di lavorazione in vari tipi di produzione di gomma.

La gomma realizzata sulla base di gomme modificate con polivinilcloruro offre prestazioni più stabili in termini di resistenza all'usura degli agenti atmosferici (fino a -50 gradi) e temperature di esercizio estreme fino a +160 gradi. È significativamente superiore ai prodotti realizzati a base di gomme nitriliche in termini di resistenza allo strappo e all'usura. Ha un'eccellente resistenza all'influenza attiva di ambienti chimicamente aggressivi. Tuttavia, questa gomma non è così forte ed elastica. Pertanto, al fine di migliorare le proprietà di lavorazione del materiale, viene spesso utilizzato in combinazione con tipi convenzionali di gomme nitriliche.

Vulcanizzazione

Il processo di vulcanizzazione delle gomme butadiene-nitrile viene effettuato utilizzando zolfo, oltre a tiurame, perossidi organici, resine alchilfenolo-formaldeide e composti organoclorurati. La temperatura può variare da 140°C a 190°C. Durante questo processo si osserva un ampio plateau di vulcanizzazione. L'aumento del contenuto di NAC contribuisce ad aumentare il tasso di vulcanizzazione. La qualità delle gomme risultanti è valutata dalle caratteristiche intrinseche dei vulcanizzanti.

Proprietà

Le proprietà BNC sono determinatecontenuto di acrilonitrile. Questo tipo di gomma è altamente solubile in chetoni, alcune soluzioni di idrocarburi ed esteri. Gli idrocarburi alifatici e l'alcool non hanno praticamente alcun effetto sulla dissoluzione delle gomme nitrile-butadiene. Un aumento della composizione del materiale acrilonitrile contribuisce all'azione intermolecolare tra le catene polimeriche: più NAA nella composizione del materiale, maggiore è la densità e la temperatura della transizione vetrosa. Un maggiore contenuto di NAA riduce le proprietà dielettriche, riduce il grado di solubilità nei solventi aromatici e aumenta la resistenza al rigonfiamento negli idrocarburi alifatici.

A seconda dell'andamento della polimerizzazione della gomma, può essere prodotta con diverse proprietà plastoelastiche. Possono essere:

• Molto duro (durezza Defoe 21,5 - 27,5 N). Quando si contrassegna tale gomma, al nome viene aggiunta la lettera "T".
• Solido (durezza Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Soft (durezza Defoe 7,5 - 11,5 N). Quando si contrassegna tale gomma, al nome viene aggiunta la lettera "M".

Per gli NBR prodotti con alchilsolfonati come emulsionanti, alla marcatura viene aggiunta la lettera "C". Ad esempio, SKN-26MS è una gomma morbida che contiene il 26% di NAC legato e nella preparazione è stato utilizzato un emulsionante alchilsolfonato biodegradabile.