بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به بررسی چسبندگی لاستیک به پوسته فلزی پرداخته میشود. روشهایی که قابلیت چسبندگی لاستیک به فلز را زیاد کند البته خود NBR - نیتریل بوتیل رابر - خاصیت چسبندگی به فلز را دارد. در بررسی چسبندگی لاستیک به فلز باید به پرایمر یعنی ترکیبی که واسطه چسب و فلز است و پیوند آنها را بهبود میبخشد توجه خاصی داشت. موارد استفاده از فناوری نانو در لاستیک اعم از نانوفیلرها و نانوکامپوزیت است که به لاستیکها خواص ویژهای میدهد.
همچنین صنایع مربوطه در دنیا به سمت استفاده از نانو - PP نانوپلی پروپیلن - سوق پیدا کردهاند و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبکی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بر اساس تحقیقات به عمل آمده چندین ماده نانومتری در صنایع لاستیک کاربرد فراوانی یافتهاند که از این جمله میتوان به نانوذرات اکسید روی ، نانوذرات کربنات کلسیم ، نانوذرات آلومینا ، نانوذرات الماس، نانورس و فولرینها اشاره نمود که در این بین، نانو ذرات کلسیم کربنات - CaCO3 - به دلیل صرفه اقتصادی، دسترسی فراوان و نسبت ابعاد به حجم قابل قبول، گسترش بیشتری یافتهاند.
اگر بتوان با استفاده از افزودنی،پرایمر با ترکیب خاص، و یا اصلاح شیمیایی NBR خاصیت چسبندگی و اتصال چسب به فلز افزایش داده شود، تا حدود زیادی به نتیجه مورد نظر میتوان رسید. در فرایند چسبندگی شرایط فیزیکی سطح نیز بسیار حائز اهمیت میباشد که ممکن است با تغییر یا اصلاح آن به تقویت چسبندگی بین پوسته فلزی و لاستیک NBR منجر شود. با توجه به نقش الاستومر NBR در صنایع نفت - پتروشیمی،دفاعی و سایر صنایع اهمیت بررسی این موضوع دو چندان میگردد.
-1 مقدمه
لاستیک NBR همانند SBR یکی از دو لاستیک مصنوعی است که با فرایند امولسیون پلیمریزه میشود و در جریان جنگ جهانی دوم مصرف آن توسعه پیدا کرد، مزیت اصلی NBR نسبت به سایر الاستومرها مقاومت بسیار زیاد آن در برابر انواع حلالهای آلی و روغنهای نفتی میباشد. هر چه میزان آکریلونیتریل در NBR بیشتر شود مقاومت فوق بهتر میشود ولی خاصیت ارتجاعی لاستیک کاهش مییابد و انعطافپذیری آن در دمای پایین ضعیف میشود.
NBR مقاومت فرسودگی زیادی ندارد ولی اگر به آمیزه آن PVC وارد شود مقاومت آن در مقابل فرسودگی بهبود مییابد. NBR معمولا بعنوان یک الاستومر ویژه در محصولاتی مانند شیلنگهای گازوئیل، قطعات هیدرولیک، واشرهای روغن، و در زمینه پوشش کاری مصرف می شود.[1] در سالهای اخیر پیوند لاستیک به فلز به طور گستردهای در ساختارهای کامپوزیتی لاستیک/ فلز برای بسیاری از کاربردها در فضا و سایر صنایع به-کارگرفته شده است .[2] اتصال لاستیک به فلز این امکان را فراهم می نماید که در قطعه کامپوزیتی تشکیل شده خواص استحکام فلز همراه با خواص خوب لاستیک مانند مقاومت سایشی، انعطاف پذیری، مقاومت به ضربه و دیگر خصوصیات مناسب به کار گرفته شود.
نوع آمیزه لاستیکی و اجزای تشکیل دهنده آن بر خواص قطعه نهایی تاثیر می گذارد و به کارگیری نانو ذرات پرکننده باعث تقویت چسبندگی لاستیک به فلز می گردد.[4] مواد بر پایه لاستیک زمانی که درست فرموله شوند، میتواند برای طیف وسیعی از کاربردها شامل عایق حرارتی و غیره استفاده شوند. شدت و سرعت پخت ترکیب لاستیک از فاکتورهای مهم در رسیدن به خواص چسبندگی بهینه است.
چسبندگی لاستیکها به ترتیب عبارتند از: .[5] NBR>CR>NR>SBR با توجه به اهمیت حفاظت حرارتی موشکها در حین پرواز و حفظ سازه فلزی از گرمای شدید ایجاد شده در حین احتراق سوخت، استفاده از مکانیزمهایی که بتواند اثرات این شارهای حرارتی شدید را کاهش دهد ضروری به نظر میرسد. این حفاظت بوسیله یک فرایند خودکار انتقال جرم و حرارت که به فنا شدن مشهور است صورت میگیرد. در این پدیده مواد با مصرف انرژی حرارتی و فناکردن خود راه ورود حرارت را سد میکند.
الاستومر یا لاستیک، ماکرومولکولی است که در دمای اتاق میتواند تحت تنش های کم حداقل دو برابر طول معمولی خود کش بیاید و بعد از برداشتن تنش تقریبا به اندازه و شکل اولیه خود برگردد . الاستومر جزء اصلی عایق بوده و خواص آن بر روی خواص نهایی عایق تاثیر بسزایی دارد. از جمله الاستومرهایی که در ساخت عایقهای فناشونده مورد استفاده قرار میگیرند میتوان از NBR ،SBR EPDM ، IIR ، CR CiS -PB نام برد. یک عایق خوب ویژگیهای زیر را میبایستی داشته باشد:
1. چسبندگی مناسب به سوخت و فلز .2 جذب حرارت بالا .3 هدایت حرارتی پایین .4 سازگاری با سوخت .5 دانسیته پایین .6 پایداری بالا .7 وزن مولکولی پایین گازهای حاصل از تجزیه .8مقاومت بالا به شوک حرارتی .9 عمر نگهداری بالا .10 قیمت پایین.[6]
-2 چسبهای مایع برای پیوند لاستیک به فلز ترکیب چسب مایع شامل یک شیرابه پلیمر بوتادیان که با شیرابه پلیمریزاسیون در حضور پایدارکننده پلی وینیل الکل است. این بررسی در ارتباط با یک شیرابه آبی بوتادیان که به صورت یک چسب سازگار با رزین فنولی آبی که معمولا به عنوان یک چسب پوشاننده و هدف نهایی آن اتصال لاستیک به فلز است، میباشد. تکنیکهای گوناگون برای آمیزه سازی پلیمر بوتادیان به منظور حصول شیرابه آبی شناخته شده است. ترکیب چسب یا پرایمر به منظور اتصال انواعی از سوبستراهای سطوح به یکدیگر اما به طور ویژه برای اتصال سوبسترای سطح فلزی به یک سطح یا سوبسترای پلیمری میتواند استفاده شود.
مواد پلیمری میتوانند مواد الاستومری انتخاب شده از هر یک از لاستیکهای طبیعی و لاستیکهای سنتزی اولفینی شامل،کلروپرن، پلی بوتادی ان ، نئوپرن، لاستیک کوپلیمر اسیترین بوتادی ان، لاستیک آکریلونیتریل بوتادی ان - - NBR لاستیک کوپلیمر اتیلن پروپیلن - - EPM لاستیک اتیلن پروپیلن دیان ترپلیمر - EPDM - ، لاستیک بوتیل ، لاستیک برومینت بوتیل، لاستیک پلی اتیلن الکیله شده کلروسولفاته باشد برای سوبسترای فلزی میتوان از ساختارهای فلزی معمولی همانند، آهن، استیل - فولاد - شامل: استندلس استیل - - S.S و استیلهای الکتروگالوانیزه - ، سرب، آلومینیم، مس، برنج، برنز، آلیاژ فلزی MONEL ، نیکل، روی و مشابه آنها استفاده کرد.پیش از این برای اتصال سطح فلز بر مبنای یک یا چند روش شناخته شده در صنعت همانند گریس زدایی، سنگ ریزه پاشی، و فسفاته کردن روی - - Zn استفاده میشده است.
-3 واکنش پذیری پیوند لاستیک طبیعی با فلز بوسیله چسب نیتریل فنولی و بررسی فیلرهای نانو رفتار نانوکامپوزریتهای لاستیک استایرن بوتادین/رزین فنولیک با فیلرهای نانو بررسی شده است. در بعضی سیستمها از جمله در سیستمهای اصطکاکی از مخلوط رزین و لاستیک به عنوان بایندر استفاده میشود. رزین به دلیل پایداری حرارتی بالا تأثیر بسزایی در خواص حرارتی دارد. اما به دلیل خواصی چون تردی، میتوان از مخلوط آن با لاستیک استفاده کرد تا خواص بهبود یابد. به علاوه فیلرهای نانو روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
مکانیسم اتصالات پیوندی لاستیک به فلز از عوامل پیوندی درون لایهای با توجه به پدیدههای شیمی فیزیکی همانند جذب سطحی بروی سطح فلز، پیوند دهندههای عرضی داخل چسب، نفوذ داخلی، تشکیل حفرات شبکهای در سطح مشترک لاستیک - چسب، بهره میبرد.در تحقیق بروی استحکام پوستکنی اتصال - NRلاستیک طبیعی - - فلز- چسب به چسب Nitril-Phenolic که دارای غلظت گوناگونی از محصول افزایشی - TDI-NOP - است، توجه شده است.یک چسب پوششی تک پایه مرکب از رزین پارا کرزول فرمالدهید، NBR، عوامل ولکانیزکننده در حلال متیل اتیل کتون برای این تحقیق انتخاب شدهاند. بهبود در استحکام پوستکنی بدست آمده بوسیله اختلاط محصول افزایشی TDI-NOP با ترکیب نیتریل- فنول، قابل ملاحظه است.
استحکام پوستکنی با افزایش غلظت TDI-NOP به ترکیب چسب، افزایش یافت. زمانی که ترکیب افزایشی TDI-NOP در آمیزه چسب به صورت یک دست شد، واکنش های بین لایهای میان عوامل پیوندی و NR رخ داد،که باعث بهبود استحکام کششی شد. در سالهای اخیر، اتصال چسبنده لاستیک به فلز به طور وسیعی در ساخت کامپوزیت-های لاستیک/فلز برای بسیاری از کاربردها در فضا و سایر صنایع استفاده شده است.
