NBR là gì | Nitrile Butadiene Rubber

Trong nhiều thiết bị công nghiệp có bộ phận làm bằng vật liệu NBR, vậy NBR là gì hay cao su NBR là gìđặc điểm của vật liệu NBR là gì. Đó là những câu hỏi mà trong quá trình cung cấp sản phẩm công nghiệp, các kỹ sư bán hàng của chúng tôi liên tục nhận được, vì lý do đó team kỹ thuật đã chia sẻ để mọi người cùng hiểu rõ về vật liệu NBR

1. NBR là gì

Cao su NBR còn được gọi gọi tắt là NBRcao su Nitrile, có tên gốc là “Nitrile Butadiene Rubber” là một loại cao su tổng hợp được tạo thành từ sự copolymer hóa của acrylonitrile (ACN) và butadien (BD)

vật liệu cao su nbr là gì 105

Bổ sung: Copolymer là một loại polymer (vật liệu cao phân tử) được tạo thành từ ít nhất hai loại monomer (đơn phân) khác nhau. Quá trình tạo ra copolymer được gọi là copolymerization (đồng trùng hợp)

2. Công thức hóa học của cao su NBR là gì

Cao su NBR không có một công thức hóa học cố định vì đây là một loại copolymer, tức là được tạo thành từ sự kết hợp của hai loại monomer khác nhau là acrylonitrile (ACN) và butadien (BD). Tỷ lệ giữa hai loại monomer này có thể thay đổi tùy thuộc vào mục đích sử dụng và tính chất mong muốn của sản phẩm NBR cuối cùng.

vật liệu cao su nbr là gì 105 2

Tuy nhiên, có thể biểu diễn cấu trúc cơ bản của cao su NBR như sau:

[-CH2-CH=CH-CH2-]n - [-CH2-CH(CN)-]m

Trong đó:

  • n: số lượng đơn vị lặp lại của butadien
  • m: số lượng đơn vị lặp lại của acrylonitrile

Tỷ lệ giữa nm sẽ quyết định tính chất của cao su NBR. Hàm lượng acrylonitrile càng cao thì tính kháng dầu của cao su càng tốt, nhưng độ đàn hồi sẽ giảm.

3. Lịch sử phát triển của vật liệu NBR

NBR không phải là phát minh của một cá nhân duy nhất. Nó được phát triển bởi một nhóm các nhà hóa học người Đức làm việc tại BASF và Bayer trong những năm 1930. Hai cái tên nổi bật nhất trong nhóm này là Erich Konrad và Eduard Tschunkur, những người đã nhận bằng sáng chế cho một nhóm các copolymer acrylonitrile-butadiene, được gọi là Buna-N, vào năm 1934.

vật liệu cao su nbr là gì 105 3

  • 1930: Các nhà khoa học Đức đã phát triển thành công loại cao su mới này.
  • 1934: Cao su NBR được thương mại hóa với tên gọi ban đầu là Buna N, sau đó đổi thành Perbunan.
  • Thế chiến II: Nhu cầu về cao su NBR tăng mạnh do tính kháng dầu tốt, được sử dụng rộng rãi trong quân sự và công nghiệp.
  • Sau chiến tranh: Sản xuất cao su NBR mở rộng sang nhiều quốc gia khác như Mỹ, Anh, Nhật Bản… với nhiều cải tiến về công nghệ và tính năng.
  • Hiện nay: Cao su NBR trở thành một trong những loại cao su tổng hợp quan trọng nhất, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4. Ưu điểm của cao su NBR là gì

NBR được dùng trong ống dẫn nhiên liệu, sản xuất các loại gioăng, trục cao su và nhiều loại sản phẩm khác nhau yêu cầu tính chịu dầu. Ngoài khả năng kháng dầu, dầu mỏ và hydrocarbon thơm, vật liệu NBR còn có khả năng chống dầu thực vật, và nhiều loại axit. NBR cũng có tính kéo giãn tốt, cũng như khả năng đàn hồi đối với lực căng và lực nén

vật liệu cao su nbr là gì 105 4

Khối lượng riêng: Khoảng 1.45 g/cm3.

4.1 Tính chất cơ học

  • Cao su NBR có độ bền kéo tốt, chịu được lực kéo căng.
  • Khả năng phục hồi hình dạng sau khi biến dạng rất tốt do độ đàn hồi cao
  • Vật liệu NBR có khả năng chịu nén tốt
  • Độ cứng thay đổi tùy thuộc vào hàm lượng acrylonitrile (ACN), thường từ 55 đến 70 Shore A.
  • Có khả năng chịu mài mòn nên kéo dài được tuổi thọ

4.2 Tính chịu nhiệt

  • Nhiệt độ làm việc của NBR từ -20°C ~ 110°C (tối đa có thể lên đến 120°C trong thời gian ngắn).
  • Không bị biến đổi tính chất khi làm việc ở nhiệt độ cao

4.3 Tính kháng hóa chất

  • Kháng dầu, mỡ: Không bị trương nở, biến dạng, mất tính chất khi tiếp xúc với các chất này.
  • Kháng một số loại dung môi và hóa chất: Chịu được axit loãng, kiềm, dung môi hydrocacbon aliphatic.

5. Nhược điểm của cao su NBR

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng vật liệu NBR cũng mang nhiều nhược điểm không phù hợp với một số trường hợp dưới đây

  • Tính kháng thời tiết kém, dễ bị ảnh hưởng bởi ánh nắng mặt trời, ozone và các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
  • Giá thành cao hơn cao su tự nhiên
  • Dễ bắt cháy và cháy lan nhanh.
  • Dễ bị rách khi chịu tác động của lực xé lớn.
  • Độ đàn hồi kém cao su tự nhiên
  • Bị ăn mòn bởi axit sulfuric đậm đặc, axit nitric đậm đặc
  • Bị phá hủy bởi benzene, toluene, xylene… và các loại hydrocacbon thơm khác

vật liệu cao su nbr là gì 105 5

6. Ứng dụng của vật liệu NBR là gì

Cao su NBR được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp nói chung, trong các ngành đặc biệt như ô tô và hàng không, vật liệu này còn được ứng dụng trong cả đời sống hàng ngày

6.1 Trong công nghiệp

  • Gioăng và phớt: Làm kín các chi tiết máy móc, thiết bị trong môi trường tiếp xúc với dầu, mỡ, nhiên liệu, hóa chất.
  • Ống dẫn và dây đai: Vận chuyển dầu, nhiên liệu, hóa chất.
  • Găng tay bảo hộ: Bảo vệ tay người lao động trong môi trường tiếp xúc với dầu mỡ, hóa chất.
  • Bánh xe, con lăn: Chịu mài mòn, chống dầu mỡ trong các ứng dụng công nghiệp.
  • Lớp phủ chống ăn mòn: Bảo vệ bề mặt kim loại khỏi tác động của hóa chất.

vật liệu cao su nbr là gì 105 6

6.2 Trong ô tô và hàng không:

  • Ống dẫn nhiên liệu: Chịu được xăng, dầu diesel, các loại nhiên liệu khác.
  • Gioăng động cơ, hộp số: Làm kín, chống rò rỉ dầu mỡ.
  • Dây đai truyền động: Chịu được dầu mỡ, nhiệt độ cao.
  • Các chi tiết giảm chấn: Giảm rung động, tiếng ồn.

vật liệu cao su nbr là gì 105 7

6.3 Trong y tế

  • Găng tay y tế: Chống thấm nước, kháng khuẩn, bảo vệ tay nhân viên y tế.
  • Các bộ phận của thiết bị y tế: Tiếp xúc với máu, dịch cơ thể, hóa chất y tế.

vật liệu cao su nbr là gì 105 8

6.4 Trong đời sống

  • Dụng cụ nhà bếp: Tay cầm chống trơn trượt, chịu được dầu mỡ.
  • Đồ chơi: An toàn, bền, chịu được va đập.
  • Thảm lót sàn: Chống thấm nước, dầu mỡ, dễ vệ sinh.

vật liệu cao su nbr là gì 105 9

7. Cao su NBR được phân loại như thế nào

Trên thị trường được phân loại theo chỉ số của Độ bền kéo: 3mpa, 5mpa, 8mpa,…

7.1 Phân loại cao su NBR theo hàm lượng acrylonitrile (ACN)

  • Cao su NBR hàm lượng ACN thấp (18-29%): Có độ đàn hồi tốt, chịu lạnh tốt, nhưng khả năng kháng dầu, nhiên liệu kém.
  • Cao su NBR hàm lượng ACN trung bình (30-40%): Cân bằng giữa tính đàn hồi và khả năng kháng dầu, nhiên liệu.
  • Cao su NBR hàm lượng ACN cao (41-50%): Khả năng kháng dầu, nhiên liệu, dung môi rất tốt, nhưng độ đàn hồi kém hơn.

vật liệu cao su nbr là gì 105 11

7.2 Phân loại vật liệu NBR theo phương pháp trùng hợp

  • Cao su NBR trùng hợp nóng: Thực hiện ở nhiệt độ cao (50-70°C), cho sản phẩm có độ bền cơ học cao, nhưng tính chất đồng đều kém hơn.
  • Cao su NBR trùng hợp lạnh: Thực hiện ở nhiệt độ thấp (5-15°C), cho sản phẩm có tính chất đồng đều tốt hơn, nhưng độ bền cơ học có thể thấp hơn.

vật liệu cao su nbr là gì 105 10

7.3 Dựa vào độ nhớt Mooney của NBR

Độ nhớt Mooney là một chỉ số đo độ nhớt của cao su, ảnh hưởng đến khả năng gia công và tính chất của sản phẩm cuối cùng. Cao su NBR có thể được phân loại thành các loại có độ nhớt Mooney khác nhau, từ thấp đến cao.

7.4 Phân loại NBR theo các tiêu chuẩn khác

Ngoài ra, cao su NBR còn có thể được phân loại theo các tiêu chuẩn khác như độ bền kéo, độ cứng, khả năng chịu nhiệt, khả năng kháng hóa chất… tùy thuộc vào yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.

"