Caucho de butadieno de acrilonitrilo

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NBR

Los cauchos de nitrilo de acuerdo con la norma ISO 1629 están identificados por las iniciales NBR. El caucho de nitrilo pertenece a la familia de los copolímeros insaturados de acrilonitrilo y butadieno. Un grave defecto de los cauchos de nitrilo, en comparación con los cauchos acrílicos y fluorados, está representado por la resistencia limitada a altas temperaturas, debido a la presencia en la estructura macromolecular de los dobles enlaces que se pueden eliminar mediante hidrogenación. Las propiedades físicas y químicas del caucho de nitrilo varían según la composición del polímero del acrilonitrilo. El caucho de butadieno de acrilonitrilo (NBR), generalmente acortado a nitrilo, es el primer caucho resistente al aceite. El caucho nitrilo NBR, es un caucho sintético, copolímero de acrilonitrilo (ACN) y butadieno. Calidades con alto contenido de acrilonitrilo con resistencia y resistencia a bajas temperaturas. Para asegurar una vida más larga de las piezas NBR, se recomienda evitar el contacto directo con aire, usándolo en aplicaciones de inmersión o manteniendo una capa protectora de aceite lubricante.

Nombres - Símbolo

NBR
Copolímero de acrilonitrilo-butadieno
Goma nitrilo
Caucho nitrilo
ASTM D 1418 Designación: NBR
ISO/DIN 1629 Designación: NBR
ASTM D-2000 Classificacion: BF, BG, BK
Definicion quimica : Butadieno de acrilonitrilo

Caracteristicas del caucho

Dureza 20 ÷ 95 ShA
Compression Set: Bueno
Resilience/ Rebound: Bueno
Densidad 1.20 ÷ 1.40 gr / cm3
Excelente adherencia al metal
Muy buenas propiedades mecánicas
Muy buena adhesión a los metales
Pobre amortiguación de vibraciones
Excelente resistencia a los aceites
Excelente resistencia a la abrasión
Muy buena resistencia a los solventes
Conjunto de compresión Buena / muy buena
Buena resistencia al desgarro y abrasion
Envejecimiento Clima / Luz del Sol: Pobre
Adhesión a los metales: bueno a excelente
Temperatura de trabajo -40 - 130°C (depende dal contenido de nitrilo)
El caucho de nitrilo también es resistente a los hidrocarburos alifático
Tiene menor resistencia y flexibilidad, en comparación con el caucho natural.
Es menos resistente al ozono, hidrocarburos aromáticos, cetonas, ésteres y aldehídos

Caucho propiedades Físico-Mecánicas

Los grados NBR con alto contenido de acrilonitrilo tienen mejor resistencia al aceite y la abrasión, mientras que los grados con bajo contenido de acrilonitrilo tienen mejor flexibilidad y resistencia a bajas temperaturas. En general, los cauchos de nitrilo tienen solo propiedades físicas moderadas pero buena abrasión y excelente resistencia al aceite y al hidrocarburo. La presencia de rellenos de refuerzo puede proporcionar una resistencia a la abrasión que es considerablemente mejor que la de los vulcanizados NR o SBR comparables, y los vulcanizados XNBR tienen una resistencia a la abrasión extremadamente buena. La resistencia al calor de NBR los vulcanizados son generalmente mejores que los vulcanizados de NR de SBR. Con reducido cantidades de oxígeno, como en un entorno de aceite, la resistencia al envejecimiento por calor es aún más impresionante. La resistencia al clima y al ozono de los vulcanizados de NBR es similar a la de NR vulcaniza, pero los antiozonantes son algo menos efectivos con NBR. Baja temperatura la flexibilidad mejora con cantidades decrecientes de contenido de nitrilo pero mejora con concentraciones crecientes de plastificantes de tipo éster, por ejemplo, ésteres de adipato.

Caucho propiedades Termicas

La elección entre los diversos polímeros NBR se debe realizar de acuerdo con el contenido de acrilonitrilo (ACN), que determina las características principales de estos tipos de polímeros: cuanto mayor sea el contenido de ACN, mejor será la resistencia a los combustibles y aceites; Cuanto menor sea el contenido, mejor será la resistencia a bajas temperaturas del polímero. Buena resistencia al calor y al envejecimiento.

El principal problema con estos caucho es la búsqueda del compromiso más favorable entre resistencia a los aceites y combustibles, por un lado, y elasticidad y resistencia al frío, por otro. Excelente resistencia al calor, hasta un máximo de 120°C , dependiend dal contenido % de nitrilo. El rango de temperatura típico del caucho elastomérico NBR es de 120ºC (límites superiores) y -55ºC (límites inferiores).

A temperaturas por debajo de -29ºC, el aislamiento elastomérico comienza a volverse menos flexible. Sin embargo, esta característica no afecta la eficiencia térmica y la resistencia a la permeabilidad al vapor de aguay el aislamiento del NBR.

Caucho propiedades Eléctricas

Tiene malas propiedades dieléctricas, es un semiconductor, sus vulcanizados no son muy adecuados para el aislamiento eléctrico. Los elementos de NBR no son recomendados para aislamiento eléctrico. Los vulcanizados de caucho de nitrilo tienen una conductividad eléctrica considerablemente más alta que la de los elastómeros no polares y, por lo tanto, generalmente no se usan en piezas que requieren conductividades eléctricas bajas.

Caucho propiedades Químicas

Debido a que los cauchos de nitrilo son elastómeros polares, sus vulcanizados son muy resistentes a la hinchazón en aceite caliente, gasolina, grasa y otras sustancias no polares. La resistencia a la hinchazón en aceites no polares, solventes, etc., mejora enormemente al aumentar el contenido de nitrilo. Aquí vemos la necesidad de compromisos: aumentar el contenido de nitrilo mejora la resistencia al aceite, pero reduce la elasticidad y la resistencia al fraguado, y lo más grave es que reduce la flexibilidad a baja temperatura. Los plastificantes son muy necesarios para superar este problema. Los vulcanizados de NBR son menos permeables a los gases que los NR y SBR, y la permeabilidad disminuye al aumentar el contenido de nitrilo. Sin embargo, la permeabilidad por vapores de gasolina y similares es muy alta. Excelente resistencia en presencia de gas (metano, gpl, butano, propano), buena resistencia a los aceites y grasas minerales, animales, vegetales, silicónicos, hidráulicos, hidrocarburos alifáticos, solventes no polares , líquidos no inflamables HFA, HFB, HFC, resistencia a los aceites minerales y grasas incluso a bajas temperaturas. Sin embargo, no son adecuados para su uso con disolventes polares. Los cauchos de nitrilo también tienen una baja permeabilidad a los gases, especialmente aquellos con alto contenido de nitrilo pero con una resistencia al calor pobre y modesta. Muchas propiedades se pueden ajustar variando el contenido de acrilonitrilo en el caucho de nitrilo. Cuanto mayor sea el contenido de nitrilo, mayor será la resistencia a los hidrocarburos aromáticos y menor será el contenido de nitrilo.

Alto Nitrilo > 45%

Nitrilo medio 30 - 45%

Bajo Nitrilo < 30%

El mejor balance general para la mayoría de las aplicaciones es un contenido medio de nitrilo. No es compatible con hidrocarburos aromáticos y clorados, cetonas, ésteres, fenoles, disolventes polares y ácidos concentrados, combustibles con alto contenido aromático, disolventes polares, líquidos de frenos a base de glicol y líquidos hidráulicos HDF no inflamables.

Agua: Buena
Aceites: Buena
Ácidos: Regular
Bases: Buena
Ozono: No resiste
Gasolina: Excelente

Caucho procesabilidad

La procesabilidad es mejor cuando el peso molecular del plástico es bajo, mientras que las propiedades del producto acabado son mejores cuando su peso molecular es alto. En la práctica la mayor cantidad de plásticos utilizados se eligen con un peso molecular intermedio entre su procesabilidad y las propiedades finales del producto, pero dada la gran variedad de plásticos y procesos, particularmente en los termoendurecibles, cauchos y recubrimientos, se debe elegir el plástico y el proceso que permitan al mismo tiempo obtener, la mejor procesabilidad y las mejores propiedades en el producto acabado.

En la fabricación moderna de artículos de caucho natural, el caucho crudo se trata con varios compuestos mezclándolos en máquinas. La mezcla se aplica entonces mecánicamente a una base o molde, y el objeto revestido o formado de la mezcla se pone en moldes y vulcaniza.

Compound

El compound decompuesto NBR debe considerar los siguientes componentes en orden de importancia:

Plastificantes: son aditivos hechos de moléculas de bajo peso molecular, que realizan su función aumentando la distancia entre macromoléculas, aumentando la olumen libre y permitiendo así una mayor movilidad de las cadenas poliméricas. El resultado es un aumento en la plasticidad del material, la flexibilidad a baja emperaturas, una reducción de la dureza del vulcanizado y sobre todo una mejora en la procesabilidad. La naturaleza polar del caucho de nitrilo obliga al uso de plastificantes líquidos polares como el dioctilftalato DOP, el DIOP diisottilftalato.

Sistema de curado: es el conjunto de vulcanizadores (descritos en el párrafo anterior), activadores y aceleradores. Los primeros, utilizados para la activación de la reacción de reticulación, generalmente consisten en ácido esteárico y óxido de zinc, mientras que los aceleradores se usan para reducir los tiempos de vulcanización y la temperatura de proceso.

Antioxidantes y antiozonantes: como se mencionó anteriormente, la NBR es particularmente sensible a la exposición al oxígeno y al ozono, ya que reaccionar con dobles enlaces carbono-carbono causa la degradación del material. Dichas reacciones de oxigenación y ozonización pueden retrasarse con antioxidantes como el BHT ter-butilhidroxianisol o moléculas que contienen grupos fenólicos sustituidos que actúan como terminadores radicales.

Rellenos de refuerzo: tienen la tarea de aumentar la dureza y, en general, mejorar las propiedades mecánicas de los vulcanizados; los tipos de rellenos son numerosos y permiten variar la extensión del refuerzo dependiendo del tamaño de las partículas de las que está constituido: desde un alto grado de refuerzo para partículas de negro de carbón de alrededor de 10 nm, hasta un bajo grado de refuerzo para partículas de carbonato de calcio mayor que 300 nm. Los tipos comunes de rellenos son, en orden de refuerzo decreciente: negro de carbón y sílice, arcillas y finalmente carbonato de calcio.

Como se obtiene el caucho sintetico

La NBR se produce industrialmente mediante copolimerización radicales en emulsión, muy a menudo a bajas temperaturas (5-30 ° C); es un método de polimerización heterogéneo caracterizado por altas tasas de polimerización y bajos porcentajes de monómero sin reaccionar. La polimerización en emulsión radical proporciona un entorno de reacción formado inicialmente por dos tipos de monómeros, a partir del agua que constituye la fase continua del sistema, el iniciador y un agente tensioactivo. Los surfactantes o emulsionantes están constituidos por moléculas que tienen un extremo polar e hidrófilo y una cola apolar y repelente al agua, por lo que tienden a reducir la tensión superficial en el agua para formar micelas de varias formas. Cuando el monómero se dispersa en la emulsión se dispone en gotas que son estabilizadas superficialmente por el surfactante y actúan como reserva de monómeros para la polimerización. Pequeñas cantidades de monómero se solubilizan dentro de las micelas y una parte muy pequeña en el agua, los iniciadores se disuelven y se activan en la fase acuosa donde el encuentro entre los radicales primarios y los primeros monómeros, los radicales en crecimiento, que se asemejan a las moléculas emulsionantes, se absorben en una micela donde la polimerización continúa a expensas del monómero presente en el interior. La reacción puede continuar gracias a la continua difusión del monómero desde las gotas, a través del agua y en las micelas hasta que un nuevo radical se difunde en su interior, terminando la reacción por combinación. El producto final del proceso es un látex que se coagula mediante la adición de un electrolito, que finalmente se seca y se comprime en balas. El proceso en caliente, en cambio, con el uso de temperaturas que oscilan entre 30 y 40 ° C, conduce a la formación de cadenas poliméricas fuertemente ramificadas que proporcionan al material una mayor resistencia al desgarre en caliente y al flujo gracias a los enredos físicos.

Vulcanización

Para la vulcanización del NBR se utilizan diferentes métodos: vulcanización con azufre, vulcanización eficiente (EV), semi-EV y vulcanización a través de peróxidos. La vulcanización con azufre es la más utilizada para los neumáticos que tienen sitios insaturados en su estructura. : 0.5-5% de azufre se usa con una combinación de activadores y aceleradores y se produce una reticulación después del calentamiento durante el proceso de formación, típicamente a temperaturas entre 120 y 180°C. Dado que el azufre no es muy solubles en el NBR, los sistemas EV y semi-EV son preferiblemente preferidos. La vulcanización a través de los peróXidos, en cambio, se ha desarrollado para reticular neumáticos que no tienen dobles enlaces en la cadena, pero hoy en día también se usa para polímeros insaturados como el NBR. Los peróxidos reaccionan con la cadena polimérica que extrae los átomos de hidrógeno de los enlaces CH, creando así Radicales poliméricos capaces de reaccionar entre sí; de esta manera si consiguen cadenas de polímeros directamente unidas entre sí. a través de enlaces carbono-carbono, que son más fuertes que los enlaces de zolfo-carbono y le dan al caucho una mayor estabilidad térmica, mayor resistencia envejecimiento y un mejor compresión set.

Aplicaciones del caucho

NBR tiene una amplia variedad de campos de aplicación que requieren resistencia a los aceites y combustibles, como en el sector automotriz donde se utiliza para la producción de mangueras, sellos de junta tórica y menbrane; En el campo industrial, por otro lado, se utiliza para el recubrimiento de rodillos de moldeo, tuberías hidráulicas, cintas transportadoras y para todo tipo de juntas para sistemas hidráulicos. Son ampliamente utilizados en aplicaciones de sellado, especialmente para aceites y gasolina (hidrocarburos alifáticos y aromáticos). Las aplicaciones principales incluyen juntas, sellos, diafragmas, mangueras de gasolina, revestimientos, tubos, juntas tóricas y revestimientos de cables. Los grados carboxilados también se pueden usar en muchas formulaciones epoxi.

Espectrometría infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR)