Caucho de nitrilo butadieno: propiedades, producción, aplicación

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El caucho de nitrilo butadieno (NBR) es la principal materia prima para la producción de varios tipos de caucho con una durabilidad óptima. Es un material polimérico sintético obtenido por copolimerización de butadieno con acrilonitrilo (NAC). Puede llamarse caucho de nitrilo, divinilnitrilo, butadieno-acrilonitrilo o butacril. En la designación internacional, este material está etiquetado como NBR (caucho de nitrilo-butadieno), en la designación nacional - SKN (caucho sintético de nitrilo).

Donde corresponda

Este tipo de caucho se usa con mayor frecuencia en aquellas industrias donde es importante una resistencia óptima de los productos de caucho a ambientes químicamente agresivos. De gran importancia son las propiedades del caucho de butadieno-nitrilo como la alta elasticidad y la pequeña deformación permanente. Este material es ampliamenteutilizado en la producción de elementos de caucho que tienen contacto directo con materiales químicamente activos, estos pueden ser todo tipo de sellos, sellos de aceite, compensadores de caucho, mangueras de combustible y aceite, correas de transmisión, tanques de combustible para automóviles, aviación e industrias petroleras, impresión offset platos y otros productos.

Los productos a base de este caucho no se hinchan en líquidos aceitosos, anticongelantes y agua. A partir de algunos tipos de dicho material, se fabrican cubiertas de cableado eléctrico y guantes de goma, que tienen una resistencia especial y resistencia al desgaste. Se utiliza en la producción de varios adhesivos, selladores y espuma de poliuretano. El caucho es la base en la producción de adhesivos.

¿Cuándo y de dónde salió este caucho?

La obtención de caucho de butadieno-nitrilo se registró en 1934 en Alemania. En ese momento, los científicos alemanes crearon un material único en sus propiedades y lo patentaron con el nombre de Buna-N. Durante la Segunda Guerra Mundial, el nuevo material tuvo una gran demanda en la industria militar.

Debido a la f alta de materias primas naturales, los principales líderes de EE. UU. lanzaron un programa especial que implica el desarrollo activo de la producción de caucho de butadieno-nitrilo y otros tipos de materias primas sintéticas para productos de caucho. El material producido bajo este programa se denominó GR-N. Hasta la fecha, BNR se ha convertido en uno de los cauchos para fines especiales más buscados. Se fabrica en más de 20 países de todo el mundo.

Producción NBR

Este tipo de material se obtiene por polimerización constructiva en una emulsión acuosa. El proceso se lleva a cabo tanto a altas como a bajas temperaturas. Los principales monómeros para su producción son el butadieno-1, 3 y el nitrilo del ácido acrílico (NAC), mezclados en determinada proporción. Estas sustancias no dependen de la temperatura. Teniendo en cuenta las leyes de la copolimerización aleatoria, cabe señalar que este tándem de monómeros debe tener las propiedades de una composición azeotrópica que contenga aproximadamente un 40 % de acrilonitrilo en una mezcla de monómeros.

En la producción de este tipo de caucho, existe la necesidad de una purificación más completa durante la coagulación de los emulsionantes utilizados para la polimerización. En los cauchos fabricados se permite una pequeña cantidad de cenizas, minerales e impurezas volátiles (no más del 1%). Se pueden cargar con antioxidantes teñibles o no teñibles.

Qué es BNK

En nuestro país, se producen cauchos del tipo caucho de nitrilo-18 (SKN-18), caucho de nitrilo-butadieno-26 (SKN-26) y caucho de nitrilo-butadieno-40 (SKN-40). El indicador numérico en grados muestra el número de unidades de acrilonitrilo en los polímeros. Pueden contener 18 %, 26 % o 40 % de acrilonitrilo, respectivamente.

Al cambiar el número de ingredientes constituyentes, puede lograr diferentes propiedades del material resultante. Dependiendo del porcentaje de acrilonitrilo, las propiedadeslos cauchos pueden variar en dureza, viscosidad, aceite y resistencia a la gasolina. El porcentaje de NAC afecta el efecto intermolecular de las unidades estructurales. Es este factor el que afecta el uso del caucho de nitrilo butadieno en ciertas áreas de la economía nacional. Sin embargo, se utiliza como materia prima para la fabricación de una amplia gama de productos industriales de caucho.

Imperfecciones materiales

A pesar de que los productos de caucho fabricados con la adición de BNR tienen una amplia gama de excelentes prestaciones (alta resistencia a la tracción y ductilidad, alargamiento relativo, resistencia a la abrasión y al desgarro, excelente resistencia al aceite y a la gasolina), este material y algunos defectos.

Las condiciones de funcionamiento más duras asociadas con el aumento de la velocidad de los mecanismos y la f alta de aceite de refrigeración conducen al hecho de que los elementos de goma solo pueden funcionar a temperaturas de hasta +150 grados. Cuando la temperatura de funcionamiento supera este valor, se produce la estructuración y luego la destrucción de los cauchos creados a base de NBR. En otras palabras, el caucho calentado se vuelve duro y quebradizo.

La exposición a bajas temperaturas también tiene un efecto negativo en los productos de caucho, que se utilizaron en la producción de caucho de nitrilo. Se considera que la temperatura de funcionamiento óptima para ellos no es inferior a -35˚С.

Modificaciones de goma modernas

Para crear productos de goma conun conjunto único de propiedades, se utilizan modificaciones más modernas de cauchos. Los cauchos de nitrilo butadieno hidrogenado se consideran uno de los desarrollos prometedores en la modificación. Tienen excelentes propiedades de procesamiento en varios tipos de producción de caucho.

El caucho fabricado a base de cauchos modificados con cloruro de polivinilo ofrece un rendimiento más estable en resistencia al desgaste por la intemperie (hasta -50 grados) y temperaturas de funcionamiento extremas de hasta +160 grados. Es significativamente superior a los productos fabricados a base de cauchos de nitrilo en términos de resistencia al desgarro y al desgaste. Posee excelente estabilidad a la influencia activa de ambientes químicamente agresivos. Sin embargo, esta goma no es tan fuerte y elástica. Por lo tanto, para mejorar las propiedades de procesamiento del material, se usa con mayor frecuencia en combinación con tipos convencionales de cauchos de nitrilo.

Vulcanización

El proceso de vulcanización de los cauchos de butadieno-nitrilo se lleva a cabo utilizando azufre, así como tiuram, peróxidos orgánicos, resinas de alquilfenol-formaldehído y compuestos organoclorados. La temperatura puede variar de 140˚ a 190˚ Celsius. Durante este proceso, se observa una gran meseta de vulcanización. El mayor contenido de NAC contribuye a un aumento en la tasa de vulcanización. La calidad de los cauchos resultantes se evalúa por las características inherentes de los vulcanizadores.

Propiedades

Se determinan las propiedades BNCcontenido de acrilonitrilo. Este tipo de caucho es altamente soluble en cetonas, algunas soluciones de hidrocarburos y ésteres. Los hidrocarburos alifáticos y el alcohol prácticamente no tienen efecto sobre la disolución de los cauchos de nitrilo butadieno. Un aumento en la composición del material acrilonitrilo contribuye a la acción intermolecular entre las cadenas de polímero: cuanto más NAA en la composición del material, mayor es la densidad y la temperatura de la transición vítrea aumentan. Un mayor contenido de NAA reduce las propiedades dieléctricas, reduce el grado de solubilidad en disolventes aromáticos y aumenta la resistencia al hinchamiento en hidrocarburos alifáticos.

Dependiendo del curso de polimerización del caucho, se puede producir con diferentes propiedades plastoelásticas. Pueden ser:

• Muy duro (dureza Defoe 21,5 - 27,5 N). Al marcar dicho caucho, se agrega la letra "T" a su nombre.
• Sólido (dureza Defoe 17,5 - 21,5 N).
• Blanda (dureza Defoe 7,5 - 11,5 N). Al marcar dicho caucho, se agrega la letra "M" a su nombre.

Para NBR fabricados con alquilsulfonatos como emulsionantes, se agrega la letra "C" a la marca. Por ejemplo, SKN-26MS es una goma blanda que contiene un 26 % de NAC unido y en la preparación se utilizó un emulsionante de sulfonato de alquilo biodegradable.