Nitril-Butadien-Kautschuk: Eigenschaften, Herstellung, Anwendung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) ist der Hauptrohstoff für die Herstellung verschiedener Gummiarten mit optimaler H altbarkeit. Es ist ein synthetisches Polymermaterial, das durch Copolymerisation von Butadien mit Acrylnitril (NAC) erh alten wird. Er kann Nitril-, Divinylnitril-, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk oder Butacryl genannt werden. In der internationalen Bezeichnung wird dieses Material als NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) bezeichnet, in der inländischen Bezeichnung - SKN (Nitril-Synthesekautschuk).

Wo zutreffend

Dieser Gummityp wird am häufigsten in Branchen eingesetzt, in denen eine optimale Beständigkeit von Gummiprodukten gegenüber chemisch aggressiven Umgebungen wichtig ist. Von großer Bedeutung sind solche Eigenschaften von Butadien-Nitril-Kautschuk wie hohe Elastizität und geringe bleibende Verformung. Dieses Material ist weit verbreitetbei der Herstellung von Gummielementen verwendet, die direkten Kontakt mit chemisch aktiven Materialien haben - dies können alle Arten von Dichtungen, Öldichtungen, Gummikompensatoren, Kraftstoff- und Ölschläuche, Antriebsriemen, Kraftstofftanks für Autos, Luftfahrt- und Ölindustrie, Offsetdruck sein Teller und andere Produkte.

Produkte auf Basis dieses Kautschuks quellen nicht in öligen Flüssigkeiten, Frostschutzmitteln und Wasser. Aus einigen Arten solcher Materialien werden Ummantelungen von elektrischen Leitungen und Gummihandschuhen hergestellt, die eine besondere Festigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen. Es wird bei der Herstellung verschiedener Klebstoffe, Dichtstoffe und Polyurethanschaum verwendet. Kautschuk ist die Basis bei der Herstellung von Klebstoffen.

Wann und woher stammt dieser Gummi?

Die Gewinnung von Butadien-Nitril-Kautschuk wurde 1934 in Deutschland registriert. Damals schufen deutsche Wissenschaftler ein in seinen Eigenschaften einzigartiges Material und ließen es unter dem Namen Buna-N patentieren. Während des Zweiten Weltkriegs war das neue Material in der Militärindustrie sehr gefragt.

Aufgrund des Mangels an natürlichen Rohstoffen hat die US-Spitzenführung ein spezielles Programm gestartet, das die aktive Entwicklung der Produktion von Butadien-Nitril-Kautschuk und anderen Arten synthetischer Rohstoffe für Gummiwaren beinh altet. Das im Rahmen dieses Programms produzierte Material hieß GR-N. Bis heute hat sich BNR zu einem der gefragtesten Spezialkautschuke entwickelt. Es wird in mehr als 20 Ländern auf der ganzen Welt hergestellt.

NBR-Produktion

Diese Art von Material wird durch konstruktive Polymerisation in einer wässrigen Emulsion erh alten. Das Verfahren wird sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen durchgeführt. Die Hauptmonomere für ihre Herstellung sind Butadien-1, 3 und Acrylsäurenitril (NAC), gemischt in einem bestimmten Verhältnis. Diese Stoffe sind temperaturunabhängig. Unter Berücksichtigung der Gesetze der statistischen Copolymerisation sollte beachtet werden, dass dieses Tandem von Monomeren die Eigenschaften einer azeotropen Zusammensetzung haben sollte, die etwa 40 % Acrylnitril in einer Mischung von Monomeren enthält.

Bei der Herstellung dieses Kautschuktyps ist eine vollständigere Reinigung der für die Polymerisation verwendeten Emulgatoren während der Koagulation erforderlich. In den hergestellten Kautschuken ist eine geringe Menge an Asche, mineralischen und flüchtigen Verunreinigungen (nicht mehr als 1%) zulässig. Sie können mit färbbaren oder nicht färbbaren Antioxidantien beladen werden.

Was ist BNK

In unserem Land werden Kautschukarten wie Nitrilkautschuk-18 (SKN-18), Nitril-Butadien-Kautschuk-26 (SKN-26) und Nitril-Butadien-Kautschuk-40 (SKN-40) hergestellt. Der numerische Indikator in Graden zeigt die Anzahl der Acrylnitrileinheiten in Polymeren. Sie können 18 %, 26 % bzw. 40 % Acrylnitril enth alten.

Durch Ändern der Anzahl der Bestandteile können Sie unterschiedliche Eigenschaften des resultierenden Materials erzielen. Abhängig vom Acrylnitrilanteil sind die EigenschaftenGummis können in Härte, Viskosität, Öl- und Benzinbeständigkeit variieren. Der Anteil an NAC beeinflusst die intermolekulare Wirkung von Struktureinheiten. Dieser Faktor beeinflusst die Verwendung von Nitril-Butadien-Kautschuk in bestimmten Bereichen der Volkswirtschaft. Trotzdem wird es als Rohstoff für die Herstellung einer Vielzahl von industriellen Gummiprodukten verwendet.

Materialfehler

Trotz der Tatsache, dass Gummiprodukte, die mit BNR-Zusatz hergestellt wurden, eine ganze Reihe hervorragender Leistungen aufweisen (hohe Zugfestigkeit und Duktilität, relative Dehnung, Reiß- und Abriebfestigkeit, hervorragende Öl- und Benzinbeständigkeit), dieses Material und einige Mängel.

Härtere Betriebsbedingungen, verbunden mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Mechanismen und einem Mangel an Kühlöl, führen dazu, dass Gummielemente nur bei Temperaturen bis zu +150 Grad arbeiten können. Steigt die Betriebstemperatur über diesen Wert, kommt es zur Strukturierung und anschließend zur Zerstörung von Kautschuken auf Basis von NBR. Mit anderen Worten, erhitzter Gummi wird hart und spröde.

Niedrige Temperaturen wirken sich auch negativ auf Gummiprodukte aus, die bei der Herstellung von Nitrilkautschuk verwendet wurden. Die optimale Betriebstemperatur für sie liegt nicht unter -35˚С.

Moderne Gummimodifikationen

Um Gummiprodukte herzustelleneine einzigartige Reihe von Eigenschaften, es werden modernere Modifikationen von Kautschuken verwendet. Hydrierte Nitril-Butadien-Kautschuke gelten als eine der vielversprechenden Entwicklungen in der Modifizierung. Sie haben hervorragende Verarbeitungseigenschaften in verschiedenen Arten der Gummiherstellung.

Gummi auf der Basis von Polyvinylchlorid-modifizierten Gummis bietet eine stabilere Leistung bei Wetterverschleißfestigkeit (bis zu -50 Grad) und extremen Betriebstemperaturen bis zu +160 Grad. Es ist Produkten auf Basis von Nitrilkautschuken in Bezug auf Reißfestigkeit und Verschleißfestigkeit deutlich überlegen. Hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen aktive Einwirkung von chemisch aggressiven Umgebungen. Dieser Gummi ist jedoch nicht so stark und elastisch. Um die Verarbeitungseigenschaften des Materials zu verbessern, wird es daher meist in Kombination mit herkömmlichen Nitrilkautschuktypen eingesetzt.

Vulkanisation

Der Vulkanisationsprozess von Butadien-Nitril-Kautschuken wird unter Verwendung von Schwefel sowie Thiuram, organischen Peroxiden, Alkylphenol-Formaldehyd-Harzen und Organochlorverbindungen durchgeführt. Die Temperatur kann zwischen 140˚ und 190˚ Celsius variieren. Während dieses Prozesses wird ein großes Vulkanisationsplateau beobachtet. Der erhöhte NAC-Geh alt trägt zu einer Erhöhung der Vulkanisationsgeschwindigkeit bei. Die Qualität der resultierenden Kautschuke wird anhand der inhärenten Eigenschaften der Vulkanisatoren bewertet.

Eigenschaften

BNC-Eigenschaften werden bestimmtAcrylnitrilgeh alt. Diese Art von Kautschuk ist in Ketonen, einigen Kohlenwasserstofflösungen und Estern sehr gut löslich. Aliphatische Kohlenwasserstoffe und Alkohol haben praktisch keinen Einfluss auf die Auflösung von Nitril-Butadien-Kautschuken. Eine Erhöhung der Zusammensetzung des Materials Acrylnitril trägt zur intermolekularen Wirkung zwischen den Polymerketten bei: Je mehr NAA in der Zusammensetzung des Materials enth alten ist, desto höher steigen die Dichte und die Temperatur des Glasübergangs an. Ein erhöhter NAA-Geh alt verringert die dielektrischen Eigenschaften, verringert den Löslichkeitsgrad in aromatischen Lösungsmitteln und erhöht die Quellbeständigkeit in aliphatischen Kohlenwasserstoffen.

Je nach Polymerisationsverlauf von Kautschuk kann dieser mit unterschiedlichen plastoelastischen Eigenschaften hergestellt werden. Sie können sein:

• Sehr hart (Defoe-Härte 21,5 - 27,5 N). Bei der Kennzeichnung eines solchen Gummis wird der Name um den Buchstaben „T“ergänzt.
• Fest (Defoe-Härte 17,5 - 21,5 N).
• Weich (Defoe-Härte 7,5 - 11,5 N). Bei der Kennzeichnung eines solchen Gummis wird der Name um den Buchstaben „M“ergänzt.

Bei NBRs, die mit Alkylsulfonaten als Emulgatoren hergestellt werden, wird die Kennzeichnung um den Buchstaben „C“ergänzt. Beispielsweise ist SKN-26MS ein Weichkautschuk, der 26 % gebundenes NAC enthält, und bei der Herstellung wurde ein biologisch abbaubarer Alkylsulfonat-Emulgator verwendet.