ترجمه و خلاصه سازی متن: مهندس کاظم مقدمیان

مشاور آرتاویل تایر

بازیافت ترکیب روی از ضایعات تایر و تأثیر منفی اکسید روی بر محیط زیست چالش عمده در صنعت تایر بوده است. در این مطالعه اجزاء و ریز ساختار دوده بازیافتی از پیرولیز ضایعات تایرها مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد که در آن خاکستر 20 درصد و عنصر اکسید روی 6.1 درصد ، و ترکیب اصلی روی بصورت سولفید روی (ZnS) است.

سولفید روی (ZnS) و اکسید روی (ZnO) می تواند کائوچوی برمو بوتیل (BIIR) را به صورت عرضی پیوند دهد که اثر اتصال عرضی در حضور دوده N660 موثرتر می شود. برومو بوتیل را می توان در غیاب سایر افزودنی ها با دوده بازیافتی پیوند داده و تقویت کرد.

کامپوزیت های برومو بوتیل و دوده بازیافتی رفتار پخت و خواص مکانیکی مشابهی با کامپوزیت های برومو بوتیل پر شده با دوده N660 داشته و توسط اکسید روی پخت می شوند. بنابراین دوده بازیافتی می تواند جایگزین دوده N660 تجاری و اکسید روی در برومو بوتیل (BIIR) شود و این جایگزینی استفاده موثر از دوده و ترکیب روی در دوده بازیافتی از تایرهای ضایعاتی را محقق می کند و توسعه پایدار تایر را ارتقا می دهد.

با توسعه سریع صنعت حمل و نقل تقاضا برای تایر در حال افزایش است که منجر به ایجاد مقدار زیادی ضایعات از آنها می شود و اگر برای این تعداد تایر ضایعاتی راه حلی مناسب پیدا نشود برای محیط زیست مخاطراتی جدی خواهند بود. بنابراین نحوه برخورد با تایرهای ضایعاتی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر روشهای بازیافت تایرهای ضایعاتی عمدتاً شامل روکش نمودن بازیافت انرژی تجزیه در اثر حرارت و بازیافت مواد است پیرولیز به عنوان یکی از روش های کارآمد و سازگار با محیط زیست برای بازیافت تایرهای ضایعاتی در نظر گرفته می شود. دوده بازیافتی (rCB) یک محصول جامد از پیرولیز تایرهای ضایعاتی است که 30 تا 50 درصد از کل محصول پیرولیز را تشکیل میدهد. و عمدتا از دوده سیلیس، ترکیبات روی سولفید و سایر مواد آلی و معدنی تشکیل شده است.

از نظر فنی استفاده از دوده بازیافتی برای جایگزینی دوده تجاری امکان پذیر است و میتواند انتشار دی اکسید کربن را تا 80 درصد کاهش دهد. با این حال محتوای خاکستر بالای آن معمولاً بر خواص تقویتی این نوع دوده زمانی که بعنوان پرکننده در لاستیک طبیعی و لاستیک استایرن بوتادین استفاده شود تأثیر گذار است.

بنابراین روشهای زیادی برای کاهش محتوای خاکستر در دوده بازیافتی ایجاد شده است. هیدروکلریک اسید – هیدروفلوریک اسید فلئوسیلیک اسید و هيدروفلئوریک اسید Fe3 اکسیداسیون فلوتاسیون و روشهای عملیات حرارتی با نمک مذاب برای کاهش موثر محتوای خاکستر دوده بازیافتی استفاده شده اند. با این حال روشهای بالا فقط بر نحوه استفاده از جزء دوده در دوده بازیافتی (rCB) تمرکز دارند و نحوه استفاده از ترکیبات روی را در دوده بازیافتی شامل نمیشوند.

در تایرها اکسید روی (ZnO) یک فعال کننده مهم پخت است و 1 تا 2 از وزن قابل قبول روی در دستورالعملهای سازمان بهداشت جهانی برای آب آشامیدنی 3 میلی گرم در لیتر است و حداکثر مقدار روی توصیه شده در قانون آب پاک اروپا (EPA) 5 میلی گرم و همینطور در جدول معیارهای سلامت انسان مقدار آن 7.4 کل تایر را تشکیل می دهد انتشار اکسید روی از تایرها به محیط زیست تهدیدی برای محیط زیست و سلامت انسان است. برای حفظ سلامت انسان حداکثر مقدار میلی گرم در لیتر ذکر شده است.

بنابراین چگونگی کاهش مقدار بارگذاری اکسید روی (ZnO) در تایرها و بازیافت ترکیبات روی از تایرهای ضایعاتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

سان (Sun) با افزودن نقاط کربن خام در کامپوزیتهای لاستیک طبیعی ٫ سیلیس بارگذاری اکسید روی (ZnO) را حداقل تا 40 درصد کاهش داد.

کارلی (Carli) از روان کننده های ارگانیک برای جایگزینی اکسید روی در لاستیک آج استفاده کرد. افزایش روی به خاک رس با موفقیت در ترکیبات لاستیکی برای کاهش بارگذاری مقدار اکسید روی بکار رفت. لی (Li) اکسید روی را از تایرهای ضایعاتی با استفاده از اسید نیتریک بازیافت کرد.

شن (Shen) دریافت که سولفید روی (ZnS) در دوده بازیافتی می تواند نقش مهمی در جذب Hgo داشته باشد.

ژو (Zhou با کاربرد پیوند ارگانیک گوگرد و سولفید روی در دوده بازیافتی برای احیای توده جرمی مواد ناپایدار کم اکسیده استفاده کرد.

جونز (Jones دریافت که اکسید روی و سولفید روی در دوده بازیافتی می توانند کاتالیزور فعالسازی دوده بازیافتی در گاز کربنیک (CO2) شوند. کائوچوی برومو بوتيل (BIIR) دارای نفوذپذیری کم هوا و واکنش پذیری بالایی است و اغلب برای تولید لایه داخلی تایرها و محصولات ضربه گیر استفاده می شود.

به منظور بهبود ایمنی تایرها آسترهای داخلی خود ترمیم شونده و قابل بازیافت بر اساس برموبيوتيل توسعه یافته است. گوگرد فنولیک رزین فعال و اکسید روی از عوامل اصلی پخت بروموبیوتیل هستند. اکسید روی همچنین یک عامل هم افزایی ضروری گوگرد برای کاهش برگشت پذیری پخت و بهبود مقاومت در برابر پیری برموبیوتیل است. جاسنا (Jasna) دریافت که مقدار کمی از سولفید روی (ZnS) می تواند حداکثر گشتاور پخت استحکام کششی و مدول كائوچوی استایرن بوتادین کلره شده را افزایش دهد زیرا سولفید روی با کائوچوی استایرن بوتادین کلره شده می تواند واکنش بدهد.

ترکیبات روی اجزای اصلی خاکستر در دوده بازیافتی هستند در این مطالعه نحوه استفاده بهینه از ماده سولفید روی در دوده بازیافتی و زمانیکه برای جایگزینی دوده N660 تجاری بکار میرود مورد مطالعه و دقت قرار گرفت. همچنین ساختار و ترکیبات شیمیایی دوده بازیافتی تجزیه و تحلیل شده و تأثیر سولفید روی بر واکنش پخت بروموبيوتيل مورد مطالعه قرار گرفت در کائوچوی برومو بیوتیل دوده تجاری N660 و اکسید روی با دوده بازیافتی جایگزین شدند و روشی کارآمد و ساده برای تحقق بخشیدن به استفاده از اجزای روی در دوده بازیافتی از تایرهای ضایعاتی ارائه شد که میتواند توسعه پایدار تایرها را ارتقا دهد.

جزییات بخش ها

مواد

بروموبيوتيل 2828، مونى ويسكوزيته 4.0 32.0 محتوای برم 2.00 درصد شرکت پتروشیمی شاندونگ جینگبو، دوده N660 توسط شرکت کابوت دوده بازیافتی (rCB) با استفاده از کوره پیرولیز تایر ضایعاتی آزمایشی در دانشگاه ژجیانگ تولید شده که ویژگیها و جزئیات آن در مطلب ارائه شده است. مساحت کل سطح BET برای دوده N660 و دوده بازیافتی (rCB) به ترتیب 40 و 99 m3٫g بود. سولفید روی (ZnS) با خلوص 99 درصد توسط شرکت آداماس روغن پارافین اکسید روی اسید استئاریک گوگرد و شتاب دهنده هم 2،2 – دی بنزوتيازول دی سولفید (DM) بودند.

توزیع ، اندازه ذرات و درجه حرارت شیشه ای شدن (TGA) دوده N660 و دوده بازیافتی (rCB) یکی از عوامل اصلی موثر بر خواص تقویتی پرکننده ها در کائوچوها، اندازه ذرات هستند. به طور کلی اندازه ذرات کوچکتر پرکننده خواص تقویتی بهتری می دهد. شکل (1(a) منحنی های توزیع اندازه ذرات دوده N660 و دوده بازیافتی را نشان می دهد. توزیع اندازه ذرات دوده بازیافتی بسیار گسترده تر از دوده N660 بود و اندازه ذرات N660 نسبتا کوچکتر هستند. همانطور که در 2.1 نشان داده شده است، سطح كل BET دوده N660 و دوده بازیافتی (rCB) به ترتیب 40 و 99 m3٫g بود و دوده بازیافتی بالاتر بود.

نتیجه گیری

در مقایسه با دوده N660 تجاری دوده بازیافتی دارای محتوای روی و گوگرد بالاتر اندازه ذرات بزرگتر و گسترش توزیع اندازه ذرات بود. محتوای عنصر روی 6.1 درصد بود و سولفید روی ترکیب اصلی از ترکیبات روی در دوده بازیافت شده بود. سولفید روی میتواند نقش مشابهی با اکسید روی در ایجاد اتصالات عرضی در ترکیب بروموبيوتيل و دوده N660 داشته باشد. ترکیبات روی در دوده بازیافتی و به ویژه سولفید روی نقش کلیدی را برای ایجاد اتصالات عرضی در بروموبيوتیل ایفا می کنند.

کامپوزیت دوده بازیافتی و بروموبوتیل با نسبت به ترتیب 60 به 100 قسمتی و بدون اکسید روی دارای حداکثر گشتاور پخت بالاتر و چگالی اتصالات عرضی بالاتر و بهتر بود.

لینک مطلب اصلی 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266353824004494