Borracha de nitrilo butadieno: propriedades, produção, aplicação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A borracha de nitrilo butadieno (NBR) é a principal matéria-prima para a produção de diversos tipos de borracha com ótima durabilidade. É um material polimérico sintético obtido por copolimerização de butadieno com acrilonitrila (NAC). Pode ser chamado de borracha nitrílica, divinil-nitrila, butadieno-acrilonitrila ou butacril. Na designação internacional, este material é rotulado NBR (borracha nitrílica-butadieno), na designação nacional - SKN (borracha sintética nitrílica).

Onde aplicável

Este tipo de borracha é mais frequentemente usado nas indústrias onde a resistência ideal dos produtos de borracha a ambientes quimicamente agressivos é importante. De grande importância são as propriedades da borracha de butadieno-nitrila como alta elasticidade e pequena deformação permanente. Este material é amplamenteutilizados na produção de elementos de borracha que têm contato direto com materiais quimicamente ativos - podem ser todos os tipos de vedações, vedações de óleo, compensadores de borracha, mangueiras de combustível e óleo, correias de transmissão, tanques de combustível para automóveis, indústrias aeronáutica e petrolífera, impressão offset placas e outros produtos.

Os produtos à base desta borracha não incham em líquidos oleosos, anticongelante e água. De alguns tipos desse material, são feitas a bainha da fiação elétrica e as luvas de borracha, que possuem resistência especial e resistência ao desgaste. É utilizado na produção de diversos adesivos, selantes e espuma de poliuretano. A borracha é a base na produção de adesivos.

Quando e de onde veio essa borracha?

A obtenção da borracha butadieno-nitrila foi registrada em 1934 na Alemanha. Naquela época, cientistas alemães criaram um material único em suas propriedades e o patentearam sob o nome de Buna-N. Durante a Segunda Guerra Mundial, o novo material estava em alta demanda na indústria militar.

Devido à f alta de matérias-primas naturais, a alta liderança dos EUA lançou um programa especial envolvendo o desenvolvimento ativo da produção de borracha de butadieno-nitrila e outros tipos de matérias-primas sintéticas para artigos de borracha. O material produzido no âmbito deste programa foi denominado GR-N. Até à data, BNR tornou-se uma das borrachas para fins especiais mais procuradas. É feito em mais de 20 países ao redor do mundo.

produção NBR

Este tipo de material é obtido por polimerização construtiva em emulsão aquosa. O processo é realizado em altas e baixas temperaturas. Os principais monômeros para sua produção são butadieno-1, 3 e nitrila de ácido acrílico (NAC), misturados em certa proporção. Essas substâncias não dependem da temperatura. Levando em conta as leis da copolimerização aleatória, deve-se notar que este conjunto de monômeros deve ter as propriedades de uma composição azeotrópica contendo cerca de 40% de acrilonitrila em uma mistura de monômeros.

Na produção deste tipo de borracha, há a necessidade de uma purificação mais completa durante a coagulação dos emulsificantes utilizados para polimerização. Nas borrachas fabricadas, é permitida uma pequena quantidade de cinzas, impurezas minerais e voláteis (não mais que 1%). Eles podem ser carregados com antioxidantes tingíveis ou não.

O que é BNK

Em nosso país, são produzidas borrachas de tipos como borracha nitrílica-18 (SKN-18), borracha nitrílica-butadieno-26 (SKN-26) e borracha nitrílica-butadieno-40 (SKN-40). O indicador numérico em graus mostra o número de unidades de acrilonitrila em polímeros. Eles podem conter 18%, 26% ou 40% de acrilonitrila, respectivamente.

Mudando o número de ingredientes constituintes, você pode obter diferentes propriedades do material resultante. Dependendo da porcentagem de acrilonitrila, as propriedadesborrachas podem variar em dureza, viscosidade, óleo - e resistência à gasolina. A porcentagem de NAC afeta o efeito intermolecular das unidades estruturais. É este fator que afeta o uso da borracha nitrílica butadieno em determinadas áreas da economia nacional. No entanto, é utilizado como matéria-prima para a fabricação de uma vasta gama de produtos industriais de borracha.

Imperfeições do material

Apesar de os produtos de borracha feitos com a adição de BNR terem toda uma gama de excelentes desempenhos (alta resistência à tração e ductilidade, alongamento relativo, resistência ao rasgo e abrasão, excelente resistência a óleo e gasolina), este material e alguns falhas.

Condições de funcionamento mais difíceis associadas ao aumento da velocidade dos mecanismos e à f alta de óleo de refrigeração, levam ao fato de que os elementos de borracha só podem funcionar em temperaturas de até +150 graus. Quando a temperatura de operação se eleva acima desse valor, ocorre a estruturação e, em seguida, a destruição das borrachas criadas com base no NBR. Em outras palavras, a borracha aquecida torna-se dura e quebradiça.

A exposição a baixas temperaturas também afeta negativamente os produtos de borracha, que eram utilizados na produção de borracha nitrílica. A temperatura de operação ideal para eles é considerada não inferior a -35˚С.

Modificações modernas de borracha

Para criar produtos de borracha comum conjunto único de propriedades, são usadas modificações mais modernas de borrachas. Borrachas de nitrila butadieno hidrogenadas são consideradas um dos desenvolvimentos promissores na modificação. Possuem excelentes propriedades de processamento em vários tipos de produção de borracha.

Borracha feita com base em borrachas modificadas com policloreto de vinila oferece desempenho mais estável na resistência ao desgaste do tempo (até -50 graus) e temperaturas operacionais extremas de até +160 graus. É significativamente superior aos produtos feitos à base de borrachas nitrílicas em termos de resistência ao rasgo e resistência ao desgaste. Possui excelente resistência à influência ativa de ambientes quimicamente agressivos. No entanto, esta borracha não é tão forte e elástica. Portanto, para melhorar as propriedades de processamento do material, é mais frequentemente usado em combinação com tipos convencionais de borrachas nitrílicas.

Vulcanização

O processo de vulcanização de borrachas de butadieno-nitrila é realizado com enxofre, tiuram, peróxidos orgânicos, resinas de alquilfenol-formaldeído e compostos organoclorados. A temperatura pode variar de 140˚ a 190˚ Celsius. Durante este processo, observa-se um grande platô de vulcanização. O aumento do teor de NAC contribui para um aumento na taxa de vulcanização. A qualidade das borrachas resultantes é avaliada pelas características inerentes aos vulcanizadores.

Propriedades

Propriedades BNC são determinadasconteúdo de acrilonitrila. Este tipo de borracha é altamente solúvel em cetonas, algumas soluções de hidrocarbonetos e ésteres. Hidrocarbonetos alifáticos e álcool praticamente não têm efeito na dissolução de borrachas de nitrila butadieno. Um aumento na composição do material acrilonitrila contribui para a ação intermolecular entre as cadeias poliméricas: quanto mais NAA na composição do material, maior a densidade e a temperatura da transição vítrea. Um maior teor de NAA reduz as propriedades dielétricas, reduz o grau de solubilidade em solventes aromáticos e aumenta a resistência ao inchamento em hidrocarbonetos alifáticos.

Dependendo do curso de polimerização da borracha, pode ser produzida com diferentes propriedades plastoelásticas. Podem ser:

• Muito duro (dureza Defoe 21,5 - 27,5 N). Ao marcar essa borracha, a letra “T” é adicionada ao seu nome.
• Sólido (dureza Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Suave (dureza Defoe 7,5 - 11,5 N). Ao marcar essa borracha, a letra “M” é adicionada ao seu nome.

Para NBRs fabricados com alquilsulfonatos como emulsificantes, a letra "C" é adicionada à marcação. Por exemplo, SKN-26MS é uma borracha macia que contém 26% de NAC ligado, e um emulsificante biodegradável de sulfonato de alquila foi usado na preparação.