גומי ניטריל בוטאדיאן: תכונות, ייצור, יישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

גומי ניטריל בוטאדיאן (NBR) הוא חומר הגלם העיקרי לייצור סוגים שונים של גומי עם עמידות אופטימלית. זהו חומר פולימרי סינטטי המתקבל על ידי קופולימריזציה של בוטאדיאן עם אקרילוניטריל (NAC). זה יכול להיקרא ניטריל, דיוויניל-ניטריל, גומי בוטאדיאן-אקרילוניטריל או בוטאקריל. בייעוד הבינלאומי, חומר זה מסומן NBR (ניטריל-בוטאדינרובר), בייעוד הביתי - SKN (גומי סינתטי ניטריל).

אם רלוונטי

סוג זה של גומי משמש לרוב בתעשיות שבהן חשובה עמידות אופטימלית של מוצרי גומי לסביבות אגרסיביות מבחינה כימית. יש חשיבות רבה למאפיינים כאלה של גומי בוטאדיאן-ניטריל כמו גמישות גבוהה ועיוות קבוע קטן. חומר זה הוא נרחבמשמש בייצור אלמנטים מגומיים שיש להם מגע ישיר עם חומרים פעילים כימית - אלה יכולים להיות כל מיני אטמים, אטמי שמן, מפצי גומי, צינורות דלק ושמן, רצועות הנעה, מיכלי דלק למכוניות, תעופה ותעשיות נפט, דפוס אופסט צלחות ומוצרים אחרים.

מוצרים המבוססים על גומי זה אינם מתנפחים בנוזלים שמנים, אנטיפריז ובמים. מסוגים מסוימים של חומר כזה, נדן של חיווט חשמלי וכפפות גומי עשוי, שיש להם חוזק מיוחד ועמידות בפני שחיקה. הוא משמש בייצור של דבקים שונים, חומרי איטום וקצף פוליאוריטן. גומי הוא הבסיס בייצור דבקים.

מתי ומאיפה הגיע הגומי הזה?

השגת גומי בוטאדיאן-ניטריל תועדה בשנת 1934 בגרמניה. באותה תקופה, מדענים גרמנים יצרו חומר ייחודי בתכונותיו ורשמו עליו פטנט בשם Buna-N. במהלך מלחמת העולם השנייה, החומר החדש היה מבוקש מאוד בתעשייה הצבאית.

בשל המחסור בחומרי גלם טבעיים, הצמרת האמריקאית השיקה תוכנית מיוחדת הכוללת פיתוח אקטיבי של ייצור גומי בוטאדיאן-ניטריל וסוגים אחרים של חומרי גלם סינתטיים למוצרי גומי. החומר שהופק במסגרת תוכנית זו נקרא GR-N. עד היום הפכה BNR לאחת הגומיות המבוקשות ביותר לשימוש מיוחד. הוא מיוצר ביותר מ-20 מדינות ברחבי העולם.

NBR הפקה

חומר מסוג זה מתקבל על ידי פילמור קונסטרוקטיבי באמולסיה מימית. התהליך מתבצע הן בטמפרטורות גבוהות והן בטמפרטורות נמוכות. המונומרים העיקריים לייצורם הם בוטאדיאן-1, 3 וחומצה אקרילית ניטריל (NAC), מעורבבים בשיעור מסוים. חומרים אלו אינם תלויים בטמפרטורה. בהתחשב בחוקי הקופולימריזציה האקראית, יש לציין שלטנדם זה של מונומרים צריכים להיות תכונות של הרכב אזאוטרופי המכיל כ-40% אקרילוניטריל בתערובת של מונומרים.

בייצור של גומי מסוג זה, יש צורך בטיהור מלא יותר במהלך קרישה של מתחלבים המשמשים לפילמור. בגומיות המיוצרות מותרת כמות קטנה של אפר, מינרלים וזיהומים נדיפים (לא יותר מ-1%). ניתן לטעון אותם בנוגדי חמצון הניתנים להכתמה או שאינם ניתנים להכתמה.

מה זה BNK

בארצנו מייצרים גומיות מסוגים כמו גומי ניטריל-18 (SKN-18), גומי ניטריל-בוטדין-26 (SKN-26) וגומי ניטריל בוטאדיאן-40 (SKN-40). המחוון המספרי בדרגות מציג את מספר יחידות האקרילוניטריל בפולימרים. הם יכולים להכיל 18%, 26% או 40% אקרילוניטריל, בהתאמה.

שינוי מספר המרכיבים המרכיבים, אתה יכול להשיג תכונות שונות של החומר המתקבל. תלוי באחוז האקרילוניטריל, המאפייניםגומיות עשויות להשתנות בקשיות, בצמיגות, בעמידות בשמן ובדלק. אחוז NAC משפיע על ההשפעה הבין-מולקולרית של יחידות מבניות. גורם זה הוא שמשפיע על השימוש בגומי ניטריל בוטאדיאן באזורים מסוימים של הכלכלה הלאומית. עם זאת, הוא משמש כחומר גלם לייצור מגוון עצום של מוצרי גומי תעשייתיים.

פגמי חומרים

למרות העובדה שלמוצרי גומי המיוצרים בתוספת BNR יש מגוון שלם של ביצועים מצוינים (חוזק מתיחה וגמישות גבוהה, התארכות יחסית, עמידות בפני קריעה ושחיקה, עמידות מצוינת בשמן ובנזין), חומר זה ועוד כמה פגמים.

תנאי הפעלה קשים יותר הקשורים לעלייה במהירות המנגנונים ומחסור בשמן קירור, מביאים לכך שאלמנטים מגומיים יכולים לעבוד רק בטמפרטורות של עד +150 מעלות. כאשר טמפרטורת ההפעלה עולה מעל ערך זה, מתרחשת מבנה ולאחר מכן הרס של גומיות שנוצרו על בסיס NBR. במילים אחרות, גומי מחומם הופך קשה ושביר.

לחשיפה לטמפרטורות נמוכות יש השפעה שלילית גם על מוצרי גומי, ששימשו לייצור גומי ניטריל. טמפרטורת הפעולה האופטימלית עבורם נחשבת כלא נמוכה מ-35˚С.

שינויי גומי מודרניים

ליצור מוצרי גומי עםקבוצה ייחודית של מאפיינים, שינויים מודרניים יותר של גומיות משמשים. גומיות ניטריל בוטאדיאן מוקשות נחשבות לאחד הפיתוחים המבטיחים בשינוי. יש להם תכונות עיבוד מצוינות בסוגים שונים של ייצור גומי.

גומי עשוי על בסיס גומיות שעברו שינוי בפוליווינילכלוריד נותן ביצועים יציבים יותר בעמידות בפני שחיקה במזג האוויר (עד -50 מעלות) וטמפרטורת עבודה קיצונית עד +160 מעלות. היא עדיפה משמעותית על מוצרים המיוצרים על בסיס גומיות ניטריל מבחינת עמידות בפני קריעה ועמידות בפני שחיקה. בעל עמידות מצוינת להשפעה פעילה של סביבות אגרסיביות מבחינה כימית. עם זאת, הגומי הזה לא כל כך חזק ואלסטי. לכן, על מנת לשפר את תכונות העיבוד של החומר, הוא משמש לרוב בשילוב עם סוגים קונבנציונליים של גומיות ניטריל.

Vulcanization

תהליך הגיפור של גומיות בוטאדיאן-ניטריל מתבצע באמצעות גופרית, כמו גם תיוראם, פרוקסידים אורגניים, שרפי אלקילפנול-פורמלדהיד ותרכובות אורגניות כלוריות. הטמפרטורה יכולה לנוע בין 140˚ ל- 190˚ צלזיוס. במהלך תהליך זה נצפית רמה גדולה של גיפור. התוכן המוגבר של NAC תורם לעלייה בקצב הגיפור. איכות הגומיות המתקבלות מוערכת לפי המאפיינים הטבועים של הגיפרים.

Properties

מאפייני BNC נקבעיםתכולת אקרילוניטריל. סוג זה של גומי מסיס מאוד בקטונים, כמה תמיסות פחמימנים ואסטרים. לפחמימנים אליפטיים ולאלכוהול אין כמעט השפעה על פירוק גומיות ניטריל בוטאדיאן. עלייה בהרכב החומר אקרילוניטריל תורמת לפעולה הבין-מולקולרית בין שרשראות הפולימר: ככל שיש יותר NAA בהרכב החומר, כך צפיפות וטמפרטורת מעבר הזכוכית עולה. תכולה מוגברת של NAA מפחיתה את התכונות הדיאלקטריות, מפחיתה את מידת המסיסות בממיסים ארומטיים ומגבירה את העמידות בפני התנפחות בפחמימנים אליפטיים.

בהתאם למהלך הפילמור של הגומי, ניתן לייצר אותו עם מאפיינים פלסטואלסטיים שונים. הם יכולים להיות:

• קשה מאוד (קשיות Defoe 21.5 - 27.5 N). בעת סימון גומי כזה, האות "T" מתווספת לשמו.
• סוליד (קשיות Defoe 17.5 - 21.5 N).
• רך (קשיות Defoe 7.5 - 11.5 N). בעת סימון גומי כזה, האות "M" מתווספת לשמו.

עבור NBRs המיוצרים עם alkylsulfonates כמתחלבים, האות "C" מתווספת לסימון. לדוגמה, SKN-26MS הוא גומי רך המכיל 26% NAC קשור, ותחליב אלקיל סולפונט מתכלה שימש בהכנה.