کائوچوی نیتریل
کائوچوی نیتریل تاریخچه : کوپلیمرهای اکریلو نیتریل- بوتادین ( NBR ) برای اولین بار در سال ۱۹۳۰ در آلمان ساخته شد ، ولی تولید انبوه آن در این کشور در سال 1934 انجام پذیرفت در […]
کائوچوی نیتریل
تاریخچه : کوپلیمرهای اکریلو نیتریل- بوتادین ( NBR ) برای اولین بار در سال ۱۹۳۰ در آلمان ساخته شد ، ولی تولید انبوه آن در این کشور در سال 1934 انجام پذیرفت
در ایالت متحده نیز در سال ۱۹۳۶ تحقیقات گسترده ای برای ساخت این پلیمر انجام پذیرفت و در ژانویه ۱۹۳۹ شرکت بی، اف، گودریچ کائوچوی نیتریل را با ظرفیت 250 پوند در سال و در سال ۱۹۴۰ شرکت گودیر کائوچوی نیتریل را تحت عنوان کمیگام تولید نموده و طی مدت کوتاهی تعدادشرکت های تولید کننده کائوچوی نیتریل به چهار عدد افزایش یافت.
به دلیل مقاومت شیمیایی در مقابل هیدروکربورهای آلیفاتیک میزان مصرف این کائوچو افزایش یافته و در سال 1983 تولید جهانیان به 115 هزار تن در سال بالغ گشته است. کائوچوی نیتریل توسط روش های پلیمریزاسیون امولسیونی تولید گشته و در سال ۱۹۷۳ انواع جدیدی از این پلیمرها توسط کاتالیزورهای زیگلرناتا تولید گردیده.
نسبت بوتادین به اکریلونیتریل تاثیر بسازیی بر خواص پلیمر ولکانیزه شده دارد و همین مسئله سبب شده است که کائوچوی نیتریل بر اساس میزان نیتریل تقسیم بندی گردد.
کائوچوهای دارای جرم مولکولی بالاتر داراری پایداری ابعادی بهتری طی پخت باز می باشند و میتوانند مقادیر بیشتری از پرکننده و نرم ساز را پذیرفته و میزان هوای حبث شده در آن ها نیز کمتر می باشد. ولی پلیمرهای داراری جرم مولکولی پایین تر فرآیند پذیری بهتری داشته و میزان حرارت تولید شده در آن ها حین فرآیندهایی نظیر اختلاط کم تر میباشد.
به طور کلی خواص مکانیکی مانند قدرت کششی و جهندگی پلیمرهای دارای جرم مولکولی بالاتر اندکی بیشتر می باشد. ولی همانطور که انتظار میرود میزان تورم آمیزه ی پخت شده و خواص آن در درجه حرارت های پایین تحت تاثیر وزن مولکولی پلیمر خام قرار نمیگیرد.
مشخصات اصلی NBR
مشخصات اصلی کائوچوی نیتریل عبارت اند از :
- مقاومت در مقابل روغن ، مواد سوختنی و گریس ها
2-فرآیند پذیری خوب
3-تنوع سیستم های پخت
4-مقاومت عالی در مقابل هوای داغ ( مدت های طولانی در ۹۰ درجه ، 4 روز در 120 درجه ، 3 روز در 150 درجه )
5-مانایی فشاری کم
6-مقاومت سایشی زیاد
7-نفوذ پذیری کم در مقابل گازها
8-انعطاف پذیری متوسط و خوب در درجه حرارت های پایین
9-مقاومت متوسط در مقابل اوزن ( البته به جز مخلوط های NBR/PVC )
10-چسبندگی متوسط
11-سازش پذیری با مواد ترمو پلاست قطبی ( به عنوان مثال PVC )
مقاومت کائوچوی نیتریل در مقابل روغن های مختلف توسط دو عامل مشخص میگردد اولین عامل میزان اکریلونیتریک موجود در کوپلیمر و دومین عامل طبیعت شیمیایی روغن و یا سوخت می باشد. عوامل دیگری که روی مقاومت در برابر روغن آمیزه ی پخش شده تاثیر میگذارد. نرم کننده ها ، پرکننده ها ، حالت پخت، میزان اتصال های عرضی درجه حرارت پلیمیریزاسیون و همگونی پلیمر میباشد.
انواع مختلف دوده
- کوره ای با مقاومت سایشی عالی- Super Abration Furnace
- کوره ای با اکستروژن سریع- Fast Fxtrusion Furnace
- کوره ای نیمه تقویتی- Semi Reinforcing Furnace
- کانالی با فرآیند پذیری آسان-Easy Processing Channel
- حرارتی متوسط-Medium Termal
آمیزه کاری
۱-گوگرد : کائوچوی نیتریل معمولا توسط گوگرد ولکانیزه می گردد ، ولی به دلیل پایین بودن میزان غیر اشباعیت در آن مقدار گوگرد مورد نیاز معمولا کمتر از مقداری ست که برای کائوچوی طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد. حدودا 1 تا 2 قسمت گوگرد برای پخت آن کافی می باشد. مگر در مواردی که لاستیک سختی مورد نیاز باشد. عموما با افزایش میزان اکریلونیتریل در این کائوچوهای دارای ویسکوزیته ی کمتر نیاز به مقدار بیشتری گوگرد دارند. ولی اشاره به این نکته نیز لازم میباشد که مقادیر اضافی گوگرد ، مقاومت در برابر پارگی و حرارت را کاهش می دهد.
۲-شتاب دهنده : دی کیومیل پراکسید ، پراکسید سرب ، و مخلوط ۲.۵ قسمت بیس ترشری بیوتیل پراکسی و ۲/۵ قسمت دی متیل هگزان محصولات مطلوب را تولید می کنند. کائوچوی نیتریل پخت شده با پراکسید دارای زمان مندی عالی ، درخشندگی و همچنین مانایی فشاری پایین ( به دلیل فقدان گوگرد) می باشد. و وجود سرب در آن سبب ایجاد لکه نقره ای و یا بدرنگی نمی گردد. فایده ی دیگر پراکسید ها این است که آن ها میتوانند با آلیاژی از پلیمرهای نیتریل و دیگر پلیمرهای غیر معمولی پخت گردند.
استفاده از سیستم های پخت منیزیم / کادمیم ، سبب بهبود مقاومت گرمایی می گردد و به این ترتیب کائوچوهای نیتریل حاصل از این سیستم ها ، دارای مقاومت گرمایی عالی در دمای 300 درجه فارنهایت می باشند.
برای ساخت قطعات لاستیکی که در تماس با روغن و در درجه حرارت 300 درجه فارنهایت قرار دارند، از آمیزه های ئخت شده با سیستم منیزیوم / کادمیم استفاده می شود. انعطاف پذیری در درجه حرارت های پایین و مقاومت در برابر روغن معمولا تخت تاثیر شتاب دهنده قرار نمیگرد ، ولی مقاومت تکانشی با کم شدن سرعت پخت افزایش می یابد. به همین دلیل استفاده از انواع مختلف شتاب دهنده ، در مواردی که مقاومت تکانشی مهم بوده دارای اهمیت فراوانی است معمولا برای افزایش مقاومت تکانشی ، استفاده از شتاب دهنده های کند و کنترل دقیق زمان و درجه حرارت در مدت ولکانیزاسیون لازم می باشد . همچنین به هنگام استفاده از شتاب دهنده های سریع به منظور کاهش زمان پخت ، باید مراقبت های زیادی را برای اجتناب از پخت زودرس در مدت اختلاط ، فرایند و انبارداری آمیزه صورت پذیرد.
۳-اکسید روی : حدودا ۵ قسمت اکسید روی برای فعال ساختن کائوچوی نیتریل لازم است اما استفاده از مقادیر بیشتر سبب بهبود بعضی از خواص میگردد.
۴-اسید چرب: اسید چرب یا صابون برای فعال ساختن کائوچوهای نیتریل لازم بوده و از آنجایی که بسیاری از این کائوچوها شامل اسید چرب می باشند برای حصول پخت بهینه میزان این اسید باید در نظر گرفته شود.
۵-پر کننده :استفاده از پر کننده ها سبب بهبود خواص کائوچوی نیتریل میگردد از میان تمام پرکننده ها دوده به دلیل افزایش قابل توجه در قدرت کششی بهتر میباشد.
آمیزه های مناسب جهت تولید محصولات از کائوچوی NBR
تعدادی از آمیزه های کائوچوی نیتریل ( دارای 40 % آکریلونیتریل ) درج شده است برای افزایش مقاومت سایشی ، از مقادیر نسبتا زیادی دوده کانالی با میزان فرآیند پذیری متوسط ( MPC ) استفاده شده و برای محصولات نرم ، از دوده حرارتی ( FT ) همراه با مقدار زیادی نرم کننده استفاده میگردد ، زیرا آمیزه ی بدون دوده ، دارای قدرت کششی پایینی می باشد.
محصولات پخت شده توسط تترامتیل تیورام دی سولفاید ( TMTD ) ، دارای مقاومت گرمایی بالایی بوده و استفاده از نرم کننده های قطبی مانند دی بیوتیل فتالات، جهندگی محصول را افزایش می دهد تمام محصولات به دست آمده ، در مقابل حلال ها – بجز استن ، بنزن و تتراکلرید کربن – مقاوم می باشند.پراکنش خوب پر کننده ها نیز برای به دست آوردن خواص فیزیکی بهینه مهم است معمولا گوگرد و اکسید روی قبل از شتاب دهنده ها اضافه می شوند.
پراکنش گوگرد در کائوچوی نیتریل به دلیل پایین بودن حلالیت آن مشکل تر از کائوچوی طبیعی می باشد. و پراکنش ضعیف آن منجر به گره دار شدن لاستیک پخت شده می گردد. اختلاط سریع دوده و یا گرم بودن بیش از حد کائوچو ، سبب میشود که پراکنش به خوبی صورت نگیرد ولی اگر مقدار اولیه ی دوده به آهستگی اضافه گشته و بخوبی در مخلوط پراکنده شوند ، مقادیر بعدی میتوانند به سرعت اضافه گردند. غالبا میزان پراکنش دوده توسط برش محصولات تازه غلتک شده ، مورد آزمایش قرار میگیرد. سطح تیره ، پراکنش ضعیف وسطح صاف و براق ، پراکنش کامل را نشان می دهد.
اساسا ، به دلیل مقاوم بودن کائوچوی نیتریل در برابر روغن ها ، سوخت های مایع و گریس ها ، کاربرد اصلی آن در ارتباط با این گونه مواد می باشد.
کاربردهای کائوچوی نیتریل در صنایع
البته در بسیاری از موارد محصولات ساخته شده از این کائوچو باید دارای خواص زیر نیز باشند:
1-خواص مکانیکی معین
2-انعطاف پذیری در درجه حرارت های پایین
3-مقاومت در برابر زمان مندی
اصولا هدف اصلی از ساخت محصولات لاستیکی ، به دست آوردن منحصرا خاصیت ویژه ای نبوده و هدف دستیابی به خواص و مشخصات مختلفی می باشد. بنابراین تا زمانی که محصول مورد آزمایش قرار نگرفته است ، نمی توان در مورد ویژگی ها آن به طور کامل اظهار نظر نمود.