Cao su NBR là vật liệu kỹ thuật được ưa chuộng nhờ khả năng kháng dầu, độ bền cơ học cao và tính ổn định trong nhiều điều kiện làm việc. Bài viết dưới đây do Thái Dương Plastics nghiên cứu và tổng hợp sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về đặc điểm, cấu tạo và các ứng dụng thực tế của loại cao su kháng dầu này.
Cao su NBR là gì?
Cao su NBR (Nitrile Butadiene Rubber) là một loại cao su tổng hợp được tạo thành từ hai monome chính là acrylonitrile (ACN) và butadiene. Đây là loại cao su có khả năng kháng dầu và nhiên liệu tốt nhất trong số các vật liệu đàn hồi phổ thông. Theo Wikipedia, NBR được phát triển lần đầu vào những năm 1930 như một giải pháp thay thế cao su tự nhiên trong môi trường có tiếp xúc dầu và nhiên liệu, và đến nay đã trở thành vật liệu phổ biến trong ngành cao su kỹ thuật.
Cấu trúc hóa học của cao su chống dầu NBR
Cao su NBR là một copolymer được hình thành từ quá trình đồng trùng hợp giữa acrylonitrile và butadiene. Hàm lượng acrylonitrile thường dao động từ 18% đến 50%, tùy theo yêu cầu sử dụng. Tỷ lệ này ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất của vật liệu: acrylonitrile giúp tăng khả năng kháng dầu và kháng hóa chất, trong khi butadiene mang lại tính đàn hồi và độ dẻo cho cao su.
So với cao su không phân cực như cao su tự nhiên, NBR có độ phân cực cao hơn nhờ nhóm nitrile (-CN). Tính chất này giúp NBR kháng tốt nhiều loại dầu và hóa chất không phân cực, nhưng không hòa tan tốt trong các dung môi phân cực mạnh. Ngoài ra, tính phân cực cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phối trộn với phụ gia chuyên dụng nhằm điều chỉnh đặc tính cơ lý của vật liệu.
Tính chất vật lý và hóa học của NBR
Cao su NBR có nhiều đặc tính nổi bật giúp nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp. Trong điều kiện làm việc tiêu chuẩn, NBR hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ từ -30°C đến 100°C, và có thể chịu nhiệt cao hơn trong thời gian ngắn tùy theo công thức phối trộn.
Về cơ học, NBR có độ bền kéo tốt, khả năng chịu mài mòn và chống xé cao. Khả năng chịu nén và đàn hồi cũng đủ đáp ứng cho các chi tiết yêu cầu độ kín và ổn định hình dạng trong thời gian dài. Ngoài ra, NBR kháng tốt với dầu khoáng, dầu động cơ, nhiên liệu, mỡ bôi trơn và nhiều loại hóa chất không phân cực.
Tuy nhiên, NBR không kháng tốt với dung môi phân cực mạnh như xeton, ester, một số dung môi halogen hóa… Ngoài ra, nếu không được bổ sung chất chống lão hóa, NBR có thể bị suy giảm tính chất khi tiếp xúc lâu với ozone, ánh sáng mặt trời hoặc thời tiết khắc nghiệt.
Ưu và nhược điểm của cao su NBR
Cao su NBR được đánh giá cao nhờ những ưu điểm nổi bật như sau:
- Kháng dầu, nhiên liệu và hydrocarbon tốt.
- Độ bền kéo và khả năng chống mài mòn cao.
- Chịu nén tốt và giữ hình dạng ổn định dưới tải trọng.
- Dễ phối trộn với nhiều loại phụ gia và chất độn.
- Có thể gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Tuy nhiên, NBR vẫn có những nhược điểm nhất định cần lưu ý khi lựa chọn sử dụng cho từng ứng dụng cụ thể:
- Dễ bị lão hóa nếu tiếp xúc trực tiếp với ozone, ánh sáng mặt trời hoặc môi trường ngoài trời mà không có phụ gia bảo vệ.
- Khả năng đàn hồi ở nhiệt độ thấp kém hơn cao su thiên nhiên hoặc silicone, đặc biệt khi hàm lượng acrylonitrile cao.
- Không bền trong các dung môi phân cực như xeton, acetat, một số loại ester…
Ứng dụng của cao su NBR trong thực tế
Với khả năng kháng dầu tốt, cao su NBR là lựa chọn hàng đầu trong rất nhiều sản phẩm công nghiệp và dân dụng:
- Ngành ô tô và cơ khí: NBR được sử dụng trong sản xuất phớt dầu, gioăng động cơ, ống dẫn nhiên liệu, bộ làm kín thủy lực, khí nén.
- Ngành dầu khí và hóa chất: Làm lớp lót chống ăn mòn, miếng đệm trong đường ống, thiết bị vận chuyển chất lỏng.
- Y tế và thiết bị bảo hộ: Găng tay cao su không latex, nút bọc thiết bị y tế, đầu kim, lớp đệm chống thấm.
- Sản phẩm tiêu dùng: Vật liệu tay cầm chống dầu, tấm đệm chống rung, thảm cao su, chi tiết máy trong môi trường công nghiệp nhẹ.
Khả năng gia công và phối trộn
Với dải độ nhớt rộng, cao su NBR có thể dễ dàng điều chỉnh để phù hợp với từng loại khuôn và chu kỳ sản xuất. Ngoài ra, NBR có khả năng phối trộn với nhiều loại chất độn và nhựa khác như PVC, giúp tăng cường khả năng kháng ozone, cải thiện tính ổn định hình học, giảm chi phí sản xuất… Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, có thể kiểm soát các đặc tính như độ cứng, tính đàn hồi và thời gian lưu hóa thông qua công thức phối trộn.
Các biến thể của cao su NBR và xu hướng phát triển
Cao su NBR đã được cải tiến theo nhiều hướng nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng trong công nghiệp hiện đại. Các biến thể của NBR dưới đây có vai trò giúp nâng cao các đặc tính cơ lý và khả năng kháng hóa chất của vật liệu.
- HNBR (Hydrogenated NBR): Là loại NBR đã được hydrogen hóa nhằm cải thiện khả năng kháng nhiệt, kháng oxy hóa và độ bền trong môi trường hóa chất mạnh. HNBR được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp ô tô, dầu khí và chế tạo linh kiện cao cấp.
- XNBR (Carboxylated NBR): Bổ sung nhóm carboxyl vào chuỗi polymer giúp tăng độ cứng, độ bền kéo và khả năng kháng mài mòn. Phù hợp với ứng dụng cần độ bền cơ học cao hoặc tiếp xúc thường xuyên với ma sát.
- Blend NBR-PVC: Phối trộn với nhựa PVC để nâng cao khả năng kháng ozone, giảm hiện tượng lão hóa và tăng khả năng định hình bề mặt. Đây là lựa chọn phổ biến trong sản phẩm dân dụng và các chi tiết cao su ngoài trời.
Cao su NBR là vật liệu phù hợp với nhiều lĩnh vực từ công nghiệp nặng đến sản phẩm tiêu dùng. Việc lựa chọn đúng biến thể và công thức phối trộn sẽ giúp tối ưu hiệu suất và tuổi thọ sản phẩm. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp vật liệu cao su kháng dầu hoặc cần tư vấn gia công cao su theo yêu cầu, Thái Dương Plastics sẵn sàng hỗ trợ bạn mọi lúc.