Nitrile butadiene rubber: properti, produksi, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Nitrile butadiene rubber (NBR) merupakan bahan baku utama untuk produksi berbagai jenis karet dengan daya tahan yang optimal. Ini adalah bahan polimer sintetis yang diperoleh dengan kopolimerisasi butadiena dengan akrilonitril (NAC). Ini bisa disebut karet nitril, divinil-nitril, butadiena-akrilonitril atau butakril. Dalam penunjukan internasional, bahan ini diberi label NBR (nitrile-butadienerubber), dalam penunjukan domestik - SKN (karet sintetis nitril).

Jika berlaku

Jenis karet ini paling sering digunakan di industri di mana ketahanan optimal produk karet terhadap lingkungan yang agresif secara kimiawi adalah penting. Yang sangat penting adalah sifat-sifat karet butadiena-nitril seperti elastisitas tinggi dan deformasi permanen yang kecil. Bahan ini secara luasdigunakan dalam produksi elemen karet yang memiliki kontak langsung dengan bahan kimia aktif - ini dapat berupa semua jenis segel, segel minyak, kompensator karet, selang bahan bakar dan minyak, sabuk penggerak, tangki bahan bakar untuk mobil, industri penerbangan dan minyak, pencetakan offset piring dan produk lainnya.

Produk berbahan dasar karet ini tidak membengkak dalam cairan berminyak, antibeku, dan air. Dari beberapa jenis bahan tersebut, selubung kabel listrik dan sarung tangan karet dibuat, yang memiliki kekuatan khusus dan ketahanan aus. Ini digunakan dalam produksi berbagai perekat, sealant dan busa poliuretan. Karet adalah bahan dasar dalam produksi perekat.

Kapan dan dari mana karet ini berasal?

Memperoleh karet butadiena-nitril tercatat pada tahun 1934 di Jerman. Saat itu, ilmuwan Jerman menciptakan bahan yang unik dalam sifat-sifatnya dan mematenkannya dengan nama Buna-N. Selama Perang Dunia II, bahan baru sangat diminati di industri militer.

Karena kurangnya bahan baku alami, pimpinan tertinggi AS meluncurkan program khusus yang melibatkan pengembangan aktif produksi karet butadiena-nitril dan jenis bahan baku sintetis lainnya untuk barang-barang karet. Materi yang dihasilkan di bawah program ini disebut GR-N. Hingga saat ini, BNR telah menjadi salah satu karet tujuan khusus yang paling banyak dicari. Itu dibuat di lebih dari 20 negara di seluruh dunia.

produksi NBR

Jenis bahan ini diperoleh dengan polimerisasi konstruktif dalam emulsi berair. Proses ini dilakukan baik pada suhu tinggi maupun suhu rendah. Monomer utama untuk produksinya adalah butadiena-1, 3 dan asam akrilik nitril (NAC), dicampur dalam proporsi tertentu. Zat-zat ini tidak bergantung pada suhu. Mempertimbangkan hukum kopolimerisasi acak, perlu dicatat bahwa tandem monomer ini harus memiliki sifat komposisi azeotropik yang mengandung sekitar 40% akrilonitril dalam campuran monomer.

Dalam produksi karet jenis ini, ada kebutuhan untuk pemurnian yang lebih lengkap selama koagulasi pengemulsi yang digunakan untuk polimerisasi. Dalam karet yang diproduksi, sejumlah kecil abu, mineral dan kotoran yang mudah menguap (tidak lebih dari 1%) diperbolehkan. Mereka dapat diisi dengan antioksidan yang dapat diwarnai atau tidak dapat diwarnai.

Apa itu BNK

Di negara kita, karet jenis seperti nitrile rubber-18 (SKN-18), nitrile-butadiene rubber-26 (SKN-26) dan nitrile butadiene rubber-40 (SKN-40) diproduksi. Indikator numerik dalam nilai menunjukkan jumlah unit akrilonitril dalam polimer. Mereka dapat mengandung 18%, 26% atau 40% Akrilonitril, masing-masing.

Mengubah jumlah bahan penyusun, Anda dapat mencapai sifat berbeda dari bahan yang dihasilkan. Tergantung pada persentase akrilonitril, sifat-sifatnyakaret dapat bervariasi dalam kekerasan, viskositas, minyak - dan ketahanan bensin. Persentase NAC mempengaruhi efek antar molekul unit struktural. Faktor inilah yang mempengaruhi penggunaan karet nitril butadiena di daerah-daerah tertentu dalam perekonomian nasional. Namun demikian, ini digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan berbagai macam produk karet industri.

Ketidaksempurnaan bahan

Meskipun produk karet yang dibuat dengan penambahan BNR memiliki berbagai kinerja yang sangat baik (kekuatan dan keuletan tarik tinggi, perpanjangan relatif, ketahanan sobek dan abrasi, ketahanan minyak dan bensin yang sangat baik), bahan ini dan beberapa kekurangan.

Kondisi operasi yang lebih keras terkait dengan peningkatan kecepatan mekanisme dan kurangnya oli pendingin, mengarah pada fakta bahwa elemen karet hanya dapat bekerja pada suhu hingga +150 derajat. Ketika suhu operasi naik di atas nilai ini, penataan terjadi, dan kemudian penghancuran karet dibuat berdasarkan NBR. Dengan kata lain, karet yang dipanaskan menjadi keras dan rapuh.

Paparan pada suhu rendah juga memiliki efek negatif pada produk karet, yang digunakan dalam produksi karet nitril. Suhu operasi optimal untuk mereka dianggap tidak lebih rendah dari -35˚С.

Modifikasi karet modern

Untuk membuat produk karet dengansatu set properti yang unik, modifikasi karet yang lebih modern digunakan. Karet nitril butadiena terhidrogenasi dianggap sebagai salah satu perkembangan yang menjanjikan dalam modifikasi. Mereka memiliki sifat pemrosesan yang sangat baik dalam berbagai jenis produksi karet.

Karet yang dibuat berdasarkan karet yang dimodifikasi polivinilklorida memberikan kinerja yang lebih stabil dalam ketahanan aus cuaca (hingga -50 derajat) dan suhu pengoperasian ekstrem hingga +160 derajat. Ini secara signifikan lebih unggul dari produk yang dibuat berdasarkan karet nitril dalam hal ketahanan sobek dan ketahanan aus. Memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap pengaruh aktif lingkungan yang agresif secara kimiawi. Namun, karet ini tidak begitu kuat dan elastis. Oleh karena itu, untuk meningkatkan sifat pemrosesan bahan, paling sering digunakan dalam kombinasi dengan jenis karet nitril konvensional.

Vulkanisasi

Proses vulkanisasi karet butadiena-nitril dilakukan dengan menggunakan belerang, serta tiuram, peroksida organik, resin alkilfenol-formaldehida, dan senyawa organoklorin. Suhu dapat bervariasi dari 140˚ hingga 190˚ Celcius. Selama proses ini, dataran tinggi vulkanisasi diamati. Peningkatan kandungan NAC berkontribusi pada peningkatan laju vulkanisasi. Kualitas karet yang dihasilkan dievaluasi oleh karakteristik yang melekat pada vulkanisator.

Properti

Properti BNC ditentukankandungan akrilonitril. Jenis karet ini sangat larut dalam keton, beberapa larutan hidrokarbon dan ester. Hidrokarbon alifatik dan alkohol praktis tidak berpengaruh pada pembubaran karet nitril butadiena. Peningkatan komposisi bahan akrilonitril berkontribusi pada aksi antarmolekul antara rantai polimer: semakin banyak NAA dalam komposisi bahan, semakin tinggi kerapatan dan suhu transisi gelas meningkat. Peningkatan kandungan NAA mengurangi sifat dielektrik, mengurangi tingkat kelarutan dalam pelarut aromatik dan meningkatkan ketahanan terhadap pembengkakan pada hidrokarbon alifatik.

Tergantung pada proses polimerisasi karet, karet dapat diproduksi dengan sifat plastoelastik yang berbeda. Bisa berupa:

• Sangat keras (Kekerasan Defoe 21,5 - 27,5 N). Saat menandai karet tersebut, huruf "T" ditambahkan ke namanya.
• Solid (Kekerasan Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Lembut (Kekerasan Defoe 7,5 - 11,5 N). Saat menandai karet tersebut, huruf "M" ditambahkan ke namanya.

Untuk NBR yang diproduksi dengan alkilsulfonat sebagai pengemulsi, huruf "C" ditambahkan ke penandaannya. Misalnya, SKN-26MS adalah karet lunak yang mengandung 26% NAC terikat, dan pengemulsi alkil sulfonat yang dapat terurai digunakan dalam pembuatannya.