SBR
لاستیکهای سنتزی (به انگلیسی: Synthetic Rubber) به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده‌اند. این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌گیرد. پرمصرف‌ترین لاستیک سنتزی، لاستیک استایرن-بوتادیان یا SBR است. از دیگر کشپارهای معمولی میتوان پلی بوتادیان، پلی اتیلن – پروپیلن، لاستیک پوتیل، نئوپرن، لاستیکهای نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.
مواد اولیه‌ای یا تکپارهایی که بطور عمده در تولید لاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از : بوتادیان، استایرن، اکریلونیتریل، کلروپرن، ایزو بوتیلن، ایزوپرن، اتیلن و پروپیلن
انواع لاستیکهای سنتزی
همبسپارهای بوتا دی‌ان–استیرن
هم بسپارهای استایرن و بوتادیان که بیش از ۵۰ درصد بوتادیان دارند به SBR موسوم اند. نسبت معمولی تکپارها ۷۰ تا ۷۵ قسمت بوتادیان به ۲۵ تا ۳۰ قسمت استایرن به بالای ۵۰ درصد، محصول به شدت پلاستیک می‌شود و در رنگ‌های شیرابه‌ای قابل استفاده‌است.
لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی‌شود و به همین سبب ضعیف است مگر آن که با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر ۷۰ درصد SBR تولیدی در آج تایر، ۱۵ درصد قطعات مکانیکی و حدود ۱۰ درصد به شکل شیرابه مصرف می‌شود.
لاستیکهای نیتریل (NBR)
هم بسپارهای بوتادیان و آکریلونیتریل مثل SBR به طریق امولسیونی ساخته می‌شوند. البته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل در هم بسپار از ۲۰ تا ۵۰ درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل، مقاومت در برابر هیدروکربن‌ها، حلالها، سایش و نفوذ گاز افزایش می‌یابد. کاهش مقدار نیتریل، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می‌دهد. لاستیکهای NBR در برابر روغن‌ها، حلالها، آب، نمک‌ها، ترکیبات آلیفاتیک، صابون‌ها و اغلب مواد غذایی مقاوم‌اند. این دست مواد به شکل پیوسته در دمای ۱۲۰درجه سانتی گراد در مجاورت هوا و در دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند.
لاستیک نئوپرن
این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای ۳۸ درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می‌آید. در برابر اکسایش، روغن، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو، چسبها، درزگیرها و پوشش‌ها دارد. از لاستیک طبیعی گرانتر است به همین سبب زمانی استفاده می‌شود که به خواص ویژه نیاز باشد.
لاستیک تیوکول
نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه ۱۹۲۰ در ایالات متحده ابداع شد. این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد. لاستیکهای تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می‌شوند. محصول این واکنش‌ها بویژه برای آستری مخازن نفت، گلهای ساختمانی و بتونه کاری، چسبها و درزگیرها و اخیرا ماده چسبی سوخت موشک، پوشش‌های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد.
لاستیکهای سیلیکون
این لاستیکها مخلوط بسپارهای کانی – آلی هستند که از بسپارش انواع سیلانها و سیلوکسان‌ها بدست می‌آیند. با اینکه گران‌اند ولی مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف دمای بالا منجر می‌شود. زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است. ترکیبات سیلیکون و مشتقات آنها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص‌اند، مثل حل پذیری در حلالهای آلی، حل ناپذیری در آب و الکلها، پایداری گرمایی، بی‌اثری شیمیایی، خواص بالای دی‌الکتریک، اشتعال پذیری نسبتاً پایین، گرانروی کم در درصد بالای رزین، تغییر اندک گرانروی با دما و عدم سمیت.
به دلیل همین خواص، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما، روان کننده و گریس، درزگیر برای مصارف برقی، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا، لاستیک سیلیکون، ترکیبات آبگریز، واکس‌ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف لاستیکهای سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آنها در دستگاه‌های یخ نزن، واشر، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می‌شود.
لاستیک بوتیل
همبسپار ایزوبوتیلن با حدود ۲ درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است. ایزوپرن، در ساختار زنجیر سیرنشدگی کافی بوجود می‌آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد. لاستیک بوتیل نفوذپذیری بینهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است. نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد. در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد، با سایر لاستیکها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می‌شود.
لاستیک اورتان
محصول واکنش برخی پلی گیلکول‌ها و دی ایزوسیانات‌های آلی فرآورده‌های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند. این ترکیبات لاستیکهای خاص با خواص ویژه‌اند. به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده‌اند و در غلظتهای بالایی از حلالها، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند. مصرف اصلی این نوع لاستیک، تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. مصرف این مواد در ساخت مبلمان، تشک، مواد عایق، نوسانگیر و سایر زمینه‌هایی که به اسفنجهای لاستیکی مربوط می‌شود رو به گسترش است.
لاستیک هایپالون
لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکالی کلر و دی‌اکسیدگوگرد با پلی‌اتیلن به دست می‌آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است. هایپالون در برابر اوزون، هوازدگی و گرما بی نهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.
چکیده
لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادیان
کشف اینکه کاتالیزگر زیگلر-ناتا (آلکیل لیتیم) بسپارش ایزوپرن یا بوتادیان را طوری کاتالیز می‌کنند که عمدتاً ساختار سیس به دست می‌آید، شبیه سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملاً مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر، کیفیت یکدست‌تر، بوی کمتر، فراورش پذیری و اختلاط سریعتر، روزن رانی و ورقه سازی مطلوبتر، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده، برتر است.
در مقابل، استحکام پارگی، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می‌شود. ۱ و ۴ - پلی بوتادیان با درصد بالای سیس، نرم است به سهولت حل می‌شود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر ۱ و ۴ - پلی‌بوتادی ان با درصد بالای ترانس، سخت، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار میتوان در روکش توپ گلف استفاده کرد.
بسپارها و سربسپارها اتیلن – پرو پیلن
همبسپارهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش بسپارش محلول و با استفاده از یک کاتالیزگر زیگلر ساخته می‌شوند، کشپارهایی فاقد پیوند دوگانه هستند. به این علت، توان وولکانشی ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و اوزون مقاوم‌اند. واکنش پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است، به همین سبب ترکیب تکپاره‌ها با ترکیب همبسپار تولید شده تفاوت دارد.
EPR را میتوان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتمهای کربن به هم وصل می‌شوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیکها برای بسیاری از کاربردها بی آنکه وولکانش شوند میتوان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر، سر بسپارهای اتیلن – پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته می‌شوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصر به فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم می‌شوند. از مصارف دیگر میتوان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت می‌کنند.
روش تولید لاستیک سنتزی
روش امولسیون سرد
بسپارش در یک امولسیون در دمای ۵ درجه سانتیگراد و به مدت ۸ تا ۱۲ ساعت انجام می‌گیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می‌گیرد. واکنش در ۶۰ تا ۷۵ درصد تبدیل خاتمه می‌یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می‌شود. مخلوط ابتدا منعقد، سپس کاملاً شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می‌شود. به عمده لاستیکهای SBR پیش از وولکانش روغن زده می‌شود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می‌شود.
روش محلول
در این نوع بسپارش، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استایرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی، مقاومت سایشی و خستگی بهتر، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.در شرایط ویژه بسپارش، همبسپارهای دسته‌ای استایرن و بوتادیان را میتوان تولید کرد. این بسپارها گرما نرم‌اند و برای اینکه مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.
نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی
بازیابی تکپار
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارش کاهش می‌یابند، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روشهای بازیابی از طریق عریانسازی با بخار شیرابه‌ها یا تقطیر از سیستم حلال بکار گرفته می‌شود.
انعقاد و خشکاندن
فرایند تکمیل معمولاً رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکه‌ای است، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم می‌شود.
بسته بندی لاستیک
بسته بندی لاستیکهای سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکان‌پذیر است و برخی لاستیکها بدلیل جریان یافتن شکل خود را از دست می‌دهند.
لاستیکهای سنتزی به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده‌اند. این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌گیرد. پرمصرف‌ترین لاستیک سنتزی SBR است. از دیگر کشپارهای معمولی میتوان پلی بوتادیان ، پلی اتیلن – پروپیلن ، لاستیک پوتیل ، نئوپرن ، لاستیکهای نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.
تولید مواد اولیه لاستیکهای سنتزی
مواد اولیه‌ای یاتکپارهایی که بطور عمده در تولید لاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از :
• بوتادیان :
بخش عمده بوتا دی ان به عنوان محصول جانبی از کراکینگ نفت (با بخار) در تولید اتیلن بدست می‌آید. هیدروژن زدایی از بوتان یا بوتن روش دیگری است که در صورت کمی تولید بصورت عملیات یک مرحله‌ای یا دو مرحله‌ای انجام می‌گیرد. تولید سالانه بوتا دی ان حدود 1.8 میلیون تن است.
• استیرن :
عمدتا در تولید پلاستیکهای پلی استیرن به کار می‌رود. روش عمده تولید استیرن از طریق واسطه اتیل بنزن است. ابتدا بنزن با اتیلن آلکیل‌دار می‌شود. سپس بر روی کاتالیزگر کلرید آلومینیم ، اسید فسفریک جامد یا سیلیس – آلومین به استیرن هیدروژن زدایی می‌شود.
• اکریلونیتریل :
عمدتا از روش سوهیو ساخته می‌شود. در این فرآیند ، پروپیلن در یک واکنشگاه کاتالیزی سیال بستر با هوا و آمونیاک عمل می‌شود. سیال خروجی در یک واحد خوب دوسویه تصفیه و آکریلونیتریل از طریق تقطیر جز به جز جدا می‌شود.
• کلروپرن :
تکپاری است که از آن لاستیک نئوپرن ساخته می شود. این ماده از استیلن و هیدروژن کلرید بدست می‌آید. ابتدا استیلن به مونو وینیل استیلن ، دیمر می‌شود دیمریزاسیون. سپس در واکنش با کلرید هیدروژن به کلروپرن تبدیل می گردد.
• ایزو بوتیلن :
تکپار مصرفی در ساخت لاستیک بوتیل است و از تقطیر مشتقات گازی نفت بدست می‌آید.
• ایزوپرن :
ایزوپرن را میتوان از هیدروژن زدایی ایزوپنتال تولید کرد. ایزوپرن از پروپیلن هم ساخته می‌شود. همچنین از ایزوبوتیلن و متانول میتوان ساخت و محصولی که به این روش بدست می‌آید خلوص بالایی دارد.
• __اتیلن و پروپیلن از برشهای سبک نفتی به راحتی بدست می‌آید و این دو ترکیب را میتوان از کراکینگ پروپان با برشهای سنگینتر (توسط بخار) تهیه کرد.
روش تولید لاستیک سنتزی
• روش امولسیون سرد :
بسپاری در یک امولسیون در دمای 5 درجه سانتیگراد و به مدت 8 تا 12 ساعت انجام می‌گیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می‌گیرد. واکنش در 60 تا 75 درصد تبدیل خاتمه می‌یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می‌شود. مخلوط ابتدا منعقد ، سپس کاملا شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می‌شود. به عمده لاستیکهای SBR پیش از وولکانش روغن زده می‌شود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می‌شود.
• روش محلول :
در این نوع بسپارش ، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استیرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی ، مقاومت سایشی و خستگی بهتر ، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.
• .در شرایط ویژه بسپارش ، همبسپارهای دسته‌ای استیرن و بوتادیان را میتوان تولید کرد. این بسپارها گرما نرم‌اند و برای اینکه مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.
نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی
• بازیابی تکپار :
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارتی کاهش می یابند، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص ، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روشهای بازیابی از طریق عریانسازی با بخار شیرابه‌ها یا تقطیر از سیستم حلال بکار گرفته می‌شود.
• انعقاد و خشکاندن :
فرایند تکمیل معمولا رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکه‌ای است، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم می‌شود.
• بسته بندی لاستیک :
بسته بندی لاستیکهای سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکان‌پذیر است و برخی لاستیکها بدلیل جریان یافتن شکل خود را از دست می‌دهند.
لاستیکهای سنتزی (به انگلیسی: Synthetic Rubber) به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده‌اند. این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌گیرد. پرمصرف‌ترین لاستیک سنتزی، لاستیک استایرن-بوتادیان یا SBR است. از دیگر کشپارهای معمولی میتوان پلی بوتادیان، پلی اتیلن - پروپیلن، لاستیک پوتیل، نئوپرن، لاستیکهای نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.
مواد اولیه‌ای یا تکپارهایی که بطور عمده در تولید لاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از : بوتادیان، استایرن، اکریلونیتریل، کلروپرن، ایزو بوتیلن، ایزوپرن، اتیلن و پروپیلن
1. انواع لاستیکهای سنتزی
1. 1. همبسپارهای بوتا دی‌ان-استیرن
هم بسپارهای استایرن و بوتادیان که بیش از ۵۰ درصد بوتادیان دارند به SBR موسوم اند. نسبت معمولی تکپارها ۷۰ تا ۷۵ قسمت بوتادیان به ۲۵ تا ۳۰ قسمت استایرن به بالای ۵۰ درصد، محصول به شدت پلاستیک می‌شود و در رنگ‌های شیرابه‌ای قابل استفاده‌است.
لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی‌شود و به همین سبب ضعیف است مگر آن که با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر ۷۰ درصد SBR تولیدی در آج تایر، ۱۵ درصد قطعات مکانیکی و حدود ۱۰ درصد به شکل شیرابه مصرف می‌شود.
1. 2. لاستیکهای نیتریل (NBR)
هم بسپارهای بوتادیان و آکریلونیتریل مثل SBR به طریق امولسیونی ساخته می‌شوند. البته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل در هم بسپار از ۲۰ تا ۵۰ درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل، مقاومت در برابر هیدروکربن‌ها، حلالها، سایش و نفوذ گاز افزایش می‌یابد. کاهش مقدار نیتریل، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می‌دهد. لاستیکهای NBR در برابر روغن‌ها، حلالها، آب، نمک‌ها، ترکیبات آلیفاتیک، صابون‌ها و اغلب مواد غذایی مقاوم‌اند. این دست مواد به شکل پیوسته در دمای ۱۲۰درجه سانتی گراد در مجاورت هوا و در دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند.
1. 3. لاستیک نئوپرن
این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای ۳۸ درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می‌آید. در برابر اکسایش، روغن، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو، چسبها، درزگیرها و پوشش‌ها دارد. از لاستیک طبیعی گرانتر است به همین سبب زمانی استفاده می‌شود که به خواص ویژه نیاز باشد.
1. 4. لاستیک تیوکول
نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه ۱۹۲۰ در ایالات متحده ابداع شد. این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد. لاستیکهای تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می‌شوند. محصول این واکنش‌ها بویژه برای آستری مخازن نفت، گلهای ساختمانی و بتونه کاری، چسبها و درزگیرها و اخیرا ماده چسبی سوخت موشک، پوشش‌های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد.
1. 5. لاستیکهای سیلیکون
این لاستیکها مخلوط بسپارهای کانی - آلی هستند که از بسپارش انواع سیلانها و سیلوکسان‌ها بدست می‌آیند. با اینکه گران‌اند ولی مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف دمای بالا منجر می‌شود. زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است. ترکیبات سیلیکون و مشتقات آنها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص‌اند، مثل حل پذیری در حلالهای آلی، حل ناپذیری در آب و الکلها، پایداری گرمایی، بی‌اثری شیمیایی، خواص بالای دی‌الکتریک، اشتعال پذیری نسبتاً پایین، گرانروی کم در درصد بالای رزین، تغییر اندک گرانروی با دما و عدم سمیت.
به دلیل همین خواص، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما، روان کننده و گریس، درزگیر برای مصارف برقی، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا، لاستیک سیلیکون، ترکیبات آبگریز، واکس‌ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف لاستیکهای سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آنها در دستگاه‌های یخ نزن، واشر، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می‌شود.
1. 6. لاستیک بوتیل
همبسپار ایزوبوتیلن با حدود ۲ درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است. ایزوپرن، در ساختار زنجیر سیرنشدگی کافی بوجود می‌آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد. لاستیک بوتیل نفوذپذیری بینهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است. نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد. در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد، با سایر لاستیکها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می‌شود.
1. 7. لاستیک اورتان
محصول واکنش برخی پلی گیلکول‌ها و دی ایزوسیانات‌های آلی فرآورده‌های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند. این ترکیبات لاستیکهای خاص با خواص ویژه‌اند. به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده‌اند و در غلظتهای بالایی از حلالها، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند. مصرف اصلی این نوع لاستیک، تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. مصرف این مواد در ساخت مبلمان، تشک، مواد عایق، نوسانگیر و سایر زمینه‌هایی که به اسفنجهای لاستیکی مربوط می‌شود رو به گسترش است.
1. 8. لاستیک هایپالون
لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکالی کلر و دی‌اکسیدگوگرد با پلی‌اتیلن به دست می‌آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است. هایپالون در برابر اوزون، هوازدگی و گرما بی نهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.
1. 9. لاستیک فضا ویژه - پلی ایزوپرن و پلی بوتادیان
کشف اینکه کاتالیزگر زیگلر-ناتا (آلکیل لیتیم) بسپارش ایزوپرن یا بوتادیان را طوری کاتالیز می‌کنند که عمدتاً ساختار سیس به دست می‌آید، شبیه سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملاً مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر، کیفیت یکدست‌تر، بوی کمتر، فراورش پذیری و اختلاط سریعتر، روزن رانی و ورقه سازی مطلوبتر، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده، برتر است.
در مقابل، استحکام پارگی، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می‌شود. ۱ و ۴ - پلی بوتادیان با درصد بالای سیس، نرم است به سهولت حل می‌شود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر ۱ و ۴ - پلی‌بوتادی ان با درصد بالای ترانس، سخت، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار میتوان در روکش توپ گلف استفاده کرد.
بسپارها و سربسپارها اتیلن - پرو پیلن
همبسپارهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش بسپارش محلول و با استفاده از یک کاتالیزگر زیگلر ساخته می‌شوند، کشپارهایی فاقد پیوند دوگانه هستند. به این علت، توان وولکانشی ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و اوزون مقاوم‌اند. واکنش پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است، به همین سبب ترکیب تکپاره‌ها با ترکیب همبسپار تولید شده تفاوت دارد.
EPR را میتوان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتمهای کربن به هم وصل می‌شوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیکها برای بسیاری از کاربردها بی آنکه وولکانش شوند میتوان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر، سر بسپارهای اتیلن - پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته می‌شوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصر به فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم می‌شوند. از مصارف دیگر میتوان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت می‌کنند.
2. روش تولید لاستیک سنتزی
روش امولسیون سرد
بسپارش در یک امولسیون در دمای ۵ درجه سانتیگراد و به مدت ۸ تا ۱۲ ساعت انجام می‌گیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می‌گیرد. واکنش در ۶۰ تا ۷۵ درصد تبدیل خاتمه می‌یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می‌شود. مخلوط ابتدا منعقد، سپس کاملاً شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می‌شود. به عمده لاستیکهای SBR پیش از وولکانش روغن زده می‌شود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می‌شود.
روش محلول
در این نوع بسپارش، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استایرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی، مقاومت سایشی و خستگی بهتر، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.در شرایط ویژه بسپارش، همبسپارهای دسته‌ای استایرن و بوتادیان را میتوان تولید کرد. این بسپارها گرما نرم‌اند و برای اینکه مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.
3. نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی
بازیابی تکپار
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارش کاهش می‌یابند، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روشهای بازیابی از طریق عریانسازی با بخار شیرابه‌ها یا تقطیر از سیستم حلال بکار گرفته می‌شود.
انعقاد و خشکاندن
فرایند تکمیل معمولاً رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکه‌ای است، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم می‌شود.
بسته بندی لاستیک
بسته بندی لاستیکهای سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکان‌پذیر است و برخی لاستیکها بدلیل جریان یافتن شکل خود را از دست می‌دهند.
مواد تشکیل دهنده تایر
در ساختمان تایر از مواد شیمیایی، طبیعی و معدنی مختلفی استفاده می شود که هر یک در عملکرد تایر و نیز در جریلن تولید آن نقش خاصی را ایفا می کنند.
اصلی ترین مواد تشکیل دهنده تایر به شرح زیر است:
کائوچو
از نظر تهیه و فراوری ، کائوچو ها را به سه دسته تقسیم می کنند:
- کائوچوی طبیعی Natural Rubber
- کائوچوی مصنوعی Synthetic Rubber
- کائوچوی بازیافتی Reclaim Rubber
کائوچوی طبیعی از شیره درخت مخصوصی که در مناطق استوایی و کشورهایی نظیر مالزی و تایلند می روید، به دست می آید.
از معروفترین نام های تجاری کائوچوی طبیعی میتوان به کائوچوی استاندارد مالزی یا SMR(Standard Malaysian Rubber) اشاره کرد.
کائوچوی مصنوعی نیز از مشتقات نفتی و محصول کارخانجات پتروشیمی است. از انواع کائوچوی مصنوعی میتوان بوتادین رابر (BR) و استایرن رابر(SBR) را نام برد.
هر یک از اجزاء مختلف تایر شامل نسبت های مختلفی از کائوچوی طبیعی و مصنوعی هستند که این نسبت به خصوصیات فیزیکی مورد نیاز بستگی دارد. بعنوان مثال کائوچوی طبیعی دارای مقاومت حرارتی بالا و چسبندگی عالی است و به این دلیل در اجزاء درونی تر تایر مثل لایه ها بیشتر کاربرد دارد.
دوده
اضافه کردن دوده به کائوچو باعث افزایش مقاومت سایشی تایر شده، خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد. ساختار کائوچو به گونه ای است که در بین مولوکولهای آن فضاهای خالی وجود دارد ودوده در این فضا ها قرار می گیرد، گاهی اوقات علاوه بر دوده از پرکننده های غیر دوده ای نظیر کربنات کلسیم یا کائولین استفاده می شود.
نخ
بئنه اصلی تایر شامل لایه های نخی پوششش داده شده با آمیزه ( خمیر) لاستیکی می باشد.
جنس نخها نایلون، ریون یا پلی استر است. به مجموعه لایه های نخی به کار رفته در تایر، منجید یا کارکاس گفته می شود. وظیفه لایه های نخی تحمل فشار باد از داخل تایر و بار وارد شده به تایر از خارج می باشد.
سیم
به منظور ایجاد استحکام کافی در بخشی از تایر که روی رینگ قرار می گیرد وطوقه (بید) نام دارد، از سیم های فولادی استفاده می شود. این سیم ها ضمن اینکه دارای پوشش مسی یا برنزی هستند توسط آمیزه لاستیکی نیز پوشش داده شده ، پس از چند دور تابیده شدن، با مقطعی به شکل مربع یا ذوزنقه مجموعه ی سیم های طوقه را تشکیل می دهند.
همچنین در کمربند تایر های رادیال سیمی سواری و در لایه های تایرهای باری تمام سیمی از سیم های فولادی با قطر و ضخامت مشخص استفاده می شود.
محافظت کننده ها
اکسیژن و ازون موجود در هوا می توانند باعث تخریب و فرسایش اجزاء تایر شوند.
برای مقابله با اثرات مضر این عوامل از مواد شیمیایی خاصی نظیر اکسیدانت ها، موم ها و ضد ازونانت ها در آمیزه لاستیکی استفاده می شود.
سایر عوامل شیمیایی
به منظور تولید و فراوری بهتر و آسانتر آمیزه لاستیکی در چرخه و مراحل مختلف فرایند تولید از مواد دیگری نظیر انواع روغن ، شتابدهنده ها ، گوگرد ( بعنوان عامل پخت) و ... استفاده می گردد.
توجه : میزان استفاده از هر یک از اجزاء فوق به نوع و ساختار تایر، شرایط حرکتی جاده، شرایط آب و هوایی و عامل مختلف دیگری بستگی دارد. بعنوان مثال درصد وزنی هر یک از مواد تشکیل دهنده تایر رادیال سواری بشرح زیر می باشد :
کائوچوی طبیعی و مصنوعی............46-42 %
نخ .............................................5-3 %
دوده ..........................................26-22 %
سیم ...........................................15-11 %
سایر مواد شیمیایی ........................15-12 %
انواع ساختار تایر
به طور کلی تایر ها به لحاظ نوع ساختار به دو گروه اصلی تقسیم می شوند :
1- بایاس
2- رادیال
1- تایر های بایاس : در این دسته از تایر ها امتداد نخ های لایه مرکزی تایر زاویه مورب می سازد و قرار گیری لایه ها روی یکدیگر بصورت ضربدری می باشد. جنس نخ لایه ها از نایلون است و در بدنه تایر بجز در ناحیه طوقه ها از سیم های فولادی استفاده نمی شود.
2- تایر های رادیال : در تایر رادیال امتداد نخ ها ی لایه با خط مرکزی تایر زاویه ای در حدود 90 درجه می سازد. و به عبارت دیگر امتداد نخ ها در جهت شعاعی قرار گرفته است. جنس نخ لایه ها عموما از ریون یا پلی استر است. در تایر های رادیال به منظور ایجاد پایداری حرکتی از لایه هایی با عرض ناحیه آج و زاویه مورب نسبت به خط مرکزی تایر با نام کمربند یا بلت استفاده می شود.
الیاف مصرفی در کمربند از جنس نخ یا سیم فولادی است.
در صورتی که کمربند نخی باشد تایر را رادیال نخی و در صورتی که سیمی باشد تایر را رادیال سیمی یا استیل بلت می نامند.
تایر های رادیال بدلیل مزایای ویژه ای که نسبت به تایر های بایاس دارند در سالهای اخیر به تدریج جایگزین نوع بایاس شده اند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 42 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله تایرهای SBR