لاستیک مصنوعی چیست؟

لاستیک مصنوعی چیست؟

در صنعت لاستیک سازی دو نوع لاستیک وجود دارد؛ یکی لاستیک طبیعی و دیگری لاستیک مصنوعی.

تولید لاستیک مصنوعی راحت‌تر از لاستیک طبیعی است ولی لاستیک مصنوعی گستره‌ی کاربردی بیشتری دارد. که در این مقاله مقایسه بین لاستیک طبیعی و لاستیک مصنوعی  را برای شما انجام داده ایم که با لاستیک مصنوعی آشنا میشویم :

لاستیک مصنوعی به انگلیسی: Synthetic rubber)‎) نوعی الاستومر مصنوعی است که اغلب از نفت خام مشتق می‌شوند. بیش از دو سوم ظرفیت تولید لاستیک در جهان  که در حدود ۱۵ میلیارد کیلوگرم میباشد به تولید لاستیک مصنوعی تعلق دارد. بخش اعظم تقاضای لاستیک مصنوعی، همانند لاستیک طبیعی، در صنعت خودروسازی می‌باشد، که در تولید انواع پروفیل‌های لاستیکی، درب و پنجره خودرو، تسمه، کمربند و انواع کف پوش مورد.

لاستیک‌های مصنوعی به دو گروه واکنش پذیر و واکنش ناپذیر دسته‌بندی شده‌اند که این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌گیرد. پرمصرف‌ترین لاستیک سنتزی، لاستیک استایرن-بوتادی‌ان یا SBR است. از دیگر پلیمر ها می‌توان پلی بوتادی‌ان، پلی اتیلن – پروپیلن، لاستیک پوتیل، نئوپرن، لاستیک‌های نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.

مواد اولیه‌ای یا تکپارهایی که به‌طور عمده در تولید لاستیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از : بوتادی‌ان، استایرن، اکریلونیتریل، کلروپرن، ایزو بوتیلن، ایزوپرن، اتیلن و پروپیلن

انواع لاستیک‌ مصنوعی :

هم‌بسپارهای بوتا دی‌ان–استیرن

هم بسپارهای استایرن و بوتادی‌ان که بیش از ۵۰ درصد بوتادی‌ان دارند به SBR موسوم‌اند. نسبت معمولی تکپارها ۷۰ تا ۷۵ قسمت بوتادی‌ان به ۲۵ تا ۳۰ قسمت استایرن به بالای ۵۰ درصد، محصول به شدت پلاستیک می‌شود و در رنگ‌های شیرابه‌ای قابل استفاده‌است.

لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی‌شود و به همین سبب ضعیف است مگر آن که با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر ۷۰ درصد SBR تولیدی در آج تایر، ۱۵ درصد قطعات مکانیکی و حدود ۱۰ درصد به شکل شیرابه مصرف می‌شود.

لاستیکهای نیتریل (NBR)

بوتادین و آکریلونیتریل هم مثل بسیاری از SBR‌ ها به طریق بسپارش امولسیونی ساخته می‌شوند. البته بسته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل از ۲۰ تا ۵۰ درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل، مقاومت در برابر هیدروکربن‌ها، حلال‌ها، سایش و نفوذ گاز افزایش می‌یابد. کاهش مقدار نیتریل، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می‌دهد. لاستیک‌های NBR در برابر روغن‌ها، حلال‌ها، آب، نمک‌ها، ترکیبات آلیفاتیک، صابون‌ها و اغلب مواد غذایی مقاوم‌اند. این دست مواد به شکل پیوسته در دمای ۱۲۰درجه سانتی گراد در مجاورت هوا و در دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند.

لاستیک نئوپرن

این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای ۳۸ درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می‌آید. در برابر اکسایش، روغن، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو، چسب‌ها، درزگیرها و پوشش‌ها دارد. از لاستیک طبیعی گرانتر است به همین سبب زمانی استفاده می‌شود که به خواص ویژه نیاز باشد.

لاستیک تیوکول

نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه ۱۹۲۰ در ایالات متحده ابداع شد. این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد. لاستیک‌های تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می‌شوند. محصول این واکنش‌ها به ویژه برای آستری مخازن نفت، گل‌های ساختمانی و بتونه کاری، چسب‌ها و درزگیرها و اخیراً ماده چسبی سوخت موشک، پوشش‌های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد.

لاستیک‌های سیلیکون

لاستیک‌های سیلیکون مخلوط بسپارهای کانی – آلی هستند که از بسپارش انواع سیلانها و سیلوکسان‌ها بدست می‌آیند. با اینکه گران‌اند ولی مقاومت قابل توجه آن‌ها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیک‌ها در مصارف دمای بالا منجر می‌شود. زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است. ترکیبات سیلیکون و مشتقات آن‌ها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص‌اند، مثل حل‌پذیری در حلالهای آلی، حل ناپذیری در آب و الکلها، پایداری گرمایی، بی‌اثری شیمیایی، خواص بالای دی‌الکتریک، اشتعال‌پذیری نسبتاً پایین، گرانروی کم در درصد بالای رزین، تغییر اندک گرانروی با دما و عدم سمیت.

به دلیل همین خواص، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما، روان‌کننده و گریس، درزگیر برای مصارف برقی، رزین‌های لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا، لاستیک سیلیکون، ترکیبات آبگریز، واکس‌ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف لاستیک‌های سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آن‌ها در دستگاه‌های یخ نزن، واشر، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می‌شود.

لاستیک بوتیل

همبسپار ایزوبوتیلن با حدود ۲ درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است. ایزوپرن، در ساختار زنجیر سیرنشدگی کافی به وجود می‌آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد. لاستیک بوتیل نفوذپذیری بینهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است. نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد. در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد، با سایر لاستیک‌ها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می‌شود.

لاستیک اورتان

محصول واکنش برخی پلی گیلکول‌ها و دی ایزوسیانات‌های آلی فراورده‌های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند. این ترکیبات لاستیک‌های خاص با خواص ویژه‌اند. به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده‌اند و در غلظتهای بالایی از حلالها، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند. مصرف اصلی این نوع لاستیک، تولید اسفنج انعطاف‌پذیر و الیاف کشسان است. مصرف این مواد در ساخت مبلمان، تشک، مواد عایق، نوسانگیر و سایر زمینه‌هایی که به اسفنج‌های لاستیکی مربوط می‌شود رو به گسترش است.

لاستیک هایپالون

لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکالی کلر و دی‌اکسیدگوگرد با پلی‌اتیلن به دست می‌آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است. هایپالون در برابر اوزون، هوازدگی و گرما بی‌نهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.

لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادی‌ان

کشف اینکه کاتالیزگر زیگلر-ناتا (آلکیل لیتیم) بسپارش ایزوپرن یا بوتادی‌ان را طوری کاتالیز می‌کنند که عمدتاً ساختار سیس به دست می‌آید، شبیه‌سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملاً مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر، کیفیت یکدست‌تر، بوی کمتر، فراورش‌پذیری و اختلاط سریعتر، روزن رانی و ورقه‌سازی مطلوبتر، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده، برتر است.

در مقابل، استحکام پارگی، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می‌شود. ۱ و ۴ – پلی بوتادی‌ان با درصد بالای سیس، نرم است به سهولت حل می‌شود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر ۱ و ۴ – پلی‌بوتادی ان با درصد بالای ترانس، سخت، بلوری و از انحلال‌پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار می‌توان در روکش توپ گلف استفاده کرد.

بسپارها و سربسپارها اتیلن – پرو پیلن

همبسپارهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش بسپارش محلول و با استفاده از یک کاتالیزگر زیگلر ساخته می‌شوند، کشپارهایی فاقد پیوند دوگانه هستند. به این علت، توان وولکانشی ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و اوزون مقاوم‌اند. واکنش‌پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است، به همین سبب ترکیب تکپاره‌ها با ترکیب همبسپار تولید شده تفاوت دارد.

EPR را می‌توان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتم‌های کربن به هم وصل می‌شوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیک‌ها برای بسیاری از کاربردها بی‌آنکه وولکانش شوند می‌توان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر، سر بسپارهای اتیلن – پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته می‌شوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصربه‌فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم می‌شوند. از مصارف دیگر می‌توان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت می‌کنند.

تفاوت بین لاستیک طبیعی و لاستیک مصنوعی

در سال 1839 مخترع آمریکایی به نام چارلز گودیر یک روش را برای بهبود خواص لاستیک طبیعی ابداع کرد و آن را محکم‌تر و قابل استفاده‌تر کرد. او این فرآیند را ولکانیدن یا جوش اکسیژن لاستیک و فلزات نامید. این فرآیند در صنعت لاستیک انقلابی ایجاد کرد.

لاستیک طبیعی یک الاستومر (پلیمر هیدروکربنی کشسان) است که از لاستیک خام درست شده است که یک کلویید شیری است که از بیشتر گیاهان به دست می‌آید. الاستومر یک ماده‌ای است که می‌تواند تغییر شکل کشسان بیشتری را از مواد دیگر، تحت تنش تحمل کند و بدون هیچ گونه تغییر شکلی به اندازه‌ی قبلی خود برگردد. منبع تجاری لاستیک طبیعی یک گیاه برزیلی بومی به نام هویا برازیلینسیس که به خانواده‌ی فرفیون‌ها تعلق دارد. برخی گیاهان دیگر که می‌توان از آنها لاستیک طبیعی به دست آورد عبارتند از: گوتا – پرکا، شکل لاستیک، درخت لاستیک پانامایی، قاصدک معمولی و قاصدک روسی. لاستیک طبیعی تا قرن بیستم مصرف تجاری داشت. لاستیک طبیعی به خاطر کاربردهای خیلی زیادش جایگاه مهمی در بازار اشغال کرده است. برخی از کاربردهای آن شامل ساختن تایر برای استفاده در ماشین‌های مسابقه، کامیون‌ها، اتوبوس‌ها و هواپیماها است.

لاستیک‌های مصنوعی در گیاهان شیمیایی با پلیمریزاسیون مونومرها به پلیمرها به دست می‌آیند. آنها به طور مصنوعی تولید می‌شوند. برخی از مهم‌ترین لاستیک‌های مصنوعی عبارتند از: بوتادین، استرین – بوتادین، نئوپرین/ پلی کلروپرین، لاستیک‌های پلی سولفید، نیتریل، لاستیک بوتیل و سیلیکون. آنها کاربردهای متعدد و خواص شیمیایی و مکانیکی مختلفی دارند. لاستیک‌های مصنوعی زیادی در طول قرن بیستم گسترش یافته‌اند. برخی از آنها به خاطر خواص‌شان به جای لاستیک طبیعی استفاده می‌شوند. کاربردهای ویژه آنها شامل ترانسفورماتورهای برق، لباس‌های مرطوب، کناره‌های لپ تاپ، بست‌های ارتوپدی، عایق الکتریکی، تسمه فن خودرو، لاستیک خودرو، کف کفش، پاک کن مداد، بالن‌های تولد، چسب، دستکشهای محافظ، تسمه نقاله، اسباب بازی‌های انعطاف پذیر، لوله، تشک، طناب‌های لاستیکی، رنگ، شیلنگ، گسکت و کاشی‌های کف سطح است.

تفاوت در تولید لاستیک مصنوعی و لاستیک طبیعی

لاستیک‌های مصنوعی با پلیمریزاسیون مواد پترو شیمیایی مختلف که به نام مونومر شناخته می‌شوند، به دست می‌آیند. برخی نمونه‌ها عبارتند از: لاستیک استرین بوتادین (SBR) که از هم – پلیمریزاسیون استرین و بوتادین به دست می‌آید، لاستیک بوتیل (IIR) که یک لاستیک مصنوعی است که از هم – پلیمریزاسیون ایزوبوتیلن با ایزوپرن به دست می‌آید، لاستیک نیتریل (NBR) که یک لاستیک مصنوعی مقاوم به نفت است که از هم – پلیمریزاسیون آرکیلونیتریل و بوتادین به دست می‌آید و نئوپرن که با پلیمریزاسیون کلروپرن تولید می‌شود.

لاستیک طبیعی از لاستیک خام به دست می‌آید که بیشتر از شیره‌ی گیاه هویا برازیلینسیس کشیده می‌شود. یک بریدگی در پوست درخت ایجاد می‌شود و لاستیک خام در یک فنجان یا قابلمه جمع آوری می‌شود، سپس فیلتر شده، شسته می‌شود و می‌گذارند که با یک اسید واکنش دهد تا ذرات لاستیک منجمد شوند و جرم تشکیل دهند. سپس لاستیک در قالب‌هایی فشرده می‌شود و خشک می‌شود. پس از آن به مراحل بعدی تولید در صنعت می‌رود تا اصلاح شود.

تفاوت در  خواص لاستیک مصنوعی و لاستیک طبیعی :

لاستیک‌های مصنوعی بیشتر نسبت به نفت و روغن، مواد شیمیایی مشخص و اکسیژن مقاوم هستند، عمر و ویژگی‌های آب و هوایی بهتری دارند و انعطاف پذیری خوبی در یک گستره‌ی دمایی وسیع دارند.

لاستیک‌های طبیعی مقاومت به سایش خوب، الاستیسیته بالا، انعطاف پذیری بالا و استحکام کششی خوبی دارند. آن عملکرد دینامیکی خوب و سطح میرایی پایینی دارد. اما با گذشت زمان پیر می‌شود و مقاومت شیمیایی، روغنی و اوزونی ضعیفی پیدا می‌کند. با افزایش دما مقاومتش پایین می‌آید.

خواص پیری، انعطاف پذیری دما پایین و مقاومت به سایش :

استرین بوتادین یکی از لاستیک‌های مصنوعی ارزان و با کاربرد عمومی است که استحکام فیزیکی ، انعطاف پذیری و خواص دما پایین کمتری دارد. اما خواص پیر شدن و مقاومت به سایش آن بهتر از لاستیک‌های طبیعی دیگر است. برخلاف لاستیک طبیعی این ماده با گذشت زمان به جای نرم شدن سخت می‌شود.

لاستیک‌های طبیعی استحکام فیزیکی، انعطاف پذیری و خواص دما پایین خوبی دارند اما مقاومت به سایش و خواص پیر شدن پایینی نسبت به استرین بوتادین دارند. خواص دما پایین آن در مقایسه با نیتریل پایین‌تر است.

مقاومت به نفت و روغن و انعطاف پذیری :

نیتریل مقاومت به نفت و روغن، انعطاف پذیری دما پایین، مقاومت به سایش و انعطاف پذیری بهتری نسبت به لاستیک طبیعی دارد. آن هم چنین نفوذ پذیری گاز پایین‌تری دارد.

لاستیک طبیعی مقاومت به نفت و روغن و انعطاف پذیری پایین‌تری نسبت به نیتریل دارد. اما استحکام فیزیکی بهتری دارد.

مقاومت اوزونی، شیمیایی و الکتریکی :

اتیلن پروپیلن دین مونومر (EPDM)، نئوپرین/پلی کلروپرین و برخی لاستیک‌های مصنوعی دیگر مقاومت گرمایی، مقاومت به نفت و روغن، اوزون و مقاومت آب و هوایی و مقاومت شارش قطبی عالی دارند و هم چنین پیر شدن و مقاومت شیمیایی بهتری دارند. علاوه بر این خواص فیزیکی و مقاومت دما پایین آنها نیز خوب است. آن هم چنین قابلیت اشتعال و نفوذ پذیری گاز پایینی دارد. EPDM می‌تواند به ترکیبات دیگر بپیوندد تا مقاومت الکتریکی عالی کسب کند.

لاستیک طبیعی مقاومت به اوزون، شارش قطبی و شیمیایی پایینی دارد. توسط روغن‌های هیدور کربنی متورم و ضعیف می‌شود و به هنگام پیر شدن توسط اکسیژن و اوزون ضعیف می‌شود.

خواص الکتریکی :

لاستیک‌های اوزونی خواص الکتریکی عالی و مقاومت زیادی نسبت به آب و هوا و حمله‌ی اوزون دارند. خواص فیزیکی آنها در دماهای بالا حفظ می‌شود. آنها از لاستیک‌های دیگر گران قیمت‌تر هستند.

لاستیک‌های طبیعی خواص الکتریکی ضعیفی دارند و مقاومت پایینی نسبت به آب و هوا و حمله‌ی اوزون دارند. آنها خواص فیزیکی بهتری دارند.

لاستیک طبیعی به خاطر کاربردهایش جایگاه مهمی در بازار دارد. اما لاستیک مصنوعی در خیلی از موارد به جای لاستیک طبیعی استفاده می‌شود به ویژه زمانی که خواصی از موادی را که لازم است بهبود می‌بخشد