بخشی از مقاله
چکیده
دوده یکی از مهمترین پرکنندهها در صنعت لاستیک، است که به منظور افزایش خواص فیزیکی مکانیکی محصول نهایی بکار میرود. از جمله دلایل مطرح شده برای تقویت کنندگی بسیار شاخص این پرکننده، برهمکنش بین آن و لاستیک میباشد. در تحقیق حاضر توسط استخراج لاستیک آزاد و تعیین لاستیک مقید، این پارامتر برای دوده های تعیین شده و با هم مقایسه شدهاند.
مقدمه
با وجود تحقیقات گسترده و متعدد انجام شده، دلایل تقویت پلیمرها توسط پرکنندهها به طور کامل شناخته نشده است. اما بر اساس همین مطالعات، نیروهای واکنش داخلی١ بین الاستومر و پرکننده باعث تقویت مناسب میشود. شکل ١ شمایی از این برهمکنش را نشان میدهد. در این شکل قسمت A نشاندهنده الاستومر بدون پرکننده میباشد که در قسمت B تحت کشش قرار گرفته است. در قسمت ه لاستیک همراه پرکننده به نمایش درآمده که در قسمت خ کشیده شده است. همانطور که مشخص میباشد در حالت کشش هنگام حضور پرکننده، قسمت کریستال که باعث تقویت کنندگی میگردد، وسیعتر است.
شکل ۱- شمایی از فرآیند کشش در لاستیک طبیعی با پرکنندههای فعال - - C,D و بدون پرکننده فعال - ] - A,B١[
این نیروهای واکنش داخلی، محدودهای از نیروهای ضعیف واندروالسی تا نیروهای قوی پیوند شیمیایی را در برمیگیرند. نیروهای چسبندگی به طور یکنواخت در سطح پرکننده توزیع نمیشوند و به صورت ناهمگون و غیریکنواخت تشکیل میشوند. از یک طرف ترکیب شیمیایی موجود در سطح پرکننده و از طرف دیگر ساختار ویژه آن مهم است. پیوندهای تشکیل شده طبعاﹰ باعث افزایش سفتی و سختی آمیزه به دلیل کاهش قدرت حرکت زنجیره ای پلیمری میشوند.
قدرت واکنشدهی٣ الاستومر نیز به خوبی روی واکنش داخلی بین پلیمر/پرکننده تأثیر میگذارد. هنگامی که به عنوان مثال، پرکننده سیلیکا، بدون عامل پیونددهنده٤ الاستومرهای دی انی را فقط به طور متوسط تقویت میکند، میتوانند منجر به تقویت کنندگی شدید در کائوچوی واکنش پذیر شود. همچنین پودرهای خاک چینی٥ که در نیتریل رابر فعالیت چندانی ندارند، در کائوچوی قدرت تقویت کنندگی زیادی بروز میدهند. مراکز فعال روی سطح پرکننده میتوانند پیوندهای دوگانه در مولکولهای الاستومر را قطبی کنند، بنابراین قادرند روی واکنشها مؤثر باشند.
پرکنندهها به طور شیمیایی و یا از طریق قدرت جذب سطحی، بسته به ماهیتشان، میتوانند گروههای فعال را به سطحشان جذب کنند. به عنوان مثال روی سطح دوده، گروههای فنلی، هیدروکسیل، کوئینون، کربوکسیل، لاکتون و نیز پیوندهای فعال هیدروﮊنی و رادیکالهای آزاد تشکیل میشوند که میتوانند به طور شیمیایی با مولکولهای کائوچو پیوند برقرار سازند .
شکل۲- گروههای فعال روی سطح دوده
پس از یک طرف این قابلیت، که اهمیت ساختار سطح و مراکز فعال دوده را نشان میدهد، و از سوی دیگر مقدار مساحت سطح ذرههای دوده، یعنی اندازه ذرههایشان، از جمله عوامل مسئول در پدیده تقویت پلیمر و آمیزه هستند.
اگر آمیزه لاستیکی پرشده را درنظر بگیریم، شمایی به صورت شکل ٣ برای ریزساختار آن ارائه شده است. همانطور که در شکل مشاهده میشود، مقداری از لاستیک به خاطر برهمکنش قوی بین دوده و الاستومر، به روی سطح دوده چسبیده و مقداری از آن به صورت آزاد در آمیزه وجود دارد. یکی از روشهای تخمین برهمکنش بین دوده و لاستیک بدست آوردن مقدار لاستیک چسبیده به روی سطح دوده است. لاستیک چسبیده بر روی سطح دوده توسط حلال آن الاستومر قابل استخراج نمیباشد و به صورت یک ﮊل متورم لاستیک- پرکننده درمی آید ولی قسمت آزاد را میتوان توسط حلال مخصوص آن، خارج نمود. هرچه درصد لاستیک استخراج شده کمتر باشد، برهمکنش بین پرکننده و الاستومر بیشتر خواهد بود.
در تحقیق حاضر از این روش یعنی استخراج قسمت آزاد لاستیک توسط حلال مربوطه برای تعیین برهمکنش دوده و لاستیک استفاده شده است. این کار برای آلیاﮊهای که دارای درصدهای مختلفی از دودههای تصصش و تخخش بودند انجام گرفت. با نتایج این تحقیق میتوان تفاوت تقویتکنندگی دودههای مختلف و حساسیت هر یک از آلیاﮊها به افزودن این پرکننده را توجیه و پیشبینی نمود.
