Нитриловый каучук
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
| ХимическийПаук |
|
| Информационная карта ECHA | 100.107.385 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Нитриловый каучук , также известный как нитрилбутадиеновый каучук , NBR , Buna-N и акрилонитрилбутадиеновый каучук , представляет собой синтетический каучук, полученный из акрилонитрила (ACN) и бутадиена . [1] Торговые названия включают Пербунан , Нипол , Крынац и Европрен . Эта резина необычна тем, что устойчива к воздействию масла, топлива и других химикатов.
NBR используется в автомобильной и авиационной промышленности для изготовления шлангов для подачи топлива и масла , уплотнений, втулок и самоуплотняющихся топливных баков . Его также используют в пищевой, медицинской и атомной промышленности для изготовления защитных перчаток. Стабильность NBR при 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 ковриков.
Благодаря своей устойчивости NBR является полезным материалом для изготовления одноразовых лабораторных, чистящих и смотровых перчаток. Нитриловый каучук более устойчив , чем натуральный каучук к маслам и кислотам , имеет более высокую прочность, но меньшую гибкость.
История
[ редактировать ]Нитриловый каучук был разработан в 1931 году компаниями BASF и Bayer , входившими в то время в состав химического конгломерата IG Farben . Первое коммерческое производство началось в Германии в 1935 году. [2] [3]
Buna -Werke — фабрика рабского труда, расположенная недалеко от Освенцима и финансируемая IG Farben. Сырье поступало с польских угольных месторождений. [4] Каучук Buna был назван BASF AG, и до 1988 года Buna оставалось торговой маркой нитрилового каучука, принадлежавшей BASF.
Производство
[ редактировать ]
Эмульгатор (мыло), акрилонитрил, бутадиен , активаторы образования радикалов и катализатор добавляются 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 участвует несколько мономеров, способных распространять реакцию, состав каждого полимера может варьироваться (в зависимости от концентрации каждого мономера, добавляемого в резервуар для полимеризации, и условий внутри резервуара). Во всем полимере не может быть ни одной повторяющейся единицы. По этой причине для общего полимера также не существует названия IUPAC.
Мономерам обычно разрешается реагировать в течение 5–12 часов. Полимеризации позволяют дойти до конверсии ~70%, прежде чем «сдерживающий» агент (такой как диметилдитиокарбамат и диэтилгидроксиламин добавляют ) для реакции (разрушения) с оставшимися свободными радикалами и инициаторами. Как только полученный латекс «остановится», непрореагировавшие мономеры удаляются паром в шламовом отпарном аппарате. Восстановление непрореагировавших мономеров близко к 100%. После восстановления мономера латекс пропускается через ряд фильтров для удаления нежелательных твердых частиц, а затем отправляется в смесительные резервуары, где он стабилизируется антиоксидантом . Полученный полимерный латекс коагулируют с использованием нитрата кальция , сульфата алюминия и других коагулянтов в алюминиевом резервуаре. Затем коагулированное вещество промывают и сушат до получения резиновой крошки. [3]
Процесс производства холодного NBR очень похож на процесс производства горячего NBR. Резервуары для полимеризации охлаждаются до 5–15 °C вместо нагрева до 30–40 °C, близкого к температуре окружающей среды (ATC). В условиях более низких температур на полимерах образуется меньше разветвлений (количество разветвлений отличает холодный NBR от горячего NBR).
Характеристики
[ редактировать ]Сырье обычно желтого цвета, хотя оно также может иметь оранжевый или красный оттенок, в зависимости от производителя. Его удлинение при разрыве составляет ≥ 300%, а прочность на разрыв ≥ 10 Н/мм. 2 (10 МПа). NBR обладает хорошей устойчивостью к минеральным и растительным маслам, бензолу/бензину, обычным разбавленным кислотам и щелочам.
Важным фактором свойств NBR является соотношение акрилонитрильных групп к бутадиеновым группам, называемое содержанием ACN. Чем ниже содержание АЦН, тем ниже температура стеклования; однако чем выше содержание ACN, тем большей устойчивостью полимер будет обладать к неполярным растворителям, как указано выше. [5] Для большинства применений, требующих как устойчивости к растворителям, так и гибкости при низких температурах, требуется содержание ACN 33%.
| Свойство | Ценить |
|---|---|
| Появление | |
| Твердость по Шору А | 30–90 |
| Напряжение разрушения при растяжении, предельное | 500-2500 фунтов на квадратный дюйм |
| Удлинение после разрушения в % | 600 % максимум |
| Плотность | Может быть составлен с плотностью около 1,00 г/см. 3 |
Приложения
[ редактировать ]
Нитриловый каучук используется в одноразовых нелатексных перчатках , автомобильных трансмиссионных ремнях, шлангах , уплотнительных кольцах , прокладках , сальниках, клиновых ремнях, синтетической коже, роликах для формования принтера и в качестве оболочки кабеля; Латекс NBR также можно использовать при приготовлении клеев и в качестве связующего пигмента. [ нужна ссылка ]
В отличие от полимеров, предназначенных для приема внутрь, где небольшие несоответствия в химическом составе/структуре могут оказать выраженное воздействие на организм, общие свойства NBR не зависят от состава. Сам производственный процесс не слишком сложен; Процессы полимеризации, восстановления мономеров и коагуляции требуют некоторых добавок и оборудования, но они типичны для производства большинства каучуков. Необходимый аппарат прост и легко достать.
В январе 2008 года Европейская комиссия наложила штрафы на общую сумму 34 230 000 евро на группы Bayer и Zeon за фиксирование цен на нитрилбутадиеновый каучук в нарушение запрета ЕС на картели и ограничительной деловой практики (статья 81 Договора ЕС и статья 53 Соглашение о ЕЭП). [6]
Гидрированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR)
[ редактировать ]Гидрированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR) получают путем гидрирования NBR. При этом удаляются олефиновые группы, которые уязвимы для разложения различными химическими веществами, а также озоном. Обычно катализатор Уилкинсона для ускорения гидрирования используют . Нитрильные группы не затрагиваются. Степень гидрирования определяет тип вулканизации, который можно применить к полимеру. [7]
HNBR, также известный как высоконасыщенный нитрил (HSN), широко известен своей физической прочностью и сохранением свойств после длительного воздействия тепла, масла и химикатов. Торговые названия включают Жанбер (Lianda Corporation), Тербан (Arlanxeo). [8] ) и Зетпол (Zeon Chemical). Его обычно используют для изготовления уплотнительных колец для автомобильных систем кондиционирования. [9] Другие области применения включают ремни ГРМ, демпферы, сервошланги, мембраны и уплотнения. [10]
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 работы при низких температурах следует использовать низкие марки ACN; высокотемпературные характеристики могут быть достигнуты за счет использования высоконасыщенных марок HNBR с белыми наполнителями. Как группа, эластомеры HNBR обладают превосходной устойчивостью к обычным автомобильным жидкостям (например, моторному маслу, охлаждающей жидкости, топливу и т. д.).
Уникальные свойства и более высокий температурный класс, приписываемые HNBR по сравнению с NBR, привели к широкому распространению HNBR в автомобильной, промышленной и других 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)
[ редактировать ]Альтернативной версией NBR является карбоксилированный нитрилбутадиеновый каучук (XNBR). XNBR представляет собой терполимер бутадиена, акрилонитрила и акриловой кислоты. [11] Присутствие акриловой кислоты приводит к появлению групп карбоновой кислоты (RCO 2 H). Эти группы позволяют сшивать за счет добавления цинка ( Zn 2+ ) добавки. Карбоксильные группы присутствуют на уровне 10% или менее. В дополнение к этим ионным сшивкам применяется традиционная серная вулканизация.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тредингем, Десмонд; Обрехт, Вернер; И снова Вольфганг; Ваххольц, Герхард; Энгехаузен, Рюдигер (2011). «Каучук, 3. Синтетические каучуки, введение и обзор». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a23_239.pub5 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ «История промышленности синтетического каучука» . ICIS Исследуйте . 12 мая 2008 г. Проверено 29 января 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Обрехт, Вернер; Ламбер, Жан Пьер; Хэпп, Майкл; Оппенгеймер-Стикс, Кристиана; Данн, Джон; Крюгер, Ральф (2011). «Каучук, 4. Эмульсионные каучуки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.o23_o01 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Джон Ф. Птак (23 сентября 2008 г.). «Выделение Освенцима (города), Освенцима I, II и III и Buna Werke» . Из «Коллекции брошюр» Библиотеки Конгресса. Птак Научные книги . Проверено 18 июля 2014 г.
- ^ «Акрилонитрилбутадиеновый каучук (NBR)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 июня 2015 г. Проверено 25 июля 2014 г.
- ^ Саймон Зекария (23 января 2008 г.). «Bayer и Zeon оштрафованы на 34,2 млн евро за деятельность картеля синтетического каучука» . Форбс . Новости АФХ . [ мертвая ссылка ]
- ^ Ван, Хуэй; Ян, Лицзюань; Ремпель, Гарри Л. (2013). «Искусство гомогенного гидрирования нитрилбутадиенового каучука: обзор». Обзоры полимеров . 53 (2): 192–239. дои : 10.1080/15583724.2013.776586 . S2CID 96720306 .
- ^ «THERBAN – Высокопроизводительный HNBR» . www.therban.com . Архивировано из оригинала 18 марта 2018 года . Проверено 7 мая 2018 г.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 28 марта 2012 г. Проверено 28 мая 2012 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Врана, Клаус; Рейнартц, Клаус; Винкельбах, Ганс Р. (2001). «Therban® – высокоэффективный эластомер нового тысячелетия». Макромолекулярные материалы и инженерия . 286 (11): 657. doi : 10.1002/1439-2054(20011101)286:11<657::AID-MAME657>3.0.CO;2-2 .
- ^ Ласковская А.; Заборский, М.; Буайте, Г.; Гейн, О.; Мажец, А.; Манюкевич, В. (2014). «Ионные эластомеры на основе карбоксилированного нитрильного каучука (XNBR) и двойного гидроксида магния и алюминия (гидротальцита)» . Экспресс-полимерные письма . 8 (6): 374–386. doi : 10.3144/expresspolymlett.2014.42 .
Резина | |
|---|---|
| Химические типы | |
| Механические типы | |
| Добавки | |
| Переработка резины | |
| Промышленность | |
| Продукты | |
| Напрасно тратить | |
