لاستیک NBR چه مشخصاتی و کاربردی دارد؟

لاستیک NBR کوپلیمریزاسیون اکریلونیتریل-بوتادین برای اولین بار در سال 1930 توسط E.Tschunkur  و E.Konard انجام شد.NBR در سال 1934 در لورکوزن آلمان به تولید انبوه رسید. در ایالات متحده نیز در سال 1936 تحقیقات گسترده ای برای ساخت این پلیمر انجام  پذیرفت و در ژانویه سال 1939 شرکت بی.اف.گودریچ کائوچوی نیتریل را با ظرفیت 250  پوند در سال و در سال 1940 شرکت گودیر کائوچوی نیتریل را تحت عنوان کمیگام(Chemigum) تولید نمود. 

کائوچوهای ولکانیز شده NBR خواص خوبی در برابر روغنها ، سوختها و مواد شیمیایی ایجاد می کند که این امر موجب آن شد که میزان مصرف این کائوچو به طور چشم گیری  رشد کند.  در سال 1983 تولید جهانی آن به 115 هزارتن بالغ گشت،در سال1985 ظرفیت تولید    جهانی NBR در حدود0.508 میلیون تن بوده که 4.1 درصد از کل ظرفیت تولید الاستومرهای   مصنوعی را داشته است و در سال 2005 نیز مصرف جهانی NBR به 368000متریک تن رسید.

   فرآیند تولید لاستیک NBR

در حقیقت اکریلو نیتریل بوتادین NBR یک کمپلکس از کوپلیمر اکریلونیتریل و بوتادین است.از طرفی NBR به روش امولسیونی تولید می شود.آب،امولسیون کننده یا صابون،مونومرها  (بوتادین و اکریلونیتریل)،آغازگر رادیکالی ودیگر عناصر،موادی هستندکه به داخل ظرف   پلیمریزاسیون اضافه می شود.محصول فرآیند یک لاتکس دلمه شده می باشدکه یا به  همین صورت و یا با فرآیند بیشتر به صورت الاستومر جامد در می آید.

برخی از تولیدات  ویژه هم به صورت پودر بسته بندی می شوند.   تولیدکنندگان NBR دمای پلیمریزاسیون را برای درست کردن پلیمرهای گرم و سرد تغییر  می دهند. در تولید NBR بایدنسبتهای مختلف فعالیت بوتادین و اکریلو نیتریل را در نظر گرفت.

38درصد وزنی اکریلونیتریل و 62درصد وزنی بوتادین یک ترکیب آژئوتروپ که  مخلوطی از دومونومردردمای 25 درجه سانتیگراد است را ایجاد می کند.باید توجه داشت که این نسبت ها به طور جزئی به درجه حرارت پلیمریزاسیون بستگی دارد. 

برای یک مخلوط آزئوتروپیک ،غلظتهای نسبی اجزا در فاز مونومری امولسیون و در کل  پلیمر ومجموع فرآیند پلیمریزاسیون به همان اندازه باقی می ماند.اگر غلظت اکریلونیتریل  در مخلوط مونومر کمتر از غلظت آژئوتروپیک باشد،پلیمر در شروع واکنش پلیمریزاسیون،   اکریلونیتریل زیادی خواهد داشت و به طورمشابه اگر غلظت اکریلونیتریل در مخلوط    مونومر بیشتر از غلظت آزئوتروپیک باشد مقدار اکریلونیتریل پلیمر کمتر از نسبت نسبی مونومرهای اکریلونیتریل/بوتادین شارژ شده خواهد بود.

اگر اختلاف بین نسبت  غلظت مونومرها در شارژ پلیمریزاسیون ودر پلیمر بیشتر شود،انحراف از نسبت غلظت  آزئوتروپیک برای بوتادین و اکریلونیتریل بیشتر می شود.به منظور اثر کردن این غیر یکنواختی  ،اغلب سعی می شود اکریلونیتریل در طی واکنش پلیمریزاسیون،به ویژه هنگامیکه   گونه ی NBR با نیتریل کم تولید می شود(به عنوان مثال با 18 تا 23 درصد اکریلونیتریل)   به تدریج افزایش یابد.

   مقدار اکریلونیتریل(ACN) در لاستیک NBR

مقدار ACN یکی از دو شرط عمده در تولید هر گونه از NBR به شمار می رود.میزان  ACN به دلایل قطبیت وچندین خصوصیت اساسی مانند مقاومت در برابر روغن و حلالها،انعطاف پذیری در درجه حرارتهای پایین یا دمای انتقال شیشه ای(Tg) و    مقاومت سایشی تعیین می شود.   افزایش مقدار ACN موجب بهبود مقاومت دربرابر روغن ، حلال و سایش، همراه با بیشتر شدن دمای انتقال شیشه ای(Tg) می شود.

   گونه های لاستیک NBR

کائوچوی نیتریل جامد دارای 325 گونه متفاوت بوده که این گونه ها با یکدیگر در میزان آکریلونیتریل ،ویسکوزیته مونی،پایدار کننده و درجه حرارت پلیمریزاسیون  اختلاف دارند.کائوچوهای تجاری معمولا دارای 15 تا 53 درصد آکریلونیتریل و ویسکوزیت  مونی از خیلی سخت110-140 تا خیلی نرم 20-25 می باشد ولی گونه هایی که از  نظر تجاری دارای اهمیت بیشتری هستند دارای میزان 28 تا 40 درصد آکریلونیتریل و  ویسکوزیته مونی 25 تا 100 می باشند.   پارامترهایی که در تولید NBR نقش مهمی را بازی می کنند و باعث می شوند که    تنوع زیادی از گونه های تجاری این پلیمر در دسترس باشند عبارتند از:

•        مقدار اکریلونیتریل(که روی مقاومت در برابر بنزین و روغن و همینطور روی انعطافپذیری در درجه حرارت پایین تاثیر می گذارد)
•         درجه حرارت پلیمریزاسیون (کائوچوهای سرد وگرم)
•       اصلاح کننده زنجیر(اختلاف در ویسکوزیته مونی ،فرآیند پذیری)
•         پایدار کننده(اختلاف در رنگ ، پایداری ،استحکام در انبار داری و ذخیره سازی)
•        ژل(فرآیند پذیری)
•       شرکت گروههای فعال (توانایی ایجاد اتصالات عرضی ،بدون حضور گوگرد و شتابدهنده که ترجیحا برای لاتکسها به کار برده می شود)
•        افزایش نرم کننده
•      ترکیب PVC

گونه های جدید لاستیک NBR به ترتیب زیر هستند:

•   کائوچوهای خرد شده

•  کائوچوهای پودر شده
•  مستر بچ دوده
•  NBR بهبود یافته توسط نرم سازها
• NBR کربوکسیله  XNBR
• NBR دارای آنتی اکسیدانت در شبکه پلیمر
• NBR هیدروزنه شده  HNBR
•  NBR اصلاح شده با اپوکسی
• NBR مایع
•  NBR تناوبی
•  NBR نوع ترمو پلاستیک
• کائوچوی اکریلونیتریل/ایزوپرن(NIR)
•  NBR سرد
•   NBR گرم

   خواص و کاربردهای لاستیک NBR

اکریلو نیتریل بوتادین NBR / لاستیک نیتریل عموما به عنوان یک ماده مفید وقابل اعتماد در تولید قطعات لاستیکی  اتومبیل و صنایع دیگر مطرح شده است.با انتخاب یک لاستیک(بوتادین) با مقدار مناسب  اکریلونیتریل در یک توازن میتوان لاستیکی ایجاد کرد که در گستره وسیعی از کاربردها   از قبیل نواحی نیاز به مقاومت در برابر روغن،سوخت و مواد شیمیایی استفاده شود.  

هنگامی که NBR با فیلرهای تقویت کننده ترکیب می شود،آمیزه ولکانیز شده دارای خواص بسیار عالی خواهد بود و استحکام کششی بهینه بیش از 25 Mpa در سختی  70-80 Shore A بدست می آید.به طور کلی NBR می تواند در طیف وسیعی از نظر  سختی در محدوده 20 Shore A تا ابونیت فرموله شود.  

همچنین،خواص مکانیکی آمیزه های ولکانیزشده ی این الاستومر به مقدار قابل توجهی  به درجه حرارت ولکانیزاسیون بستگی دارد.با یک فرمولاسیون مناسب و شرایط  ولکانیزاسیون بهینه ممکن است آمیزه ای با مانایی فشاری بسیار کم فراهم شود.   خواص الاستیکی آمیزه ولکانیز شده ی نرم نشده به مقدار قابل توجهی به گونه ی   NBR بستگی دارد.   مقاومت سایشی آمیزه های NBR ولکانیز شده به فیلرهای نیمه تقویت کننده  فرموله شده اند حدود 30 درصد بهتر از آمیزه های NR و15 درصد از آمیزه های   SBR می باشد.

 مشخصات اصلی NBR

•     مقاومت در برابر روغن ،مواد سوختنی و گریسها
•     فرآیند پذیری خوب
•     تنوع سیستمهای پخت
•      مقاومت عالی در برابر هوای داغ
•      مانایی فشار کم
•     مقاومت سایشی زیاد
•      نفوذپذیری کم در برابر گازها

کاربردهای لاستیک NBR

با توجه به مشخصاتی که از NBR در بالا گفته شد و همچنین به دلیل مقاومت عالی این لاستیک در برابر روغنها ، سوختهای مایع ،گریسها و… به طور کل کاربرد اصلی  آن در ارتباط با اینگونه مواد است.از طرفی به خاطر قیمت نسبتا بالای این لاستیک،   در کاربردهایی که در کنار خواص مکانیکی خوب ، نیاز است که مقاومت خوبی در  برابر فرسودگی حرارتی و سایشی داشته باشند،به کار می رود.  

در صنعت اتومبیل NBR در قسمتهای مختلفی به کار گرفته می شود.برخی از اینکاربردها عبارتند از:اورینگ NBR  ، شلنگهای حمل سوخت و روغن ، درزگیرها و واشرها،درزگیر یاتاقان،درزگیر محفظه روغن،درزگیر بالایی پیستون،درزگیر اسفنجی،درزگیر جعبه دنده،دیافراگم پمپ سوخت ،درزگیر پمپ آب،لنت ترمز،ضربه گیر،درزگیر برای شیرهای شفت و میلنگ،گردگیرهای   خرطومی کوپینگ و …در کنار صنعت اتومبیل نیز NBR کاربردهای متنوعی از قبیل:

پوشش غلتکها،شلنگهای هیدرولیک،تسمه نقاله ها،درزگیری انواع لوله کشی ها  وتجهیزات و اتصالات،رل چاپ،تخت کفش،آب بند،محفظه روغن،دستکش،چرخ محرک،  کفپوشها،عایق لوله های متخلخل،پوشش ظروف،کفش کار،آستر کردن،شیلنگهای  مقاوم در فشار بالا،پوشش ها نقاشی و … پیدا کرده است.

مواد قابل رقابت با NBR : NBR    با کائوچوهای  وایتون  Viton/ FKM ، هایپالون CSM  ، ECO  هیدرین  ، کلروپرن  CR  می باشد.

منبع سایت : وب سایت  https://www.nbrglobaltires.com