لاستیک از چه ساخته شده است؟ لاتکس طبیعی، پلیمرهای مصنوعی و مواد افزودنی

دو ورقه لاستیکی می توانند روی یک پالت قرار بگیرند که به نظر یکسان به نظر می رسند - ضخامت یکسان، همان سطح سیاه - اما یکی پنج تابستان در فضای باز زنده می ماند در حالی که دیگری در یک فصل ترک می خورد. تفاوت هرگز در کلمه "لاستیک" روی برچسب نیست. این چیزی است که لاستیک در واقع از آن ساخته شده است.

به طور خلاصه، هر لاستیک به عنوان زنجیره های پلیمری بلند شروع می شود. لاستیک طبیعی از پلی ایزوپرن استخراج شده از درختان لاستیک به عنوان لاتکس مایع استفاده می کند. لاستیک مصنوعی از زنجیره هایی استفاده می کند که از مونومرهای مبتنی بر نفت مانند بوتادین و استایرن ساخته شده اند. هیچکدام به تنهایی کار نمی کند: هر دو با عوامل پخت، پرکننده ها، روغن ها و محافظ ها مخلوط می شوند، سپس با حرارت ولکانیزه می شوند تا زنجیره ها در یک شبکه الاستیک قفل شوند.

پاسخ کوتاه: زنجیره های پلیمری به علاوه فرمول ترکیبی

مهندسان لاستیک را الاستومر می نامند: پلیمری که تحت بار کشیده می شود و وقتی آزاد می شود به عقب برمی گردد. یک پلیمر یک مولکول غول پیکر است که از هزاران واحد تکراری ساخته شده است که سرتاسر به یک زنجیره متصل شده اند - بلوک ساختمانی لاستیک طبیعی ایزوپرن (C5H8) است. با این حال، پلیمر خام به تنهایی در تابستان چسبنده، در زمستان سفت و در زیر بار ضعیف است. به همین دلیل است که لاستیک واقعی همیشه یک ترکیب است، دستوری که در آن پلیمر فقط نیم تا دو سوم وزن را تشکیل می دهد. مواد باقی مانده به پنج خانواده تقسیم می شوند:

1. پلیمر پایه - پلی ایزوپرن طبیعی یا یک الاستومر مصنوعی که ویژگی اصلی محصول را تعیین می کند.
2. سیستم پخت - گوگرد یا پراکسیدها، که در طول ولکانیزاسیون، اتصالات عرضی ایجاد می کنند.
3. پرکننده ها - کربن سیاه، سیلیس، خاک رس یا گچ که استحکام و هزینه کنترل را افزایش می دهند.
4. روغن‌ها و نرم‌کننده‌ها را فرآوری کنید، که مواد را برای مخلوط کردن صاف و کلندری نرم می‌کنند.
5. محافظ ها: آنتی اکسیدان ها، آنتی اوزون ها و موم هایی که حرارت، ازن و هوازدگی را کند می کنند.

لاستیک طبیعی: پلی ایزوپرن از درخت لاتکس

لاستیک طبیعی از Hevea brasiliensis، درخت لاستیک می آید. کارگران یک مارپیچ نازک را در پوست می‌برند و درخت از لاتکس خون می‌ریزد - مایعی شیری رنگ که تقریباً 30 تا 35 درصد محتوای آن هیدروکربن لاستیکی معلق در آب است که اغلب با آمونیاک تثبیت می‌شود تا در فنجان منعقد نشود. پلیمر داخل سیس-1،4-پلی‌سوپرن است و هندسه منظم و فنری آن خاصیت ارتجاعی استثنایی لاستیک طبیعی را توضیح می‌دهد: وقتی کشیده می‌شود، زنجیره‌ها در یک راستا قرار می‌گیرند و متبلور می‌شوند، به همین دلیل است که حتی لاستیک طبیعی پر نشده نیز می‌تواند به استحکام کششی نزدیک به 25 مگاپاسکال برسد.

برای پردازش آن، لاتکس با اسید فرمیک منعقد می شود، سپس نورد می شود و در ورقه دودی آجدار خشک می شود یا برای حمل و نقل به صورت بلوک فشرده می شود. یک درخت تنها چند کیلوگرم لاستیک خشک در سال تولید می کند که لاستیک طبیعی را به عنوان یک کالای کشاورزی نگه می دارد که قیمت آن با برداشت محصول و مسیرهای حمل و نقل در نوسان است.

ورق لاستیکی طبیعی برای آب بندی و جذب ضربه پس از توضیح نحوه پردازش لاتکس به صفحات، این ورق لاستیکی طبیعی یک مثال مرتبط است: خاصیت ارتجاعی بالا، مقاومت در برابر پارگی و عملکرد پایدار برای آب بندی، ضد لغزش و استفاده از آستر بین -50 تا 70 درجه سانتیگراد ارائه می دهد. مشاهده محصول →

ضعف شیمیایی آن در همان پیوند دوگانه ای قرار دارد که به آن بهار می دهد: ازن، اشعه ماوراء بنفش و روغن های هیدروکربنی به راحتی به آن محل حمله می کنند، بنابراین لاستیک طبیعی تصفیه نشده در فضای باز ترک می خورد و سوخت متورم می شود. اینها دلایل اصلی افزودن مواد محافظ یا تغییر به جایگزین های مصنوعی هستند.

لاستیک مصنوعی: پلیمرهای ساخته شده از نفت

لاستیک های مصنوعی از پلیمریزاسیون مونومرهای حاصل از نفت خام و گاز طبیعی ساخته می شوند. آنها اکنون تقریباً دو سوم مصرف جهانی لاستیک را به خود اختصاص می دهند، زیرا هر دستور غذا را می توان در برابر تهدید خاصی تنظیم کرد - روغن، گرما، ازن، سایش یا شعله. مونومرهای روی برچسب عملکرد را پیش بینی می کنند:

نیتریل (NBR) نشان می دهد که چگونه مونومرها مستقیماً به خواص تبدیل می شوند: افزایش محتوای اکریلونیتریل از حدود 18 به 45 درصد به طور پیوسته مقاومت روغن را بهبود می بخشد در حالی که انعطاف پذیری در دمای پایین را از بین می برد. خریدارانی که از این جزئیات صرف نظر می کنند، در نهایت با مهر و موم هایی مواجه می شوند که در همان مایعی که خریداری شده اند متورم می شوند.

ورق لاستیکی NBR با مقاومت روغن قابل تنظیم پس از بحث در مورد محتوای اکریلونیتریل و تورم روغن، این ورق لاستیکی نیتریل انتخاب ماده را نشان می دهد: برای کاربردهای آب بندی در معرض روغن مناسب است، جایی که مقاومت سیال بیش از انعطاف پذیری در دمای پایین یا استقامت ازن اهمیت دارد. مشاهده محصول →

EPDM معامله مخالف انجام می دهد. ستون فقرات اشباع شده آن از ازن، نور خورشید و آب دور می‌شود - از این رو به واشرهای فضای باز و سقف چسبیده است - اما همین ترکیب شیمیایی تقریباً هیچ مقاومتی در برابر روغن‌های هیدروکربنی به آن نمی‌دهد.

ورق لاستیکی EPDM برای آب بندی در فضای باز درست پس از یادداشت مربوط به ستون فقرات اشباع EPDM مقاوم در برابر ازن، نور خورشید و آب، این ورق با واشرهای فضای باز، سقف و عایق، با محدوده کاری -40 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد، اگرچه مقاومت روغن محدودی دارد، مناسب است. مشاهده محصول →

چه چیز دیگری به یک ترکیب لاستیکی می رود

فرمول ها بر حسب phr - قسمت در هر صد لاستیک وزنی دوز می شوند. یک ترکیب سیاه معمولی تقریباً به صورت زیر خوانده می شود:

• گوگرد، 1-3 phr: متقابل. خیلی کم لاستیک ضعیف را به جا می‌گذارد، در حالی که بیشتر آن را به آبنیت سخت تبدیل می‌کند.
• شتاب‌دهنده‌ها، کمتر از ۲ ساعت: مواد شیمیایی که باعث می‌شوند گوگرد در دمای پایین‌تر به سرعت درمان شود.
• اکسید روی، 3-5 phr، به علاوه اسید استئاریک، 1-2 phr: فعال کننده هایی که به شتاب دهنده ها اجازه کار می دهند.
• کربن سیاه، 20-50 phr: دلیل سیاه بودن بیشتر لاستیک های صنعتی و پرکننده ای است که می تواند استحکام کششی و عمر سایش را دو برابر کند.
• خاک رس یا گچ: پرکننده های کم هزینه که سختی و قیمت را در قطعات غیر بحرانی تنظیم می کنند.
• روغن‌های فرآوری شده، 5-20 phr: مخلوط را برای آسیاب و کلندری نرم کنید.
• آنتی اکسیدان ها، آنتی اوزونانت ها و موم ها، 1 تا 5 ساعت ترکیبی: پیری آهسته و ترک خوردگی ازن.

هر خطی را حرکت دهید و محصول با آن حرکت می کند: موم اضافه کنید و ورق در برابر ازن مقاومت می کند. تعویض کربن سیاه با سیلیس و افزایش قدرت پارگی همراه با قیمت. افزایش گوگرد و سختی در مقیاس Shore A افزایش می یابد. به همین دلیل است که دو ورق با مشخصات ضخامت یکسان نمی توانند هیچ رفتار مشابهی نداشته باشند.

ولکانیزاسیون: مرحله ای که زنجیرها را با هم قفل می کند

لاستیک بدون ولکانیز مجموعه ای از زنجیرهای مستقل است که از کنار هم می لغزند - چسبنده، ضعیف و بی شکل در یک روز گرم. در سال 1839، چارلز گودیر دریافت که گرم کردن لاستیک با گوگرد آن را به طور دائم تغییر می دهد: اتم های گوگرد زنجیره های همسایه را در پیوندهای دوگانه واکنشی خود پل می کنند و هزاران رشته شل را به یک شبکه جوش می دهند.

پیوندهای قرمز رنگ در نمودار همان پل های گوگردی هستند - همان واکنشی که در داخل هر دستگاه ولکانیزاسیون انجام می شود. اعداد عملی هستند، نه فولکلور: پخت پرس معمولاً در دمای 140-180 درجه سانتیگراد برای چند دقیقه تا یک ساعت بسته به ضخامت قطعه کار می کند و چگالی اتصال عرضی سختی نهایی را تعیین می کند. سیلیکون و برخی از گریدهای EPDM گوگرد را حذف می‌کنند و به جای آن با پراکسیدها یا خطوط هوای گرم مایکروویو پخت می‌شوند، به همین دلیل است که ورق سیلیکون در دمایی که باعث تخریب لاستیک پخت‌شده با گوگرد می‌شود، انعطاف‌پذیر می‌ماند.

چگونه پلیمر خام به یک ورق، حصیر یا کمربند تبدیل می شود؟

دستور غذا فقط از طریق ماشین آلات به یک محصول تبدیل می شود، و توالی آن چه یک تشک گاوی باشد یا یک تسمه نقاله یکسان است:

1. اختلاط – همزن‌های داخلی (بانبری)، خمیر کن‌ها یا آسیاب‌های دو رول باز پلیمر را برش داده و پرکننده‌ها، روغن‌ها و مواد شیمیایی را پراکنده می‌کنند. اختلاط دما و انرژی تعیین می کند که ترکیب چقدر یکنواخت باشد.
2. شکل دهی - کلندرینگ ترکیب را به ورق پیوسته تبدیل می کند، اکسترودرها پروفیل ها را تشکیل می دهند و قطعات قالب را تحت فشار و گرما فشار می دهند.
3. ولکانیزاسیون - پرس ها، اتوکلاوها، درام های Rotocure یا خطوط مایکروویو در خواص کشسانی نهایی قفل می شوند.

مراحل به یکدیگر تغذیه می‌کنند: یک پرکننده ضعیف هرگز در کلندر بهبود نمی‌یابد، و یک شکاف رول ناهموار پس از پخت مجدداً به عنوان تغییر ضخامت ظاهر می‌شود. به همین دلیل است که پردازنده‌ها اختلاط، شکل‌دهی و پخت را به‌عنوان یک زنجیره پیوسته در نظر می‌گیرند، و راهنمای ما برای انتخاب میکسرهای لاستیکی، کلندرها و پرس‌ها این منطق انتخاب را مرحله به مرحله طی می‌کند.

بنابراین، لاستیک از چه چیزی ساخته شده است؟ یک پلیمر - زنجیره‌های ایزوپرن طبیعی از لاتکس درختی یا زنجیره‌های مصنوعی از نفت - به‌علاوه یک فرمول دوزدار از مواد درمانی، پرکننده‌ها، روغن‌ها و محافظ‌ها، که با ولکانیزاسیون در یک شبکه الاستیک جوش داده می‌شوند. پلیمر را با قرار گرفتن در معرض آن مطابقت دهید: NBR برای روغن، EPDM برای خورشید و آب و هوا، لاستیک طبیعی یا SBR برای ساییدگی و هزینه، سیلیکون برای دمای شدید.

اگر ورق‌ها، تشک‌ها یا تسمه‌ها را تهیه می‌کنید، برگه داده ترکیبی را بخواهید - نوع پلیمر، سختی Shore A، استحکام کششی، ازدیاد طول - زیرا این ارقام، نه کلمه "لاستیک"، پیش‌بینی می‌کنند که چگونه یک قطعه در برنامه شما کهنه می‌شود. به عنوان تولید کننده تجهیزات پردازش لاستیک و محصولات لاستیکی نهایی، ما در هر نقطه از آن زنجیره کار می کنیم. ببینید که چگونه ترکیبات به برنامه های واقعی در راه حل های محصولات لاستیکی ما نقشه می دهند.