با انواع لاستیک مصنوعی آشنا شوید
لاستیک های مصنوعی طیف وسیعی از محصولات را در صنعت لاستیک سازی شامل می شوند و در عین حال کاربردهای گسترده ای در بخش های مختلف صنعتی دارند. در این مقاله با انواع لاستیک مصنوعی که در حال حاضر در صنعت لاستیک تولید و عرضه می شود آشنا می شویم.
کوپلیمرهای بوتادین-استایرن
هر دو رزین استایرن و بوتادین نوعی لاستیک مصنوعی هستند که بیش از 50 درصد بوتادین دارد که به آنها SBR می گویند. نسبت معمولی تک رزین ها 70 تا 75 قسمت بوتادین به 25 تا 30 قسمت استایرن است. بالای 50% این محصول به شدت پلاستیک می شود و می توان از آن در رنگ های مایع استفاده کرد. لاستیک مصنوعی SBR به دلیل کشش مانند لاستیک طبیعی متبلور نمی شود و بنابراین ضعیف است مگر اینکه با کربن سیاه یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این مورد، ضعیف تر از لاستیک طبیعی است. خواص ولکانیزاسیون آن خوب و ویژگی های پیری آن رضایت بخش است. بیش از 70 درصد SBR تولیدی در آج تایر، 15 درصد در قطعات مکانیکی و حدود 10 درصد به صورت شیرابه استفاده می شود.
لاستیک مصنوعی نیتریل (NBR)
این نوع لاستیک مصنوعی به نام بوتادین و آکریلونیتریل مانند بسیاری از SBR ها از طریق رسوب امولسیونی ساخته می شود.
البته بسته به خواص مورد نیاز، میزان اکریلونیتریل از 20 تا 50 درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل، مقاومت در برابر هیدروکربن ها، حلال ها، سایش و نفوذ گاز افزایش می یابد. کاهش مقدار نیتریل باعث افزایش خواص در دماهای پایین و خاصیت ارتجاعی می شود. لاستیک های مصنوعی NBR در برابر روغن ها، حلال ها، آب، نمک ها، ترکیبات آلیفاتیک، صابون ها و بیشتر مواد غذایی مقاوم هستند. آنها در هوا و در دمای 150 درجه سانتیگراد در محیط روغن کار می کنند.
لاستیک مصنوعی نئوپرن
این لاستیک های مصنوعی از رسوب امولسیونی کلروپرن خالص در دمای 38 درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد به دست می آیند. در برابر اکسیداسیون، روغن، حرارت و آتش مقاوم است و در قطعات خودرو، چسب، درزگیرها و روکش ها کاربرد ویژه ای دارد. گرانتر از لاستیک طبیعی است. به همین دلیل در مواقعی که به خواص خاصی نیاز است استفاده می شود.
لاستیک مصنوعی تیوکول
این نوعی لاستیک پلی سولفید است که در اوایل دهه 1920 در ایالات متحده اختراع شد. این لاستیک اولین لاستیک مصنوعی بود که به صورت تجاری در این کشور تولید شد. لاستیک های مصنوعی تیوکول از تراکم یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی تهیه می شوند. محصول این واکنش ها به ویژه برای پوشش مخازن نفت، گل ساختمانی و بتونه مناسب است. ، چسب ها و درزگیرها و اخیراً چسب های سوخت موشک، پوشش های سایشی و سایر قطعاتی که نیاز به سهولت استفاده و مقاومت در برابر هوای خوب دارند.
لاستیک های مصنوعی سیلیکونی
لاستیک های سیلیکونی رزین های معدنی-آلی مخلوطی هستند که از رزین سازی سیلان ها و سیلوکسان های مختلف به دست می آیند. اگرچه گران هستند، اما مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما منجر به استفاده انحصاری از این لاستیک ها در کاربردهای دمای بالا می شود. زنجیره این ترکیبات از سیلیکون ساخته شده است. و اکسیژن ثابت و بدون کربن است. ترکیبات سیلیکونی و مشتقات آنها به دلیل خواص غیرعادی خود مانند حلالیت در حلال های آلی، نامحلول بودن در آب و الکل ها، پایداری حرارتی، بی اثری شیمیایی، خواص دی الکتریک بالا، اشتعال پذیری نسبتا کم، ویسکوزیته کم در درصد رزین بالا، تغییر کمی در ویسکوزیته با دما و عدم سمیت قابل توجه هستند. با توجه به این ویژگی ها، از ترکیبات لاستیک مصنوعی سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک استفاده می شود و انتقال حرارت، روان کننده و گریس، درزگیر برای مصارف الکتریکی، رزین های لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا، لاستیک سیلیکون، ترکیبات آبگریز، موم ها و مواد پولیش قابل استفاده است. رایج ترین استفاده از لاستیک سیلیکونی در صنایع هوافضا است، جایی که در دستگاه های ضد یخ، واشرها، سپرهای سایش و مصارف مشابهی که دما مشکل است، استفاده می شود.
لاستیک مصنوعی بوتیل
کوپلیمر ایزوبوتیلن با حدود 2 درصد ایزوپرن را لاستیک بوتیل می نامند. ایزوپرن به اندازه کافی غیر اشباع در ساختار زنجیره ایجاد می کند تا عمل آوری یا ولکانیزاسیون انجام شود.
لاستیک بوتیل دارای نفوذپذیری عمومی بی نهایت در برابر گازها می باشد و به همین دلیل کاربرد اصلی آن در ساخت تیوب و لاستیک تیوبلس می باشد. لاستیک بوتیل نیز در برابر اکسیداسیون خنثی است و برای اهداف ضد آب و هوا مفید است. نوع دیگری از لاستیک بوتیل مصنوعی، لاستیک بوتیل است. هالوژن دارد. مقاومت بهتری در برابر پیری دارد، با سایر لاستیک ها سازگاری بیشتری دارد و در لاستیک های تیوبلس استفاده می شود.
لاستیک مصنوعی اورتان
محصول واکنش برخی از پلی گلیکول ها و دی ایزوسیانات های آلی محصولات لاستیکی هستند که به نام پلی اورتان شناخته می شوند. این ترکیبات لاستیک های مصنوعی خاص با خواص ویژه هستند. به این ترتیب مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن اینکه در دمای بالا قابل استفاده هستند، در برابر غلظت بالای حلال ها، اکسیژن و ازن نیز مقاوم هستند. کاربرد اصلی این نوع لاستیک تولید اسفنج های انعطاف پذیر است و استفاده از این مواد در ساخت مبلمان، تشک، مواد عایق، اسیلاتورها و سایر زمینه های مرتبط با اسفنج های لاستیکی در حال گسترش است.
لاستیک مصنوعی هیپالون
لاستیک هیپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکال کلر و دی اکسید گوگرد با پلی اتیلن به دست می آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرمای نرم به رزین قابل ولکانیزاسیون است. هیپالون در برابر ازن، هوا و گرما بسیار مقاوم است و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.
لاستیک های مصنوعی فضایی ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادین
کشف اینکه کاتالیزور Ziegler-Natta (آلکیلیتیم) پلیمریزاسیون ایزوپرن یا بوتادین را به گونه ای کاتالیز می کند که ساختار سیس عمدتاً به دست می آید. این فرآیند شبیه سازی لاستیک طبیعی را از طریق سنتز امکان پذیر کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملاً شبیه لاستیک طبیعی است، حتی از برخی جهات مانند رنگ بهتر، کیفیت یکنواخت تر، بو کمتر، فرآیند پذیری و اختلاط سریع تر، لمینیت و سوراخ شدن مطلوب تر، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده برتر است. در مقابل، مقاومت پارگی، چسبندگی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است.
پلی ایزوپرن به صورت تجاری تولید می شود و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می شود. 1 و 4- پلی بوتادین با درصد سیس بالا نرم بوده و به راحتی حل می شود. باقیمانده کمی دارد و مقاومت خوبی در برابر سایش دارد. از طرفی 1 و 4-پلی بوتادین با درصد ترانس بالا سخت، کریستالی و حلالیت ضعیفی دارد. از این رزین می توان برای پوشاندن توپ های گلف استفاده کرد.
رزین ها و رزین های اتیلن- پروپیلن
کوپلیمرهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش پلیمریزاسیون محلول و با استفاده از کاتالیزور زیگلر ساخته می شوند. کوپلیمرها پیوند دوگانه ندارند و به همین دلیل قدرت ولکانیزاسیون ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و ازن مقاوم هستند. واکنش پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است. لاستیک های مصنوعی EPR را می توان با حرارت دادن در حضور پراکسید ولکانیزه کرد. در این روش زنجیره ها با اتصال مستقیم اتم های کربن به یکدیگر متصل می شوند. این برخلاف اتصال زنجیر از طریق اتصالات گوگردی در فرآیندهای معمول است. این لاستیک ها را می توان برای بسیاری از کاربردها بدون ولکانیزه شدن استفاده کرد. برای ولکانیزاسیون آسان تر، رزین های اتیلن پروپیلن با DN (EPDM) ساخته می شوند. رزین های EPDM مقاومت منحصر به فردی در برابر گرما، اکسیژن و ازن دارند و به عنوان پوشش جایگزین سقف آسفالت استفاده می شوند. کاربردهای دیگر شامل عایق سیم و کابل است که با نئوپرن رقابت می کند.
روش های مختلف تولید لاستیک مصنوعی
روش امولسیون سرد
در امولسیون با دمای 5 درجه سانتیگراد به مدت 8 تا 12 ساعت قرار می گیرد. این عمل اغلب در یک مجتمع واکنش انجام می شود. واکنش با تبدیل 60 تا 75 درصد خاتمه می یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره سازی مخلوط می شود تا به نوع لاستیک مورد نظر دست یابد. مخلوط ابتدا منعقد می شود، سپس کاملاً شسته و قبل از خشک شدن تخلیه می شود. اکثر لاستیک های SBR از قبل روغن کاری شده اند.
روش حل
در این نوع رزین کنترل بیشتری بر ساختار فضایی رزین حاصله و طبیعتاً خصوصیات فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استایرن در بالای زنجیره تصادفی است. این پوشش در مقایسه با پوشش امولسیونی، مقاومت در برابر سایش و خستگی بهتر، فنری بالاتر و تولید حرارت کمتری دارد. تحت شرایط پوشش ویژه، کوپلیمرهای دسته ای استایرن و بوتادین را می توان تولید کرد. این رزین ها گرما نرم هستند و برای مفید بودن نیازی به ولکانیزه ندارند.
نکات مهم در تولید لاستیک مصنوعی
ریکاوری تک پر
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت عمل آوری کاهش می یابد، بنابراین مرسوم است که واکنش را قبل از تبدیل کامل متوقف کنید. بازیابی تک لایه واکنش نداده و تصفیه یک مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک مصنوعی است. روش های بازیابی از طریق جداسازی شیرابه ها با بخار یا تقطیر از سیستم حلال استفاده می شود.
انعقاد و خشک کردن
فرآیند تکمیل معمولاً رسوب لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال به صورت توده ای است که پس از آن لاستیک خشک شده و به صورت عدل فشرده می شود.
بسته بندی لاستیک
بسته بندی لاستیک مصنوعی یا مصنوعی از این جهت مهم است که گاهی اوقات می توان بر مشکلاتی مانند چسبیدن به کیسه بسته بندی و آلودگی به دلیل محافظت ناکافی غلبه کرد و برخی از لاستیک ها به دلیل جاری شدن شکل خود را از دست می دهند.
