Статус документа

ИТС 32-2017 Производство полимеров, в том числе биоразлагаемых

2.2.3 Каучук бутадиен-нитрильный (СКН) (в том числе наполненный поливинилхлоридом (ПВХ))

Бутадиен-нитрилыные каучуки (СКН) являются продуктами совместной полимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты (НАК, ACN), проводимой в водных эмульсиях в присутствии инициаторов свободнорадикальных процессов:

Бутадиен-нитрильные каучуки выпускаются с различным содержанием связанного НАК: 13-15, 17-20, 26-30, 32-35 и 38 масс. % - 42 масс. %. Бутадиен-нитрильные каучуки (СКН, NBR) как полимеры специального назначения уступают по объему производства лишь полихлоропрену.

СКН получают высокотемпературной (при 30°С) и низкотемпературной (при 5°С) сополимеризацией в эмульсии. Низкотемпературные СКН, обладающие лучшими технологическими свойствами, выпускаются в гораздо более широком ассортименте. Каучуки различаются по пластичности: мягкие - с вязкостью по Муни 50-70, жесткие - с вязкостью по Муни выше 70, очень мягкие - с вязкостью по Муни ниже 50 и жидкие.

Для обозначения марок отечественных БНК применяются аббревиатуры СКН, БНКС. Цифры в названии марки соответствуют содержанию НАК в исходной смеси мономеров. Другие буквы, входящие в обозначение марки, характеризуют некоторые особенности каучука:


СКН	Синтетический каучук нитрильный производится с применением биоразлагаемого эмульгатора, характеризуется низким содержанием эмульгатора в каучуке.
ПБНК-28, 33, 40	Порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук. Цифра после обозначения типа каучука указывает марку каучука (со средним НАК связанным), используемую для получения ПБНК. Индекс "А" после цифры обозначает, что данная марка каучука произведена способом низкотемпературной полимеризации.
БНКС-28АМН СКН-18(26)ПВХ-30	Индекс "М" обозначает, что данная марка каучука является "мягкой", т.е. вязкость по Муни 40-70. Отсутствие буквы "М" в обозначении указывает на то, что данный каучук является "жестким", вязкость по Муни 80-120. Индекс "Н" обозначает, что каучук заправлен неокрашивающим антиоксидантом. Индекс "ПВХ-30" означает, что каучук данной марки наполнен модификатором поливинилхлоридом в количестве ~30 масс. %.

Применение БНК

БНК применяется в основном в тех областях, в которых требуются как высокая устойчивость к горюче-смазочным материалам (ГСМ) и химически активным средам, так и высокая эластичность и низкая остаточная деформация. БНК используют в производстве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, например: уплотнителей, сальников, резиновых компенсаторов, топливных и масляных шлангов, приводных ремней, топливных баков для автомобильной, авиационной, нефтяной промышленности, полиграфических офсетных пластин, подошвы маслостойкой обуви и др. Из БНК изготавливаются грязесъемники, штоковые и поршневые уплотнения для низких давлений, уплотнения валов, прокладочные кольца круглого сечения.

БНК широко используется для изготовления перчаток в химической, пищевой и медицинской промышленности. Чаще применяются перчатки, целиком изготовленные из БНК. В машиностроении и других отраслях промышленности БНК используется как покрытие на защитных перчатках для погрузочно-разгрузочных и сборочных работ. При этом востребованы как химическая и маслобензостойкость БНК, так и высокая износостойкость и надежный, без скольжения, захват чистых и загрязненных (замасленных) предметов.

БНК также используется для изготовления изделий методом литья, обуви, клеев, герметиков, губок, монтажной строительной пены, ковриков и других покрытий.

БНК применяют также как основу адгезивов, в качестве нелетучих и невымываемых пластификаторов пластмасс, БНК некоторых типов - для изготовления оболочек электрических кабелей, эбонита и др.

Благодаря стойкости к растительным и животным жирам БНК широко применяется в пищевой и косметической промышленности. При этом используются специальные марки БНК (СКН), обозначаемые в России буквой П (пищевой) после численного индекса, международные обозначения: FoodGrade, FoodQuality. Пищевые БНК чаще выпускаются белого или серого цвета, но встречаются и черные.

Недостатком БНК является сравнительно невысокая погодо- и озоностойкость. Поэтому еще в первой половине XIX в. было замечено, что добавление 33-50 масс. ч. пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) от массы БНК повышает озоно- и светостойкость смесей в сравнении с обычным БНК. Приготовление таких смесей на вальцах затруднительно, поэтому достаточно быстро была освоена технология получения БНК, модифицированного ПВХ предварительным смешением обоих латексов перед коагуляцией, что упростило дальнейшую обработку. БНК, модифицированные ПВХ, стали широко применяться для изоляции в кабельной промышленности, в переплетном деле в качестве кожзаменителей, для пропитки обивочной ткани и получения других РТИ, которые должны обладать погодо- и огнестойкостью, а также стойкостью к агрессивным средам.

Начато и развивается производство новых, относительно небольших по объему производства и потребления модификаций БНК: порошкообразных каучуков, применение которых резко сокращает энерго- и трудозатраты в смежной отрасли при производстве РТИ.

В настоящее время в России в промышленном масштабе бутадиен-нитрильные каучуки производятся в ОАО "Красноярский завод СК" и в небольшом количестве (маленькими партиями) периодически выпускаются на опытном заводе Воронежского филиала ФГУП "НИИСК".

Основной производственной деятельностью ОАО "Красноярский завод СК" является выпуск бутадиен-нитрильных каучуков различных марок, в том числе порошкового БНК. Всего предприятием освоен выпуск 85 марок синтетического каучука.

2.2.3.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Сополимеризация бутадиена с нитрилом акриловой кислоты осуществляется по классическому свободнорадикальному механизму в эмульсии. Образование свободных радикалов, инициирующих полимеризацию, осуществляется за счет разрыва ковалентных связей мономеров или распада специальных веществ - инициаторов.

Бутадиен-нитрильные каучуки получают методом низкотемпературной и высокотемпературной полимеризации при 5°С-10°С и 20°С-32°С соответственно. При низкотемпературной полимеризации образуются сополимеры более регулярной структуры: с большим содержанием транс-1,4-звеньев, меньшими разветвленностью и сшивкой макроцепей, а также с лучшими технологическими свойствами.

Производство СКН состоит из следующих стадий:

1) приготовление углеводородной и водной фаз;

2) приготовление растворов инициатора, регулятора и стабилизатора;

3) сополимеризация бутадиена с НАК;

4) дегазация латекса;

5) выделение каучука из латекса, сушка и упаковка.

Получение БНК в больших количествах осуществляется непрерывным методом в батарее 8-12 полимеризаторов в зависимости от их объема. Чаще всего их объем составляет 12 м, иногда 25 м.

Периодическим способом получают малотоннажные каучуки, в основном модифицированные, в аппаратах объемом от 25 до 45 м.