Открыть сервис
Главная → Блог → NBR

NBR

NBR (сокр. от англ. Nitrile Butadiene Rubber), также известный как нитрильный каучук, бутадиен-нитрильный каучук (БНК) — синтетический эластомер, представляющий собой продукт эмульсионной сополимеризации бутадиена-1,3 и акрилонитрила. Относится к классу масло- и бензостойких каучуков общего назначения. Ключевой характеристикой NBR является его высокая стойкость к воздействию нефтепродуктов, масел, жиров и углеводородов, что определяет его основное применение в производстве уплотнителей, шлангов, прокладок и перчаток.

История

Разработка бутадиен-нитрильного каучука началась в 1930-х годах в Германии. Первым промышленный синтез осуществила компания IG Farben, которая в 1934 году выпустила продукт под торговой маркой Buna N. Параллельно исследования велись в СССР, где к 1939 году был создан отечественный аналог — СКН (синтетический каучук нитрильный). Массовое производство NBR развернулось в годы Второй мировой войны, когда возникла острая потребность в материалах, устойчивых к топливу и смазочным материалам для военной техники. После войны технология распространилась в США и другие страны. К середине XX века NBR стал одним из наиболее востребованных специальных каучуков, а его модификации (карбоксилированный, гидрированный) расширили сферы применения.

Химическая структура и свойства

Состав

Молекула NBR состоит из звеньев бутадиена-1,3 (C₄H₆) и акрилонитрила (C₃H₃N). Содержание акрилонитрила в сополимере варьируется от 15% до 50% и является основным фактором, определяющим свойства материала. Чем выше содержание акрилонитрила, тем выше стойкость к маслам и углеводородам, но ниже эластичность и морозостойкость. Низкое содержание акрилонитрила (15–25%) обеспечивает лучшую гибкость при низких температурах, но снижает маслостойкость.

Физико-механические свойства

  • Плотность: 0,98–1,00 г/см³.
  • Твёрдость по Шору A: от 30 до 90 единиц (регулируется наполнителями).
  • Прочность на разрыв: 10–25 МПа (в зависимости от рецептуры вулканизации).
  • Относительное удлинение при разрыве: 200–600%.
  • Температурный диапазон эксплуатации: от −30 °C до +100 °C (специальные сорта — до −55 °C и +130 °C).
  • Морозостойкость: ограниченная; при содержании акрилонитрила выше 40% каучук становится хрупким уже при −20 °C.

Химическая стойкость

NBR устойчив к:

  • минеральным и растительным маслам;
  • бензину, керосину, дизельному топливу;
  • смазочно-охлаждающим жидкостям;
  • воде и водным растворам солей.

Неустойчив к:

  • ароматическим углеводородам (бензол, толуол);
  • кетонам (ацетон);
  • сложным эфирам;
  • сильным кислотам и щелочам;
  • озону и атмосферному старению (требует добавления антиозонантов).

Классификация и виды

По содержанию акрилонитрила

  • Низконитрильные (ACN 15–25%): высокая эластичность, низкая маслостойкость.
  • Средненитрильные (ACN 25–35%): баланс свойств, наиболее распространённый тип.
  • Высоконитрильные (ACN 35–50%): максимальная стойкость к маслам и топливу, низкая морозостойкость.

По модификации

  • Карбоксилированный NBR (XNBR): содержит карбоксильные группы, что повышает прочность и износостойкость, но снижает эластичность.
  • Гидрированный NBR (HNBR): насыщенный каучук, полученный гидрированием двойных связей. Обладает повышенной термостойкостью (до +150 °C) и стойкостью к озону, используется в автомобильной и нефтегазовой промышленности.
  • NBR/PVC-смеси: комбинация с поливинилхлоридом улучшает озоностойкость и огнестойкость.

По способу вулканизации

  • Серная вулканизация (наиболее распространённая).
  • Пероксидная вулканизация (для HNBR и специальных сортов).

Производство

Технологический процесс включает следующие стадии:

  1. Эмульсионная сополимеризация: бутадиен и акрилонитрил смешиваются с водой, эмульгаторами (мыла жирных кислот) и инициатором (персульфат калия). Реакция проводится при температуре 5–30 °C под давлением.
  2. Коагуляция: полученный латекс обрабатывается раствором соли или кислоты для осаждения каучука.
  3. Промывка и сушка: каучуковая крошка промывается водой и сушится в ленточных сушилках при 60–100 °C.
  4. Упаковка: готовый продукт прессуется в кипы весом 25–35 кг.

Мировое производство NBR оценивается в 700–800 тысяч тонн в год (данные на 2023 год). Крупнейшие производители: Lanxess (Германия), Zeon Corporation (Япония), Sibur (Россия), Kumho Petrochemical (Южная Корея).

Применение

Автомобильная промышленность

NBR — основной материал для:

  • топливных и масляных шлангов;
  • уплотнительных колец (O-rings) и прокладок;
  • сальников коленвала и клапанов;
  • мембран топливных насосов.

Нефтегазовая отрасль

Используется для изготовления:

  • рукавов для перекачки нефти и газа;
  • уплотнений бурового оборудования;
  • защитных перчаток для работы с химикатами.

Производство перчаток

Медицинские и промышленные перчатки из NBR обладают высокой прочностью, устойчивостью к проколам и отсутствием латексных белков (аллергенов). Они стали альтернативой латексным перчаткам.

Прочие сферы

  • Подошвы обуви (маслостойкие сорта).
  • Валы и ролики в полиграфии.
  • Шланги для гидравлических систем.
  • Клеи и герметики (на основе латексов NBR).

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Высокая масло- и бензостойкость.
  • Хорошая механическая прочность.
  • Низкая газопроницаемость.
  • Относительно низкая стоимость по сравнению с фторкаучуками и силиконами.

Недостатки

  • Низкая озоностойкость (требует защитных добавок).
  • Ограниченная термостойкость (выше +100 °C — деструкция).
  • Плохая морозостойкость (особенно у высоконитрильных сортов).
  • Чувствительность к ароматическим растворителям.

Экологические аспекты

NBR не подвергается биологическому разложению в естественных условиях. Утилизация отходов производства и изделий из NBR осуществляется преимущественно термическими методами (сжигание с рекуперацией энергии) или захоронением на полигонах. Разрабатываются технологии рециклинга путём девулканизации, однако промышленного масштаба они пока не достигли. В России действуют нормативы по утилизации резинотехнических изделий (ГОСТ 12.3.002, СанПиН 2.1.7.1322-03).

Источники

  • Кошелев Ф. Ф., Корнев А. Е., Буканов А. М. Общая технология резины. — М.: Химия, 1978.
  • Москвин В. В. Бутадиен-нитрильные каучуки: свойства и применение. — СПб.: НПО «Пластполимер», 2005.
  • Hofmann W. Rubber Technology Handbook. — Munich: Hanser Publishers, 1989.
  • Бартенев Г. М., Зеленев Ю. В. Физика и механика полимеров. — М.: Высшая школа, 1983.
  • Отчёт «Global Nitrile Butadiene Rubber Market» (2023), Grand View Research.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы