Cao su NBR (Nitrile Butadiene Rubber), hay còn gọi là cao su Nitrile, là một loại cao su tổng hợp nổi tiếng với khả năng kháng dầu vượt trội. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về tính chất, ứng dụng đa dạng của cao su NBR, giúp bạn hiểu rõ hơn về vật liệu quan trọng này.
Mục Lục
Cao Su NBR Là Gì?
Cao su NBR được tạo ra từ quá trình đồng trùng hợp acrylonitrile và butadien, sử dụng phương pháp trùng hợp nhũ tương. Quá trình này bao gồm các bước chính: trùng hợp NBR ở dạng latex, đông tụ latex và cuối cùng là làm khô sản phẩm.
Trong quá trình sản xuất, copolymer có thể được trùng hợp nóng hoặc lạnh. Tuy nhiên, copolymer trùng hợp lạnh thường có độ bền và độ cứng cao hơn. Hiện nay, cao su NBR được phân loại dựa trên tỷ lệ acrylonitrile (ACN) trong chuỗi polymer và độ nhớt của copolymer.
Cao su NBR có độ nhớt Mooney rộng, từ 26 đến 120, phù hợp với nhiều điều kiện gia công và phối trộn khác nhau. Loại có độ nhớt cao được sử dụng khi cần độ bền của hợp chất cao su chưa lưu hóa, ví dụ như trong sản xuất ống dẫn, giúp duy trì hình dạng, kích thước và vị trí của sợi gia cường bên trong. Loại có độ nhớt thấp thích hợp cho quá trình đúc khuôn tiêm hoặc chuyển.
Nhờ khả năng kháng dầu tốt, cao su nitrile được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất ống dẫn nhiên liệu, gioăng, trục cao su và nhiều sản phẩm khác, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu dầu cao.
Cao su Nitrile cũng có độ kéo giãn tốt và khả năng đàn hồi cao đối với lực căng và nén. Điều này giúp nó được sử dụng trong sản xuất găng tay Nitrile cho các phòng vô trùng, do khả năng chống dầu thực vật và nhiều loại axit.
Đặc Tính Nổi Bật Của Cao Su Nitrile
Tính Chất Vật Lý
- Nhiệt độ hoạt động tối đa: 100°C.
- Không có tính kháng cháy.
- Kháng kém với ánh nắng mặt trời, ozone và thời tiết.
Tính Chất Hóa Học
So với các vật liệu đàn hồi khác, cao su nitrile nổi bật với khả năng kháng dầu và kháng mài mòn vượt trội.
- Kháng hóa chất: Cao su NBR thể hiện khả năng kháng dầu, nước và các loại chất lỏng thủy lực rất tốt.
- Độ bền: Kháng dầu mỏ, hydrocarbon thơm và dầu thực vật tốt, nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi các dung môi phân cực như ketone, ester, và toluene. Tỷ lệ ACN càng cao, khả năng kháng dầu càng tốt.
- Tính chất cơ học: Độ kéo giãn tốt, khả năng đàn hồi cao đối với lực căng và nén.
- Hạn chế: Chi phí tương đối cao và thường không được sử dụng cho các ứng dụng không yêu cầu tính kháng dầu. Tuy nhiên, khi tính chịu dầu là yếu tố then chốt, chi phí này là hợp lý.
- Khả năng tương thích: Cao su nitrile dễ bị hủy bởi xút, axit đậm đặc, ozone, este xeton, clo khử trùng, andehit và nitro hydrocarbon.
- Hỗn hợp PVC: Trên thị trường, có các hỗn hợp NBR với hàm lượng PVC khoảng 30-55%. Việc này giúp giảm tính đàn hồi, dễ ép hơn, tăng khả năng kháng ozone, kháng trương nở trong dầu và tăng độ bền kéo xé. Tuy nhiên, khả năng kháng ozone chỉ được cải thiện khi PVC chảy và phân tán tốt trong hỗn hợp.
Để tăng cường khả năng kháng ozone, người ta thường giảm hoặc loại bỏ các liên kết bất bão hòa trên mạch polymer bằng phản ứng hydrogen hóa. Các loại cao su nitril được hydrogen hóa (HNBR) có tính kháng oxy hóa tốt hơn và khoảng nhiệt độ sử dụng rộng hơn.
Cao su nitrile cũng thường được biến tính bằng carboxylat để cải thiện tính kháng mài mòn, độ cứng, độ bền kéo, bền xé và độ giòn ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, việc cải biến này thường làm giảm độ dính của cao su, đòi hỏi việc sử dụng các chất hóa dẻo như ester hoặc nhựa coumarone-indene để duy trì các tính chất vật lý sau khi gia hóa.
Tương tự như các loại cao su khác, cao su nitrile cũng cần các chất độn gia cường để cải thiện tính chất cơ lý. Các loại nitril lỏng có phân tử lượng thấp có thể được sử dụng làm chất hóa dẻo cho các hợp chất cao su NBR, có khả năng khâu mạng với mạch polymer trong quá trình lưu hóa, giúp giảm thiểu khả năng bị đào thải ra ngoài.
Ứng Dụng Thực Tế Của Cao Su NBR
Cao su NBR là một vật liệu quen thuộc trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại.
- Chi tiết máy móc: Sử dụng phổ biến trong các chi tiết máy móc trong ngành công nghiệp và thương mại.
- Gioăng và vòng đệm: Do các thiết bị nối với nhau thường không kín trong môi trường xăng dầu, gioăng cao su chịu dầu được sử dụng để làm kín các thiết bị kỹ thuật và máy móc có chứa dầu, ngăn ngừa thất thoát vật chất.
- Ứng dụng chịu nhiệt và hóa chất: Sử dụng chủ yếu ở những nơi có độ bền cao, như trong các con dấu ô tô, miếng đệm, và các vật tiếp xúc với dầu nóng. Gioăng cao su chịu dầu cũng được sử dụng trong dệt may để cải thiện tính chống thấm của vải dệt và vải không dệt.
- O-ring: Vật liệu tiêu chuẩn cho khí nén và thủy lực, chống lại chất lỏng, chất béo và dầu động vật, thực vật, chất chống cháy (HFA, HFC, HFB), dầu mỡ, nước và không khí.
- Vỏ xe: NBR có khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp cho sản xuất vỏ xe.
- Chống thấm và rò rỉ: Sử dụng phổ biến trong các nhà máy chống nước để chèn khe hở, chống rỉ và chống thất thoát dòng vật chất.
Kết luận
Cao su NBR là một vật liệu đa năng với nhiều ưu điểm vượt trội, đặc biệt là khả năng kháng dầu và hóa chất. Với những ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, cao su NBR hứa hẹn sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tương lai.