Cao su Buna (Nitrile rubber) là một loại cao su tổng hợp. Nó có những tính chất giống với cao su thiên nhiên, đồng thời cũng mang những đặc tính đặc hữu.
Cao su Buna là gì?
Cao su Buna hay cao su Nitrile, còn được gọi là cao su NBR, Buna-N hay Acrylonitrile Butadiene. Đây là hợp chất của cao su tổng hợp Acrylonitril (ACN) và butadien. Một trong những loại cao su tổng hợp phổ biến, các tính chất đặc biệt của cao su tổng hợp phụ thuộc rất nhiều vào chất độn. Ở cao su Buna là các gốc Nitrile, hay ở cao su Neoprene là các phân tử chloroprene…
Nó sẽ mang tính chất vật lý hay hóa học khác nhau tùy thuộc vào thành phần Nitrile (butadiene). Thường các đặc tính đó là chống xăng dầu, hóa chất, chịu nhiệt, chống mài mòn, cách âm…
Cao su tổng hợp – Buna được sử dụng thay thế cao su thiên nhiên ở những sản phẩm có tính chất đặc thù, đặc biệt là các sản phẩm dành cho người bị dị ứng với latex từ cao su thiên nhiên.
Công thức hóa học
Cao su Buna là một copolyme không bão hòa của phân tử 2-propenenitrile và các monome butadien khác nhau (1,2-butadiene và 1,3-butadien).
Nó không bị ăn mòn bởi hợp chất hydrocacbon aliphatic. Tuy nhiên bị ăn mòn bởi ozone, ketone, este và aldehyde.
Quá trình sản xuất cao su Buna
Cao su Buna hiện nay được sản xuất từ dầu mỏ với quá trình sản xuất như sau:
- Bước 1: Trộn tạo hỗn hợp phản ứng tạo polymer.
Hỗn hợp của 2-propenenitrile, các monome butadien (1,3-butadiene, 1,2-butadiene) được nhủ hóa từ dầu mỏ. Các chất kích hoạt tạo gốc và chất xúc tác được thêm vào các bể phản ứng. Bên trong là nước với vai trò là môi trường cho phản ứng tổng hợp cao su – NBR.
- Bước 2: Quá trình phản ứng tổng hợp các nhánh mono polymer.
Bể phản ứng được gia nhiệt từ 30 đến 40°C nhằm thúc đẩy sự hình thành các nhánh mono polymer.
1,3-butadiene + 1,3-butadien + 2-propenenitrile + 1,3-butadiene + 1,2-butadiene → nitrile butadien
Quá trình phản ứng tạo ra các mono polymer thường từ 5 đến 12 giờ, với hiệu suất khoảng 70% các thành phần nguyên liệu sẽ được tổng hợp thành cao su Buna.
- Bước 3: Kích thích phản ứng tạo mono polymer nhằm tối ưu hiệu suất.
Sau đó dimethyldithiocarbamate hay diethyl hydroxylamine sẽ được thêm vào để thúc đẩy phản ứng với 30% thành phần còn lại. Các thành phần không phản ứng sẽ bị loại bỏ thông qua hơi nước.
Hiệu suất tổng hợp các mono polymer thường đạt gần 100%, sau khi thu hồi các mono polymer này sẽ được lọc để loại bỏ các chất rắn không mong muốn.
- Bước 4: Ổn định cao su buna thành phẩm.
Sản phẩm này sẽ được chuyển qua bể trộn, nơi nó được ổn định bằng các chất chống oxy hóa. Sau đó được đông tụ bằng canxi nitrat (Buna – N), hay nhôm sunfat (Buna – S). Các chất đông tụ dư sẽ được rửa và sấy khô để quay lại các quá trình sản xuất trước.
Sản phẩm cuối cùng là Cao su Buna nguyên liệu và sẽ được mang đi sản xuất các sản phẩm khác.
Ứng dụng và sản phẩm
Cao su buna, cao su tổng hợp được sử dụng chủ yếu vào các sản phẩm mang những đặc tính đặc biệt. Thay thế cao su thiên nhiên, hoặc cải thiện tính chất của cao su thiên nhiên.
Ngành công nghiệp ô tô và lốp
Đây được coi là ứng dụng chính của cao su tổng hợp và cao su thiên nhiên. Khi cả hai là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất.
Gioăng cao su
Nhờ các đặc tính chống dầu, mài mòn, nhiệt độ mà cao su tổng hợp – buna được sử dụng sản xuất gioăng cao su cho các chi tiết máy trong ngành công nghiệp ô tô.
Chế tạo các đường ống dẫn nhiên liệu, thùng chứa nhiên liệu, các gioăng cao su chống dầu trong chi tiết máy cần tính chất kháng dầu do không thể sử dụng cao su thiên nhiên, hay tổng hợp thông thường.
Với khả năng chịu nhiệt từ −40 đến 108 ° C (−40 đến 226 ° F), khả năng phục hồi làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng hàng không, trong phòng thí nghiệm, các ngành công nghiệp liên quan đến hóa chất, làm sạch.
Các ngành nghề khác
Được sử dụng để thay thế cho cao su thiên nhiên trong các sản phẩm dành cho người bị dị ứng latex. Sử dụng để tạo ra hàng hóa đúc, giày dép, chất kết dính, chất bịt kín, bọt biển, bọt mở rộng và thảm sàn.
Kết luận
Cao su tổng hợp – Buna là một trong những bước tiến lớn. Nó sinh ra là để khắc phục các mặt yếu kém của cao su thiên nhiên. Kết hợp với cao su thiên nhiên tạo ra các hỗn hợp mang nhiều đặc điểm ưu việt. Được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất lốp xe, ô tô, hàng không.
GCS
