لاستیک مصنوعی

استایرن بوتادین یا استایرن بوتادین رابر، لاستیک مصنوعی (SBR)، به گروهی از ترکیب های سنتزی تعلق می‌گیرد که از واحدهای استایرن و بوتادین تشکیل شده است. مجموعه ای از این ترکیبات منجر به تولید یک محصول بسیار با دوام و مقاوم در برابر سایش می گردد. برای تولید قطعات مقاوم لاستیکی، مواد افزودنی مناسب به مخلوط استایرن بوتادین اضافه می شود. در سال ۲۰۱۲ بیش از ۵ میلیون تن لاستیک مصنوعی در جهان تولید شده‌ است؛ ۵۰ درصد از این ماده برای تولید تایر خودروها و لاستیک های مصنوعی متنوع به کار می رود.

 در تولید لاستیک مصنوعی، نسبت استایرن به بوتادین، خواص پلیمر را تحت تاثیر قرار می دهد. اگر مقدار استایرن در این ماده بیشتر باشد، لاستیک تولید شده سخت تر خواهد بود و خاصیت لاستیکی آن کاهش پیدا می کند. SBR نباید با الاستومرهای ترموپلاستیک از طریق واحدهای اولیه مشابه ساخته می شوند، اشتباه گرفته شود.

 انواع لاستیک مصنوعی

 لاستیک مصنوعی یا  استایرن بوتادین رابر به دو دسته تقسیم بندی می شود؛ نحوه دسته بندی این مواد بنابر روش تولید آنها معرفی شده است؛ بر همین اساس، استایرن بوتادین رابر به دو دسته پلیمریزاسیون امولسیون E-SBR و پلیمریزاسیون محلول S-SBR، تقسیم بندی می شود. لاستیک مصنوعی از دو مونومر با نام های استایرن و بوتادین ساخته می شود؛ مخلوط این مونومرها با یکدیگر تحت فرایند پلیمریزاسیون تشکیل می شود. از میان دو دسته، لاستیک مصنوعی امولسیون، کاربرد بیشتری نسبت به دسته دیگر دارد. در ادامه، اطلاعاتی در مورد این دو دسته از استایرن بوتادین رابر به دست خواهیم آورد.

 واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی (E-SBR) برای تولید لاستیک مصنوعی

 لاستیک مصنوعی از نوع E-SBR از طریق واکنش های پلیمریزاسیون امولسیونی با تشکیل رادیکال های آغاز آزاد آغاز می شود؛ مخازن واکنش با دو نوع ماده اولیه و یک تولید کننده رادیکال آزاد و همچنین واکنشگر انتقال زنجیره پلیمری نظیر یک آلکیل مرکاپتان شارژ می شود. ترکیبات آغاز کننده واکنش های رادیکالی شامل پرسولفات پتاسیم و هیدروژن پراکسید در ترکیب با نمک های آهن می باشد.

 ترکیب امولسیون کننده از صابون های مختلف تشکیل شده است. از طریق به دام اندازی رادیکال هایی که تشکیل شده اند، مرکاپتان ها می توانند وزن مولکولی را کنترل کنند و ویسکوزیته محصول را افزایش دهند. عموماً واکنش های پلیمریزاسیون به این ترتیب تا ۷۰ درصد انجام می گیرد، پس از پایان واکنش ها تمام مواد افزودنی از پلیمر حذف می شوند.

 واکنش پلیمریزاسیون محلول (S-SBR) برای تولید لاستیک مصنوعی

 لاستیک مصنوعی S-SBR از طریق واکنش های پلیمریزاسیون در این روش تولید می شود. روش های پلیمریزاسیون محلول از طریق ترکیبات آلکیل لیتیم آغاز می شود. آب در محیط واکنش وجود دارد. در این فرایند تمام مواد محلول هستند، بنابراین در تمام طول فرایند، تشکیل پلیمر را کنترل میکنند. ترکیب آلی لیتیوم دار به یکی از واکنش‌های واحدهای مونومر اضافه می شود؛ در ادامه، محصولی با نام کربانیون را تولید می کند. این محصول به مونومر دیگر برای انجام واکنش های پلیمریزاسیون اضافه می شود. اگر از پلیمریزاسیون تولید شده در این مرحله برای ساخت تایر استفاده شود به طور برجسته نوعی از لاستیک مصنوعی را تولید خواهد کرد که دارای بو می باشد؛ همچنین مقاومت پیچشی این لاستیک کاهش پیدا می کند. S-SBR به عنوان یک عامل در بهینه سازی سوخت معرفی می شود. 

 مقایسه خصوصیات لاستیک مصنوعی در دو مدل S-SBR و E-SBR

 لاستیک مصنوعی که از طریق روش های متنوع پلیمریزاسیون محلول و پلیمریزاسیون امولسیونی در صنعت تولید می شود هرکدام از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی با یکدیگر متفاوت است. جدول زیر مهمترین ویژگی های فیزیکی این دو SBR را نمایش می دهد. نوع پلیمریزاسیون امولسیونی کاربرد بیشتری در صنعت دارد.

ویژگی و خواص مکانیکی

S-SBR

E-SBR

توان کششی (MPa)

18

20

مقاومت در برابر پارگی (%)

565

635

ویسکوزیته (100 °C)

48.0

51.6

دمای انتقال از حالت شیشه(°C)

−65

−50

پراکندگی پلیمر

2.1

4.5

 

کاربردهای لاستیک مصنوعی

استایرن بوتادین

 لاستیک مصنوعی یا ترکیب SBR یکی از مهم ترین و اصلی ترین موادی است که با لاستیک طبیعی رقابت می کند. این ترکیب الاستومر به طور گسترده در ساخت تایرهای پنوماتیک به کار می رود. دو نوع لاستیک مصنوعی که در قسمت های قبلی از طریق روش‌های مختلف پلیمریزاسیون تولید می شود به طور ویژه برای صنعت تولید تایر به کار می روند. همچنین از این ترکیب برای تولید واشرها، در صنعت کفی کفش و همچنین آدامس استفاده می شود. جالب است که بدانید ترکیب SBR که به روش امولسیون تهیه می‌شود به طور موثر برای کاغذهای محافظ یا کاورها به کار می رود. برخی از بسته‌بندی‌های پیگمنت های معدنی با استفاده از همین ماده SBR تولید می شود.

 یکی دیگر از کاربردهای لاستیک مصنوعی استفاده از آن در صنایع ساختمانی است. ترکیب SBR به عنوان یکی از اجزای افزودنی به سیمان استفاده می شود. سیستم های ضد آب که به این روش تولید می شوند به عنوان یک مایع با آب مخلوط می شوند و به عنوان پودر دوغاب به کار می رود. در این حالت انعطاف پذیری مخلوط افزایش پیدا می کند و خاصیت چروکیدگی آن کاهش میابد.

استایرن بوتادین

از ترکیب لاستیک مصنوعی یا SBR به عنوان پیوند دهنده در الکترودهای باتری لیتیومی استفاده می شود. یکی دیگر از مهم‌ترین کاربردهای صنعتی این مواد استفاده از آن برای ساخت واشرهای لاستیکی در مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار است. به دلیل اینکه شرایط عملیاتی در مبدل های حرارتی بسیار سخت و شدید می‌باشد، این لاستیک می‌تواند تا دماهای بالاتر از ۸۵ درجه سانتیگراد برای تماس با سیستم های محلول و آبی پایداری خود را حفظ کند.

 سایر موارد کاربردی لاستیک مصنوعی عبارتند از ساخت تایرهای دوچرخه، پارچه های لاستیکی، کابل های برق، سیم، شیلنگ های لاستیکی، ترکیبات عایق، الزامات لاستیکی برای پوشش دهی مواردی که باید در برابر سایش کشش و تخریب شدن مقاوم باشند.

تولید لاستیک مصنوعی

 ترکیب SBR یا لاستیک مصنوعی  از واحدهای مونومر استایرن بوتادین تشکیل می شود. ترکیبات پلیمری که از واکنش های پلیمریزاسیون بدست می آیند از نظر ویژگی ها و خواص به لاستیک های طبیعی شباهت دارند. اجزای تشکیل دهنده SBR به صورت زیر معرفی می شود:

 1-واحدهای استایرن با مقدار ۱۰ تا ۲۵ درصد در واکنش ها شرکت می کنند و ویژگی هایی از نظر پیوند قوی و پوشش مناسب را در لاستیک مصنوعی ایجاد می‌کنند.

 2-واحد های بوتادین تقریباً ۶۰ تا ۷۰ درصد به حالت ترانس 1و۴،  ۱۵ تا ۲۰ درصد سیس 1و4،  همچنین ۱۵ تا ۲۰ درصد آرایش 1و2، در ساختار پلیمری در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد در واکنش تشکیل می شود.

 مفاهیم کلیدی مطرح شده در مورد لاستیک مصنوعی

  • مقاومت سایشی
  • مقاومت عالی در برابر ضربه
  • توان کششی بالا
  • انعطاف پذیری خوب

 در کارخانه تولید لاستیک مصنوعی محصول به دست آمده لاستیک هایی هستند که به شکل رول های بزرگ پیچیده می‌شوند. این محصول به صورت واحدهای الاستومر و ترکیبی از مواد افزودنی به دور یک میله پیچیده می شوند. برخی از مواد افزودنی به ماده اولیه تهیه SBR عبارتند از ترکیبات سولفور، ترکیبات تقویت کننده برای خواص مکانیکی و ترکیبات افزایش دهنده خاصیت لاستیکی برای کاهش هزینه ها. به این ترتیب به طور کلی هزینه های تولید لاستیک مصنوعی در کارخانه بسیار کمتر و مقرون به صرفه تر خواهد بود.  مواد پرکننده در تولید SBR شامل مواد نظیر کربن سیاه، کربنات کلسیم، سیلیکا و رشته های فولادی می باشد. سایر مواد افزودنی به فرایند تولید لاستیک مصنوعی نظیر آنتی اکسیدان ها، مواد پایدار کننده در برابر تخریب، رنگدانه های معدنی.

استایرن بوتادین

ترکیب لاستیک مصنوعی SBR از نظر برخی خواص با ترکیب پلی بوتادین رابر قابل مقایسه است، اما ترکیب SBR دارای قدرت کششی بهینه‌سازی شده می‌باشد. مقاومت در برابر سایش در این ماده به طور موثر ارتقا یافته است. استفاده از مواد افزودنی ویژگی های مکانیکی و فیزیکی لاستیک مصنوعی را بهینه سازی کرده است. بر همین اساس بسیاری از محصولات لاستیکی با مقاومت بالا از طریق ترکیب لاستیک SBR تولید می شود. ساختار مولکولی این ماده را به همراه واحدهای تشکیل دهنده در شکل زیر مشاهده می کنید:

مقایسه ای میان لاستیک مصنوعی SBR در مقایسه با لاستیک طبیعی

بسیاری از خواص لاستیک مصنوعی قابل مقایسه با لاستیک طبیعی است اما در برخی مفاهیم با یکدیگر تفاوت دارند. دمای سنتز لاستیک که منجر به ایجاد خواص کششی می شود، کاربردهای آن را نسبت به لاستیک طبیعی کمتر می کند. برخی از معایب استایرن بوتادین رابر به صورت بیان می شود:

  • طول عمر در مرحله شکست
  • قدرت توان پارگی در حالت بسیار داغ
  • انعطاف پذیری

 

با این اوصاف، در نگاه اول شاید به این نتیجه برسید که استفاده از لاستیک مصنوعی به هیچ عنوان مناسب نیست اما برخی از رزین ها و مواد افزودنی نظیر پرکننده ها و تثبیت کننده ها بطور موثر می توانند خواص فوق را بهبود بخشند؛ در نتیجه، منجر به تولید نوعی لاستیک مصنوعی شده که به لاستیک طبیعی ترجیح داده می شود. تمام خواص فوق که به عنوان معایب مطرح شدند پس از افزودنی های شیمیایی به بافت استایرن بوتادین رابر ، بهینه سازی شده و به عنوان مزایای ترکیب SBR معرفی می‌شوند. مقاومت در برابر سایش و پایداری در برابر اثرات تخریب کننده در حرارت بالا، نمونه هایی از این خواص می باشند.

 مزیت های استفاده از لاستیک مصنوعی

 دلایل زیادی وجود دارد که باعث می شود به صورت گسترده و تجاری از لاستیک مصنوعی یا SBR در کاربردهای مختلف استفاده شود. این مزیت ها به صورت زیر معرفی می شود:

  • گسترده بودن و در دسترس بودن
  • هزینه بسیار کمتر در مقایسه با سایر لاستیک های مصنوعی
  • توانایی پذیرش کننده در مقادیر بالا
  • خواص مکانیکی و الکتریکی بهینه سازی شده
  • قیمت پایدارتر در مقایسه لاستیک طبیعی

 

تماس با ما

آدرس : تهران اتوبان شهید همت غرب، میدان دریاچه، خیابان شهید جوزانی غربی،جنب شهرک شهید صیاد شیرازی، فاز 2،مجتمع تجاری خلیج فارس،طبقه اول،واحد 75

شماره ثابت : 46084205-021

شماره همراه : 09128186370

 ایمیل : این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید


تمام مطالب و تصاویر این وب سایت برای شرکت وایت شیمی محفوظ است

استفاده از تصاویر و مطالب این وب سایت با ذکر منبع بلامانع است