بخشی از مقاله
چکیده
آمیزه های ولکانیده بر پایهی SBR/NBR با ترکیبدرصد 50/50 حاوی 10Phr، 5، 0 نانورس اصلاح شده - Cloisite30B - با هدف بررسی اثر نانورس بر خواص مکانیکی و ریز ساختار نانوکامپوزیتهای SBR/NBR/Organoclay در یک سامانه پخت گوگردی، به روش اختلاط مذاب در مخلوط کن داخلی تهیه شد. ساختار نانوکامپوزیت و چگونگی پراکنش نانولایهها و خواص رئولوژیکی به ترتیب با استفاده از پراش پرتو - XRD - X و طیف سنجی رئومتر مکانیکی مذاب - RMS - مطالعه شد.
نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو X حاکی از افزایش فاصلهی بین لایهای صفحات سیلیکاتی موجود در فاز لاستیکی در آمیزههای تهیه شده، در مقایسه با پودر خاک رس است. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش ترکیب درصد نانو خاکرس در آمیزه نانو کامپوزیتی، مدول ذخیره و گرانروی مختلط به دلیل برهمکنش بین نانورس و ماتریس لاستیکی افزایش یافته است.
این نتایج در توافق با مقاومت کششی در مقیاس ماکروسکوپی نمونهها است، همچنین بررسی کرنش در شکست نمونهها نشان میدهد که با افزایش میزان نانورس در آمیزه ها، کرنش در شکست نیز افزایش مییابد که این میتواند به دلیل سرخوردن لایههای نانورس بر روی یکدیگر و خاصیت نرم کنندگی اصلاح کنندههای موجود در نانورس باشد.
-1 مقدمه
لاستیک استایرنبوتادین - SBR - ، مهمترین نوع لاستیک سنتزی است که حجم تولید جهانی آن حدود %60 کل تولید لاستیکهای سنتزی میباشد که صنعت تایر سازی بزرگترین مصرفکننده آن است . - Mittal 2009, 992 - از جمله خواص این لاستیک میتوان به مانایی فشاری و مقاومت سایشی خوب، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و روغنهای قطبی و مقاومت عالی در برابر عوامل جوی اشاره کرد
این لاستیک افزون بر صنعت تایر، بهدلیل مقاومت سایشی زیاد، در آمیزههای زیره کفش و تسمهنقالهها کاربرد دارد
لاستیک اکریلونیتریلبوتادین - NBR - که به لاستیکهای نیتریل معروفاند جزء لاستیکهای با کاربرد ویژه محسوب میشوند . آنها با بیشتر از 50 سالی که از عمر تجاریشان میگذرد،اساساً به واسطه ی مقاومتشان در مقابل سوختهای مایعی مانند نفت و دیگر هیدروکربنها، به عنوان مقاوم در برابر حرارت خیلی خوب شناخته میشوند
اگر چه لاستیکهای دیگری با مقاومت روغنی بهتر، مقاومت در دماهای بالاتر و خواص بهتر در دماهای پایین وجود دارند، لاستیک نیتریل اولین لاستیکی است که برای کاربرد در این نواحی مناسب میباشد، چرا که دارای خواص دیگری همچون فرآیندپذیری آسان و قیمت مناسب در مقایسه با دیگر مواد میباشد
از طرف دیگر، دوده در صنعت لاستیک یک پرکننده تقویتکننده مؤثر و شناختهشده برای قطعات لاستیکی است، اما از آن جا که جهت بهبود خواص نیاز به مقادیر زیاد دوده - 40-50Phr - می باشد و افزودن آن علاوه بر افزایش در وزن منجر به ایجاد رنگ سیاه در محصول میشود، در دو دههی گذشته، توجه پژوهشگران به سمت سایر عوامل تقویتکننده به عنوان جایگزین دوده جلب شده است. نسبت منظر زیاد نانورسها سبب گردیده که استفاده از مقادیر بسیار کم از این مواد - کمتر از 5 درصد وزنی - علاوه بر کاهش وزن و در نتیجه کاهش مصرف انرژی باعث بهبود قابلتوجه خواص مکانیکی در مقایسه با میکروکامپوزیتهای متداول گردد .
یک روش جهت بهبود سازگاری در آلیاژ پلیمرها، عبارت است از ایجاد پیوند عرضی بین مولکولهای اجزاء تشکیل دهنده آلیاژ. این روش در مورد آلیاژ دو پلیمر با رفتار پلاستیک، کاربرد چندانی ندارد، زیرا پلاستیکها عمدتاً موادی شکننده هستند و با ایجاد پیوند عرضی مابین مولکولها، شکنندگی در کل ماده، تشدید شده و از کارایی ماده حاصل میکاهد، از طرف دیگر الاستومرها، موادی هستند که در شکل نهایی باید شبکهای باشند تا رفتار الاستومری خود را بروز دهند، بنابراین میتوان از ایجاد اتصالات عرضی در مخلوط جهت بهبود سازگاری استفاده کرد.
امروزه با توجه به توسعه مصرف لاستیکها در صنایع مختلفی از قبیل صنایع اتومبیل، صنایع کابل سازی و غیره و نیاز به محصولات جدید، یک الاستومر به تنهایی نمیتواند پاسخ گوی انتظارات صنعت از نظر خواص، فرآیند، اقتصاد و غیره باشد. برای بهبود خواص الاستومرها، دو روش کلی مورد توجه قرار گرفته است:
-1 بهبود خواص از طریق تغییرات درون مولکولی الاستومر
-2 بهبود خواص از طریق تغییرات در ساختار بین مولکولی الاستومرها
در روش اول که شامل سنتز کوپلیمرها میگردد، از تغییر در میزان و توزیع مونومرهای مختلف در زنجیر الاستومر جهت به دست آوردن خواص مورد نظر استفاده میشود، مثلاً در کوپلیمرهای حاصل از استایرن و بوتادین، تغییر ساختار از نوع تصادفی به نوع جزء به جزء، میتواند منجر به بروز خواص جدیدی در کوپلیمر حاصله گردد.
روش دوم، صرفاً شامل مخلوط کردن دو الاستومر باهم است که بسیار سادهتر بوده و نیاز به روش های پلیمریزاسیون خاصی ندارد. این مخلوطها از نظر اقتصادی نیز بسیار مورد توجه میباشندباید. دانست که آلیاژهای الاستومری کاملاً امتزاج پذیر بسیار نادر میباشند که از آلیاژ پلی بوتادین و کائوچوی طبیعی میتوان به عنوان یک استثناء نام برد. علاوه بر ملاحظات متداول که در مورد اختلاط یک الاستومر با موادی همچون فیلر، روغنها، نوع سیستم و میزان مواد پخت و مواد ضد تخریب استفادهشده باید در نظر گرفت
SBR لاستیکی غیرقطبی، غیراشباع و فاقد شکست ناگهانی آسان است اما NBR قطبی است و استحکام خوبی در مقابل حلالها نسبت به SBR دارد. در صنعت آلیاژ این دو الاستومر کاربردهای زیادی دارند. آنچه در مقولهی آلیاژسازی این دو الاستومر در ابتدای امر مطرح میشود، عدم سازگاری آنهاست که در بسیاری از آلیاژها این عدم سازگاری وجود دارد و بهدلیل قطبیت باﻻتر NBR نسبت به SBR بوده که باعث محدودیت در اتصالات بین فازها گردیده است
افزودن فیلر به آلیاژ لاستیکی میتواند به بهبود امتزاجپذیری کمک کند. فیلرها با قرارگرفتن در بین فازها، منجر به سازگاری اجزاء آلیاژ میشوند. همچنین فیلرها علاوه بر کمک به سازگاری اجزاء، نقش تقویتکنندگی خواص فیزیکی مکانیکی آلیاژ را نیز ایفا میکنند. هرچه فیلرها نسبت سطح به حجم بالاتر و در نتیجه چسبندگی بیشتری را دارا باشند، آلیاژ حاصله خواص بهتری در خواهند داشت. برای این منظور استفاده از دوده و سیلیکا در آمیزههای لاستیکی متداول است ، اما استفاده از نانوذرات خاکرس بهدلیل مدول بالای نانوذرات، سطح تماس زیاد بهدلیل بالا بودن نسبتمنظر، باعث تأثیر همافزایی در این آلیاژ و در نتیجه بهبود خواص فیزیکی مکانیکی میشود
از آن جایی که نانورس اصلاحشدهی Cloisite30B قطبی می باشد لذا پذیرش نانورس در دو فاز لاستیکی با قطبیت مختلف میتواند بر مورفولوژی آلیاژ تأثیرگذار باشد. بنابراین هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر نانورس اصلاحشدهی Cloisite30B بر مورفولوژی و خواص آمیزهی NBR/SBR با ترکیب درصدهای مختلف میباشد. از آن جایی که نانوذراتخاک رس دارای خواص سازگارکننده و تقویتکنندگی را دارند لذا انتظار میرود استفاده از این ذرات باعث بهبود خواص فیزیکی مکانیکی در آمیزهی NBR/SBR شود.
Essawy و همکارانش - Essawy 2004, 803 - جهت بررسی تأثیر مونتموریلونیت1 به عنوان سازگاردهنده و تقویتکننده بر روی استایرن بوتادین رابر/ اکریلونیتریل بوتادین رابر روی خواص فیزیکی مکانیکی، پنج کسر حجمی مختلف از مونتموریلونیت - phr - 25 - ، 20، 15، 10، - 5 را در تمام آلیاژها مورد مطالعه قراردادند
