پرکننده ها یا فیلرها به طور گسترده در صنعت لاستیک برای کاربردهای زیادی مانند مهروموم روغن قطعات خودرو و همچنین در محصولات بزرگ مانند لاستیک نوار و شیلنگهای لاستیکی استفاده میشود. کربنات کلسیم رسوبی برین (CaCO3) یکی از پودرهای سنتزی مهم است که به طور گسترده ای به عنوان پرکننده به منظور کاهش هزینه در صنعت لاستیک استفاده میشود. هدف از این مطالعه بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی کامپاند لاستیکی NR٫SBR با پودر CaCO3 است. در این مطالعه تأثیر کربنات کلسیم رسوبی برین بر رفتار پخت کامپاند NR SBR تقویت شده با دوده مورد بررسی قرار گرفت و به منظور مقایسه کامپاند دارای کربنات کلسیم رسوبی برین و کامپاند فاقد کربنات کلسیم رسوبی برین با استفاده از سامانه پخت گوگردی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن کربنات کلسیم رسوبی برین باعث افزایش سختی استحکام کششی و درصد از دیاد طولی و دانسیته شده و از طرفی سبب کاهش مقاومت خستگی و مقاومت سایشی می گردد.
کلمات کلیدی آمیزه NR SBR کربنات کلسیم رسوبی برین خواص فیزیکی و مکانیکی
نوع مقاله: پژوهشی محمد جواد سفیدایی، لعیا مردانه شالقونی مدیر عامل شرکت شیمی معدنی همدان همدان ایران کارشناس مطالعات فناوری مرکز تحقیقات صنایع لاستیک ایران، تهران، ایران
مقدمه
در طی سالهای گذشته نخستین کائوچوی مصرفی در جهان لاستیک طبیعی بوده است. لاستیک طبیعی در صنعت تایر از اهمیت فنی فوق العاده ای برخوردار است. SMR اولین و مهمترین گونه کائوچوی طبیعی متعلق به گروه کانوچوهای ویژه تکنیکالی (TSR) است که در حال حاضر نیز از آن استفاده میکنند. ویژگی بی همتا لاستیک طبیعی از قبیل مقاومت کششی خوب مقاومت سایشی عالی و گرمازایی کم حین کار با قطعه جایگزینی آن را با لاستیکهای مصنوعی دشوار کرده است.
اولین تولید تجاری SBR نیز توسط میلادی پاک و جانکر در سال ۱۹۳۹ انجام شد. کائوچوی SBR پر مصرف ترین کائوچوی مصنوعی در جهان است. این کائوچو در مقایسه با کائوچوی طبیعی NR از مقاومت سایشی و مقاومت فرسایشی خوبی برخوردار است. SBR را میتوان پس از افزودن محافظت کننده ها با کائوچوی طبیعی ممزوج و به نحو گسترده ای در تایر خودرو استفاده کرد.
از جمله خواص SBR عبارت اند از مقاومت خوب در برابر خستگی دینامیکی و نیز مقاومت خوب فرسودگی و حرارتی است. از سوی دیگر مقاومت محصولات ساخته شده از این الاستومر در برابر تخریب ازونی و عوامل جوی خوب نیست از این الاستومر به همراه الاستومر پلی بوتادی ان یا الاستومر طبیعی استفاده میشود [۳] بیش از ۹۰ درصد کل تولید SBR در آمیزه های تایر مصرف میشود. SBR در تولید آمیزه هایی از قبیل زیره کفش و تسمه نقاله ها که الزام مقاومت سایشی بالا را دارند، بکار می رود.
آلیاژهای NR با SBR به جهت پایین بودن دمای تبدیل شیشه ای SBR از چندین جهت ویژگیهای آمیزه های بدست آمده را بهبود میبخشد. آمیزه های ولکانیزه شده این آلیاژها دارای مقاومت سایشی بالا، انعطاف پذیری خوب در دمای پایین و همچنین جهندگی بالایی هستند. با افزایش درصد الاستومر SBR در آلیاژهای آن با NR مقاومت غلتشی تایر ساخته شده از این آمیزه کاهش مییابد. این مسئله از جهت تاثیری که میتواند بر کاهش مصرف سوخت اتومبیل ها داشته باشد یک مزیت محسوب می شود.
همانطور که میدانیم، ذرات کربنات کلسیم رسوبی برین به طور گسترده ای به عنوان پرکننده یا فیلر در مواد پلیمری با هدف اصلی ًکاهش هزینه ها استفاده می شود. با این حال اخیرًا مطالعات نشان داده است که ترکیب ذرات کربنات کلسیم می تواند منجر به مقاومت ضربه ای بالاتر همراه با مدول الاستیک بالاتر شود.
در این پژوهش آمیزه های NR٫SBR که در رویه تایر هم کاربرد دارد همراه با تقویت کننده دوده و پرکننده کربنات کلسیم رسوبی برین که تولید شرکت شیمی معدنی همدان به عنوان یکی از بزرگترین تولید کنندگان کلسیم کربنات در ایران و تنها تولید کننده کربنات کلسیم رسوبی در ایران و در منطقه غرب آسیا با نام تجاری برین است. تهیه شده و خواص فیزیکی و مکانیکی آن در دو حالت فاقد کربنات کلسیم رسوبی برین و دارای کربنات کلسیم رسوبی برین مورد بررسی قرار گرفته است.لازم به ذکر است که با توجه به تعدد گریدهای کربنات کلسیم تولید شده توسط شرکت شیمی معدنی همدان در اینجا به دو کرید کربنات کلسیم با شماره های برین ۱۵۲ و برین ۹۰۲۵ بسنده کرده ایم.
بخش تجربی
فرمولاسیون آمیزه های تهیه شده در جدول ۱ گزارش شده است. کائوچوی مورد استفاده SMR ۲۰ و SBR است. همپنین از کربنات کلسیم رسوبی برین به عنوان فیلر تقویت کننده و دوده نوع ۵۵۰ جهت رنگ مشکی آمیزه استفاده شد. برای تهیه آمیزه های لاستیکی از آسیاب دو غلطکی استفاده شد. دمای اختلاط تا ۷۰ قرار داده شد و فرایند کامپاندینگ تحت بازه زمانی ۲۵-۳۰ دقیقه انجام شد.
ارزیابی پخت توسط دستگاه رئومتری MDR مدل HIWA ۹۰۰ انجام شد. بر اساس داده های رئومتری دما و زمان پخت آمیزه ها تعیین گردید و پخت آمیزه های تهیه شده توسط عملیات پرس فشاری توسط پرس ۵۰ تن در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد و در زمان ۲۰ دقیقه انجام شد. برای اندازه گیری استحکام کششی از دستگاه کشش Testometric کشور انگلستان و برای تست سختی از دستگاه سختی سنج استفاده شد. آزمونهای استحکام کششی و سختی به ترتیب بر اساس استانداردهای ASTM 412 و ASTM D2240 انجام گرفت.
نتایج و بحث
جهت بررسی خواص آمیزه های تهیه شده، مشخصات خواص آمیزه های تهیه شده در جدول ۲ نشان داده شده است. همانطور که در جدول نیز نشان داده شده است. آمیزه دارای کربنات کلسیم رسوبی برین سختی بالاتر، استحکام کششی درصد ازدیاد طولی و دانسیته بالاتری دارد. در حالی که آمیزه دارای کربنات کلسیم رسوبی برین دارای مقاومت سایشی و مقاومت خستگی و مقاومت پارگی بالاتری است.
نتیجه گیری: در این پژوهش اثر پودر سنتزی کربنات کلسیم رسوبی برین بر روی خواص فیزیکی – مکانیکی لاستیک NR٫SBR با تقویت کننده دوده بررسی گردید.
لازم به یادآوری است که پرکننده هایی مانند کربنات کلسیم رسویی برین روی ویژگیهای پخت اثر ناچیزی داشته یا فاقد اثر هستند ۱۳۱ همچنین همانطور که در جدول ۲ مشاهده می گردد. اثر کربنات کلسیم رسوبی برین بر جهندگی نیز ناچیز است.
دمای پخت ۱۵۰ درجه سانتی گراد و زمان پخت ۲۰ دقیقه است.
آمیزه ها به دو دسته دارای CaCO3 و فاقد CaCO3 تقسیم شده و خواص آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد آمیزه های تقویت شده با دوده که دارای پرکننده CaCO3 هستند. افزایش استحکام کششی درصد ازدیاد طولی در نقطه پارگی سختی و دانسیته در آنها مشاهده می شود.
