4. Ứng dụng vật liệu:
1.3. Phương trình phản ứng, phương pháp, điều kiện để tổng hợp Polyme và các
và các dẫn xuất (Copolyme):
1.3.1 Phương trình phản ứng:
NBR thuộc loại cao su tổng hợp được tạo ra bằng cách đồng trùng hợp các monomer acrylonitrile (ACN) và butadien với nhau.
1.3.2. Phương pháp, điều kiện tổng hợp Polyme - Cao su NBR thông thường:
Cao su NBR được tạo ra bằng phương pháp Polyme hóa nhũ tương, với các giai đoạn cơ bản gồm Polyme hóa NBR ở dạng nhũ tương, đơng tụ nhũ tương và làm khô để thành sản phẩm cuối cùng. Trùng hợp nhũ tương là loại trùng hợp gốc thường bắt đầu bằng một nhũ tương kết hợp nước, monome và chất hoạt động bề mặt. Loại trùng hợp nhũ tương phổ biến nhất là nhũ tương dầu trong nước, trong đó các giọt monome (dầu) được nhũ hóa (với chất hoạt động bề mặt) trong một pha liên tục của nước.
Copolyme có thể được Polyme hóa nóng hoặc hóa lạnh. Loại Copolyme hóa nóng thường có độ cứng và độ bền khá hơn so với loại Copolyme được hóa lạnh.
<Trang 34> <Chương 3>
- Polyme hóa lạnh:
Thế hệ cao su NBR trùng hợp lạnh hiện nay trải dài trên nhiều hợp chất khác nhau. Hàm lượng acrylonitrile dao động từ 15% đến 51%. Các giá trị Mooney nằm trong khoảng từ 110 rất cứng, đến thể lỏng có thể rót được, với 20-25 là giới hạn thực tế thấp nhất đối với vật liệu rắn. Chúng được tổng hợp với một loạt các hệ thống chất nhũ hóa, chất đơng tụ, chất ổn định, chất điều chỉnh trọng lượng phân tử và các chế phẩm hóa học. Các monome thứ ba được thêm vào xương sống polyme để mang lại hiệu suất nâng cao. Mỗi biến thể cung cấp một chức năng cụ thể. Các polyme lạnh được polyme hóa ở khoảng nhiệt độ từ 5 đến 15°C [20], tùy thuộc vào sự cân bằng của cấu hình tuyến tính đến phân nhánh mong muốn. Nhiệt độ trùng hợp thấp hơn tạo ra các chuỗi polyme tuyến tính hơn. Các phản ứng được thực hiện trong các quá trình phổ biến được gọi là trùng hợp liên tục, bán liên tục và theo đợt. Hình sau cho thấy cấu trúc hóa học của NBR, chỉ ra ba cấu trúc đồng phân có thể có cho các phân đoạn butadien.
Hình 7: Cấu trúc hóa học của NBR- Polyme hóa nóng: - Polyme hóa nóng:
Các polyme NBR nóng được polyme hóa ở khoảng nhiệt độ từ 30 đến 40°C [20]. Quá trình này tạo ra các polyme phân nhánh cao. Sự phân nhánh hỗ trợ bám dính tốt và liên kết chặt chẽ trong các ứng dụng kết dính. Cấu trúc vật lý mắc vào của loại polyme này cũng cung cấp một sự cải thiện đáng kể về độ bền xé nóng so với loại polyme hóa lạnh. Khả năng chống chảy tự nhiên của polyme nóng khiến cho loại polyme này trở thành ứng cử viên tuyệt vời cho việc đúc nén và bọt biển. Các ứng dụng khác là ép đùn có vách mỏng hoặc phức tạp trong đó việc duy trì hình dạng là quan trọng.
<Trang 35> <Chương 3>
- Polyme hóa NBR nóng liên kết chéo (Crosslinked Hot NBR):
Polyme hóa NBR nóng liên kết chéo là các polyme phân nhánh tiếp tục được liên kết chéo bằng cách bổ sung monome di động. Các sản phẩm này thường được sử dụng trong các bộ phận đúc để cung cấp đủ lực ép, hoặc áp suất ngược, để loại bỏ khơng khí bị mắc kẹt. Một cơng dụng khác là tăng cường độ ổn định về kích thước hoặc khả năng duy trì hình dạng cho sản phẩm ép đùn và sản phẩm đã được gia công. Điều này dẫn đến việc đùn và lưu hóa hiệu quả hơn cho các bộ phận có hình dạng phức tạp cũng như cải thiện việc cho việc sản xuất các tấm dạng cuộn. Các NBR này cũng bổ sung tính ổn định về kích thước, khả năng chống va đập và tính linh hoạt để sửa đổi PVC.
Các dẫn xuất Copolyme: - Nitrile cacboxyl hóa (XNBR):
Việc bổ sung các nhóm axit cacboxylic vào xương sống của polyme NBR làm thay đổi đáng kể các đặc tính xử lý và đóng rắn [20]. Kết quả là tạo ra một chất nền polyme có độ bền tăng lên đáng kể, được đo bằng khả năng chịu kéo, xé, mơ đun và mài mịn được cải thiện. Các tác động tiêu cực bao gồm giảm bộ nén, khả năng chống nước, khả năng phục hồi và một số đặc tính ở nhiệt độ thấp.
- NBR tăng khả năng chống oxy hóa
Cao su nitrile có sẵn chất chống oxy hóa được polyme hóa thành chuỗi polyme [20]. Khi kết hợp với cacbon đen trong lị có cường độ cao, phản ứng hóa học giữa polyme và chất màu có thể hạn chế khả năng lão hóa khơng khí nóng. Khả năng chống mài mịn được cải thiện khi so sánh với NBR thơng thường, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Polyme này cũng được tìm thấy thể hiện các đặc tính linh động tuyệt vời [20].