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Borrachas Nitrílicas Borrachas Nitrílicas NBRNBR

Informações Gerais sobre Informações Gerais sobre Borrachas Nitrílicas - NBR Borrachas Nitrílicas - NBR

Breve HistóricoBreve Histórico A primeira referência literária às borrachas nitrílicas foi encontrada em

uma patente francesa editada em 1931, cobrindo o processo de polimerização do polibutadieno e da acrilonitrila. Contudo, não foi manufaturada ou comercializada até 1935. Os elastômeros nitrílicos foram desenvolvidos a partir de 1936 nos Estados Unidos e em 1939 foi produzido a primeira borracha nitrílica nesse país. Nitriflex começou a produção no Brasil em 1971 da linha de borrachas tradicionais com tecnologia Goodyear e em 1996 lançamos uma nova linha Nitriclean, com menor capacidade de sujar o molde e isenta de Nitrosaminas.

Principais Características - NBRPrincipais Características - NBR A principal característica dos elastômeros nitrílicos é a grande resistência

à óleos, solventes e combustíveis; isto é, a capacidade de um artefato vulcanizado em reter suas propriedades físicas originais depois da imersão em fluidos. Por meio desta característica especial, os elastômeros nitrílicos apresentam outras propriedades igualmente importantes:

Baixa permeabilidade aos gases Características antiestáticas Resistência à abrasão Resistência ao calor Resistência à água Resistência aos solventes

Composição QuímicaComposição Química

Estrutura MolecularEstrutura Molecular

O que é Borracha Nitrílica ? O que é Borracha Nitrílica ?

A borracha nitrílica é um copolímero de butadieno e uma nitrila insaturada. Neste trabalho nos limitaremos a explicar o copolímero de butadieno-acrilonitrila, pois este é o produto que a maioria dos fabricantes utiliza.

A resistência ao óleo é a mais importante propriedade dos borrachas nitrílicas e esta é a razão de seu extenso uso, inclusive com custo substancialmente maior que a borracha natural ou outras borrachas de uso geral. A resistência ao óleo tem relação com a capacidade do vulcanizado em reter suas propriedades físicas originais, mesmo que esteja em contato com o mesmo.

O que é Borracha Nitrílica - ContinuaçãoO que é Borracha Nitrílica - Continuação Esta propriedade é devida ao monômero de acrilonitrila, por ser uma

substância altamente polar e, portanto, incompatível com os líquidos não polares como óleos alifáticos, gasolina, etc. Esta polaridade explica também a característica de condutividade elétrica do elastômero.

As variações que podem ser introduzidas na molécula de NBR como:

Grau de ramificação, Peso molecular, Proporção de radical (CN)-,

e que respondem pelas características finais do elastômero, podem gerar um grande número de variedades de borracha nitrílica.

Processo de Produção das Borrachas Nitrilicas Processo de Produção das Borrachas Nitrilicas

O processo de fabricação da borracha nitrílica começa com a imersão em emulsões dos monômeros de butadieno e acrilonitrila, em reatores especiais sob condições controladas de temperatura e pressão, na presença de um agente emulsificante e de aditivos controladores da reação.

Da polimerização, obtêm-se uma emulsão que denominamos látex e à qual agregamos antioxidantes com o objetivo de proteger os polímeros durante o processo de obtenção da borracha nitrílica, bem como a armazenagem do mesmo. Este látex é coagulado por meio de agentes coagulantes que, geralmente, são agentes alcalinos ou oxidativos.

Processo de Produção das Borrachas Nitrílicas - Processo de Produção das Borrachas Nitrílicas - Cont.Cont.

O látex coagulado sofre um processo de lavagem com a finalidade de remover os resíduos dos aditivos auxiliares da reação, para assim poder ajustar o pH do elastômero. Em seguida, sofre outra lavagem e depois faz-se a secagem em duas etapas:

a) a primeira etapa é efetuada mecanicamente, por meio de extrusoras, onde é retirada a maior parte da água;

b) na segunda etapa, elimina-se a totalidade da água por meio de secadores especiais.


Os vários tipos de borracha nitrílica são produzidos por meio das alterações no processo, tais como:

Porcentagem de monômeros Porcentagem de estruturas cis e trans Temperatura de polimerização Tipos de antioxidantes Grau de polimerização Agentes de crosslink

Estas variáveis são responsáveis pelas propriedades finais do polímero.


De uma forma simples podemos dizer que :

As borrachas nitrílicas polimerizadas a frio têm uma cadeia polimérica mais linear e, portanto, são mais fáceis de serem processadas na moldagem por transferência e injeção. A temperatura da polimerização é de 5ºC. As nitrílicas polimerizadas a quente têm estrutura mais ramificada, como se tivessem ligações cruzadas na cadeia e têm mais estabilidade na extrusão. Quando comparadas às borrachas nitrílicas a frio, as borrachas nitrílicas a quente têm maior velocidade de reticulação, maior resistência ao inchamento e menor deformação permanente.

Diagrama de Produção de NBRDiagrama de Produção de NBR

Principais Aplicações dos Elastômeros NitrílicosPrincipais Aplicações dos Elastômeros Nitrílicos

APLICAÇÃO CARACTERÍSTICASNECESSÁRIAS

Mangueiras para condução de óleos,solventes e combustíveis

Resistência a óleos e combustíveisResistência a abrasão

Mangueiras para condução de gases Baixa permeabilidade aos gases

Anéis, Gaxetas e Retentores Resistência a óleo, calor e abrasão

Revestimento de cilindros eTanques

Resistência a solventes e Abrasão

Solados Industriais Resistência a óleos e à abrasão

Adesivos Especiais Resistência a óleos e ao calor

Artefatos Têxteis Resistência à AbrasãoAntiestaticidade

Efeito do Conteúdo de AcrilonitrilaEfeito do Conteúdo de Acrilonitrila

As borrachas nitrílicas são classificados, principalmente, em função do conteúdo de acrilonitrila combinada, que varia de 16% a 50%; contudo, a grande maioria dos produtores e das aplicações estão centrados na faixa de 33% de ACN.

As nitrílicas de baixo conteúdo, principalmente as de 16 e 28% de ACN, são indicadas para aplicações onde seja necessária resistência à baixas temperaturas - competem nesta aplicação com os policloroprenos, que levam ligeira vantagem por ter maior força tensora e cristalizarem sob tensão.

Efeito do Conteúdo de Acrilonitrila - Cont.Efeito do Conteúdo de Acrilonitrila - Cont.

As borrachas nitrílicas de ultra alto conteúdo de acrilonitrila (45%) são empregadas na confecção de artefatos que trabalham sob condições extremas de resistência a óleos, temperatura, etc.; as de baixo conteúdo (28%) são empregadas onde se deseja uma moderada resistência aos óleos e uma ótima flexibilidade às baixas temperaturas. Em geral, as borrachas nitrílicas de médio conteúdo (33%) podem atender a maioria das especificações.

À medida que aumenta o conteúdo de acrilonitrila, a borracha nitrílica torna-se mas plástica e menos compatível com plastificantes.

Efeito do Aumento do Conteúdo de Efeito do Aumento do Conteúdo de AcrilonitrilaAcrilonitrila

DENSIDADE AUMENTAPROCESSABILIDADE AUMENTATAXA DE CURA AUMENTARESISTÊNCIA AO ÓLEO AUMENTADUREZA AUMENTARESISTÊNCIA A ABRASÃO AUMENTARESISTÊNCIA AO CALOR AUMENTATENSÃO DE RUPTURA AUMENTACOMPATIBILIDADE COM POLÍMEROS POLARES AUMENTA

RESILIÊNCIA DIMINUIFLEXIBILIDADE À BAIXA TEMPERATURA DIMINUISOLUBILIDADE EM AROMÁTICOS DIMINUIVARIAÇÃO DE VOLUME EM ÓLEO DIMINUIRESISTÊNCIA A DEFORMAÇÃO PERMANENTE PORCOMPRESSÃO

DIMINUI

RESISTIVIDADE ELÉTRICA DIMINUI

Efeitos da Temperatura de PolimerizaçãoEfeitos da Temperatura de Polimerização

As primeiras borrachas nitrílicas foram produzidas por meio do sistema de polimerização a quente, visto que a reação é exotérmica. Atualmente, dispõem-se de duas classes de borrachas nitrílicas com relação à temperatura de polimerização:

Polimerização a frio (5oC)

Polimerização a quente (50oC)

Efeitos da Temperatura de Polimerização - Cont.Efeitos da Temperatura de Polimerização - Cont.

As borrachas polimerizadas a frio são de fácil processamento, apresentando cadeias lineares e tendo boas propriedades físicas gerais; são as mais empregadas nas indústrias de artefatos.

As borrachas polimerizadas a quente são mas difíceis de processar, tendo mais nervo em conseqüência de uma estrutura molecular mais ramificada; são empregadas onde se necessita ótima resistência ao trabalho pesado ou em situações dinâmicas severas. Possuem também:

Vulcanização mais rápida Boa adesividade Boa resistência à DPC

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasRESILIÊNCIA / HISTERESERESILIÊNCIA / HISTERESE

A resiliência de um artefato vulcanizado de borracha nitrílica é menor que das borrachas natural, estireno-butadieno e cloropreno, mas é superior a dos vulcanizados de borrachas butílica e poliacrílica; são comuns os valores da resiliência em torno de 40% até 50%; em composições especiais, estes valores podem alcançar 70%.

Além disto, para se alcançar altos índices de resiliência, são necessários requisitos tais como negro de fumo brando, plastificantes à base de ésteres e um alto grau de vulcanização.

A propriedade de histerese da borracha nitrílica é pobre em relação à da borracha natural e à de estireno-butadieno; via de regra, a borracha nitrílica não é utilizada onde o desenvolvimento de calor por flexão possa ser um problema; depois disso, com a diminuição do conteúdo de acrilonitrila, a resiliência aumenta.

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasFLEXIBILIDADE A BAIXA TEMPERATURAFLEXIBILIDADE A BAIXA TEMPERATURA

A flexibilidade dos compostos de borracha nitrílica à baixa temperatura varia em função do conteúdo de acrilonitrila do polímero e do tipo de plastificante. Existem dois métodos básicos para se medir essa propriedade:

o teste de impacto (ASTM D 2137) o módulo de torsão (ASTM D 1053).

Um composto pode ser muito consistente, ser resistente às fraturas e ter uma excelente resistência à baixa temperatura; por outro lado, o composto pode ser bastante viscoso e difícil de ser flexionado.

Em geral, os compostos de borracha nitrílica podem resistir a -57ºC (ASTM D 2137) e -40ºC (ASTM D 1053).

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasVARIAÇÃO DO VOLUME EM ÓLEOVARIAÇÃO DO VOLUME EM ÓLEO

A resistência aos óleos dos compostos de borracha nitrílica é determinada pelo conteúdo de acrilonitrila do polímero, pela natureza do óleo e pela polaridade da molécula do polímero. As borrachas nitrílicas são altamente resistentes a óleos e solventes não polares.

Existem três testes padrão para se medir o efeito do inchamento de um composto por tipos de óleos comerciais de diferentes pontos de anilina: quanto mais baixo é o ponto de anilina de um óleo, maior será o efeito do inchamento.


Teste ASTM D 471-75Condição: 70 horas a 100oC

ÓLEO ASTMNo 1 No 2 No 3

Ponto de Anilina (ºC) 124 94 70Variação de Volume (%) +1 +8 +17 A anilina é um líquido altamente polar e incha fortemente a borracha

nitrílica. Esta é a explicação para a correlação entre o inchamento e o ponto de anilina. Ponto de anilina é a temperatura na qual o óleo e a anilina são completamente miscíveis; quanto mais baixa a temperatura, mais o óleo se assemelha à anilina em termos de polaridade.


Fluido padrão de teste

Ref.: Fluido A Ref : Fluido B Ref.: Fluido CTT-S-7 3 5 TT-S-9 3 5Tipo No. 1 Tipo No. 111Médio MédioNo. 4 No. 6100% Isoctana 70% Isoctana

30% Tolueno 50% Isoctana50% Tolueno

Método: FEDERAL TEST STANDARD No. 601, MÉTODO 6001

Efeito do Conteúdo de Acrilonitrila da NBR na Efeito do Conteúdo de Acrilonitrila da NBR na Resistência aos FluidosResistência aos Fluidos

CONTEÚDO DE ACN (%)TIPO DE FLUIDO 50 40 33 28 20

VARIAÇÃO DE VOLUME (%)Ref. Fluido A -0,3 +0,7 +3 +7 +19

Ref. Fluido B +15 +28 +41 +53 +82

Ref. Fluido C +38 +49 +76 +96 +141

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasDEFORMAÇÃO PERMANENTE POR COMPRESSÃODEFORMAÇÃO PERMANENTE POR COMPRESSÃO

A resistência à deformação permanente por compressão é função do estado de vulcanização. Um estudo completo de vulcanização pode ser obtido por longos períodos de cura, altas temperaturas ou sistemas alternativos de aceleradores; resultados entre 8 e 12% foram obtidos nos testes de 70 hs a 100oC.

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasRESISTIVIDADE ELÉTRICARESISTIVIDADE ELÉTRICA

A borracha nitrílica não oferece propriedades elétricas, necessárias para isolamentos primários. Pelo contrário, podem ser obtidos compostos com excelente condutividade elétrica.

Com uma borracha nitrílica de alto conteúdo de acrilonitrila e aditivos adequados, pode obter-se uma resistividade volumétrica de menos de 100 Ohm/cm. Se forem necessárias propriedades isolantes, recomenda-se a utilização de cargas minerais e polímeros de maior resistência à água.

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasRESISTÊNCIA AO CALORRESISTÊNCIA AO CALOR

Os vulcanizados de borracha nitrílica são apropriados para uso até 121ºC sob uso contínuo; em determinadas condições (imersão em óleo, ausência de ar, etc.) é possível reter a flexibilidade depois de 70 horas a 149ºC, mesmo que não possa ser considerada uma indicação do uso em serviço.

As borrachas nitrílicas são práticas no sentido de resistência à altas temperaturas por curtos períodos de tempo, retendo a flexibilidade depois de uma hora a 204oC ou meia hora a 232oC.

A máxima retenção de propriedades depois do envelhecimento, pode ser obtida pelo uso de certas cargas minerais como magnésia ou alumina, substituindo o negro de fumo.

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasRESISTÊNCIA Á ABRASÃORESISTÊNCIA Á ABRASÃO

As borrachas nitrílicas apresentam excelente resistência à abrasão. No teste de lixa NBS, valores entre 100 a 150 podem ser obtidos em comparação com o índice padrão de 100 da borracha natural. Na abrasão "Pico" (lâmina de faca friccionando e cortando o corpo de prova), produz valores entre 50 e 80, comparados a 100 da borracha natural.

As borrachas nitrílicas carboxiladas são extremamente resistentes à abrasão: temos noticia de valores até 2000; mesmo que se possa questionar um valor dessa ordem de grandeza, o fato é que a borracha nitrílica carboxilada apresenta uma excelente resistência à abrasão.

Características Gerais das Borrachas NitrílicasCaracterísticas Gerais das Borrachas NitrílicasIMPERMEABILIDADE AOS GASESIMPERMEABILIDADE AOS GASES

As borrachas nitrílicas oferecem excelentes propriedades de resistência à difusão de gases. A borracha nitrílica com 40% de ACN tem a mesma impermeabilidade ao ar, oxigênio e vários outros gases dos compostos baseados em borracha butílicas. As borrachas nitrílicas com ultra alto conteúdo de acrilonitrila apresentam também maior resistência à difusão de gases; podemos obter valores menores que 1 x 10-4 mil pés/psi/dia.

Borrachas Nitrílicas em PÓ Nitriflex - Borrachas Nitrílicas em PÓ Nitriflex - Tipos e AplicaçõesTipos e Aplicações

Tipos Agente dePartição

Teor deagente departição

Partículasmenores que

1 mm

Umidade Teor deacrilonitrila

Viscosidade Mooneydo Polímero

Aplicações Principais

% % Máx. % % MML1+4 @ 100ºCNP1021 CaCO3 10 99 0,7 32 80 Elastômero base polimerizado a quente. Baixíssimo índice de

absorção de água. Baixo encolhimento.NP6021 CaCO3 10 99 0,7 33 80 Ideal para artigos extrudados em geral.NP2083 CaCO3 10 99 1,2 32 43 Elastômero em pó, que confere elevada estabilidade

dimensional nos processos de injeção, extrusão, calandrageme termoformagem. Maior elasticidade e resistência à flexão eabrasão.

NP1121 PVC 10 99 1,2 32 80 Elastômero base polimerizado a quente. Baixíssimo índice deabsorção de água. Baixo encolhimento.

NP2121 PVC 10 99 1,2 33 48 Plastificante sólido para PVC e modificador de impacto deplásticos. Ideal para mangueiras automotivas e industriaisbem como na composição de solados e compostos para caboselétricos.

NP2183 PVC 10 99 1,2 33 43 Ideal para artigos de PVC transparentes. Baixoencolhimento.

NP2021 CaCO3 12 99 0,7 33 48 Plastificante sólido para PVC e modificador de impacto deplásticos. Ideal para mangueiras automotivas e industriaisbem como na composição de solados e compostos para caboselétricos.

NP2130 CaCO3 12 99 0,7 39 56 Produto especialmente desenvolvido para aplicação nosegmento de O RINGS, GAXETAS, MANGUEIRAS queexijam alta resistência a óleos e solventes.

NP2150 CaCO3 12 99 0,7 40 85 Produto especialmente desenvolvido para aplicação no setorde adesivos e pecas especiais.

NP2170 CaCO3 12 99 0,7 28 60 Produto especialmente desenvolvido para aplicação nosegmento de O RINGS, GAXETAS, MANGUEIRAS queexijam moderada resistência a óleos e solventes e artefatosem geral para os quais se requeiram resistência a baixastemperaturas.

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