تاكنون در دنیا در صنایع پلیمری تحقیقات بسیار زیادی انجام شده است. از جمله آنها تحقیقات در زمینه فناوری نانو در صنعت لاستیك است. موارد استفاده از فناوری نانو اعم از نانوفیلرها و نانوكامپوزیت است كه به لاستیكها خواص ویژه ای می دهد.

بازار نانوكامپوزیت در 2005 به میزان 200 میلیون یورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به میزان 1200 میلیون یورو پیش بینی شده است. در سال 2002 كشوری مثل ژاپن 1500 میلیون یورو در تحقیقات در زمینه فناوری نانو صرف كرده است. تحقیقات در زمینه فناوری نانو را بدون شك نمی توانیم رها كنیم. اكثر كشورهای دنیا تحقیقات و فعالیت در زمینه نانو را شروع كرده است، به عنوان مثال كشور هند تولید نانوكامپوزیت SBR را شروع كرده است.

همچنین صنایع خودرو در دنیا به سمت استفاده از نانو( PP نانوپلی پروپیلن) سوق پیدا كرده است و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبكی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بنابراین رسیدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بیش از هرچیز دیگر برای ما نمایان می سازد.

مقدمه (کاربردهای فناوری نانو در صنعت لاستیک):

با توجه به تحقیقات به عمل آمده چهار ماده نانومتری هستند كه كاربرد فراوانی در صنعت لاستیك سازی پیدا كرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اكسیدروی نانومتری(NanoZnO)، نانوكربنات كلسیم، الماس نانومتری، ذرات نانومتری خاك رس

با اضافه كردن این مواد به تركیبات لاستیك، به دلیل پیوندهایی كه در مقیاس اتمی بین این مواد و تركیبات لاستیك صورت می گیرد، علاوه بر این كه خواص فیزیكی آنها بهبود می یابد، می توان به افزایش مقاومت سایش، افزایش استحكام، بهبود خاصیت مكانیكی، افزایش حد پارگی و حد شكستگی اشاره كرد.در زیبایی ظاهری لاستیك نیز تاثیر گذاشته و باعث طافت، همواری، صافی و ظرافت شكل ظاهری لاستیك می گردد. همه اینها به نوبه خود باعث می شود كه محصولات نهایی، مرغوبتر، با كیفیت بالا، زیبایی و در نهایت بازارپسند باشند و توانایی رقابت در بازارهای داخلی و جهانی را داشته باشند.

كاربرد اكسیدروی نانومتری (NanoZnO) درلاستیك:

اكسیدروی نانومتری مادهای غیرآلی و فعال است كه كاربرد گسترده ای در صنعت لاستیك سازی دارد.كوچكی كریستالها و خاصیت غیرچسبندگی آنها باعث شده كه اكسیدروی نانومتری به صورت پودرهای زردرنگ كروی و متخلخل باشد.

از خصوصیات استفاده از این تكنولوژی در صنعت لاستیك، می توان به پایین آمدن هزینه ها، بازدهی بالا، ولكانیزاسیون(Volcanization) خیلی سریع و هوشمند و دامنه دمایی گسترده اشاره كرد.

اثرات سطحی و فعالیت بالای اكسیدروی نانومتری ناشی از اندازة بسیار كوچك، سطح موثر خیلی زیاد وكشسانی خوب آن است.

استفاده از اكسید روی نانومتری در لاستیك باعث بهبود خواص آن میشود از جمله میتوان به زیبایی و ظرافت بخشیدن به آن، صافی و همواری شكل ظاهری، افزایش استحكام مكانیكی لاستیك، افزایش مقاومت سایشی (خاصیت ضد اصطكاكی و سایش)، پایداری دمایی بالا، طول عمر زیاد و همچنین افزایش حد پارگی تركیبات لاستیك اشاره كرد كه همگی اینها بصورت تجربی ثابت شده است.

براساس نتایج بدست آمده میتوان نتیجه گرفت بهبود یافتن خواص فیزیكی لاستیك در اثر اضافه شدن ZnO ناشی از پیوند ساختار نانومتری اكسید روی با مولكولهای لاستیك است كه در مقیاس اتمی صورت می گیرد.

اكسید روی نانومتری در مقایسه با اكسید روی معمولی دارای اندازة بسیار كوچك ولی در عوض دارای سطح موثر بسیار زیادی می باشد. از لحاظ شیمیایی بسیار فعال و همچنین به دلیل اینكه پیوندهای بین اكسیدروی نانومتری و لاستیك در مقیاس مولكولی انجام می گیرد، استفاده از اكسیدروی نانومتری خواص فیزیكی و خواص مكانیكی از قبیل حد پارگی، مقاومت سایشی و ... تركیبات لاستیك را بهبود می بخشد.

كاربرد نانوكربنات كلسیم در لاستیك:

نانوكربنات كلسیم به طور گسترده ای در صنایع لاسیتك به كار می رود، زیرا اثرات خیلی خوبی نسبت به كربنات معمولی بر روی خواص و كیفیت لاستیك دارد.

استفاده از نانوكربنات كلسیم در صنایع لاستیك باعث بهبود كیفیت و خواص تركیبات لاستیك می شود. از جمله مزایای استفاده از نانوكربنات كلسیم می توان به توانایی تولید در مقیاس زیاد، افزایش استحكام لاستیك، بهبود بخشیدن خواص مكانیكی )افزایش استحكام مكانیكی) و انعطاف پذیر شدن تركیبات لاستیك اشاره كرد. همچنین علاوه بر بهبود خواص فیزیكی، تركیبات لاستیك در شكل ظاهری آنها نیز تاثیر می گذارد و به آنها زیبایی و ظرافت می بخشد كه این خود در مرغوبیت كالا و بازارپسند بودن آن تاثیر بسزایی دارد.

نانوكربنات كلسیم سبك بیشتر در پلاستیك و پوشش دهی لاستیك به كار میرود.

برای به دست آوردن مزایای ذكر شده، نانوكربنات كلسیم به لاستیكهای طیعی و مصنوعی از قبیلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد كه استحكام لاستیك بسیار بالا می رود.

استحكام بخشی نانوكربنات كلسیم برخواسته از پیچیدگی فیزیكی ناشی از پیوستگی در پلیمرهای آن و واكنشهای شیمیایی ناشی از سطح تعمیم یافته آن است.

نانوكربنات كلسیم سختی لاستیك و حد گسیختگی پلیمرهای لاستیك را افزایش داده و حداكثر توانی كه لاستیك می تواند تحمل كند تا پاره شود را بهبود می بخشد. همچنین مقاومت لاستیك را در برابر سایش افزایش می دهد.

به كار بردن نانوكربنات كلسیم هزینه ها را پایین می آورد و سود زیادی را به همراه دارد و همچنین باعث به روز شدن تكنولوژی و توانائی رقابت در عرصه جهانی می گردد.

به طور كلی نانوكربنات كلسیم در موارد زیادی به طور كلی یا جرئی به تركیبات لاستیك جهت افزایش استحكام آنها افزوده می شود.

كاربرد ساختارهای نانومتری الماس در لاستیك:

الماس نانومتری به طور گسترده ای در كامپوزیت ها و از جمله لاستیك در مواد ضد اصطكاك، مواد لیزكننده به كار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس از روش احتراق تولید می شوند كه دارای خواص برجسته ای هستند از جمله می توان به موارد زیر اشاره كرد:

1) ساختار كریستالی( بلوری)

2) سطح شیمیایی كاملا ناپایدار

3) شكل كاملا كروی

4) ساختمان شیمیایی بسیار محكم

5) فعالیت جذب سطحی بسیار بالا

در روسیه، الماس نانومتری با درصدهای مختلف به لاستیك طبیعی ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber برای ساخت لاستیك هایی كه در صنعت كاربرد دارند از قبیل كاربرد در تایر اتومبیل، لوله های انتقال آب و ... مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد كه با اضافه كردن ساختارهای نانومتری الماس به لاستیك ها خواص آنها به شكل قابل توجهی بهبود می یابد از جمله می توان به :

1) 4 الی 5 برابر شدن خاصیت انعطاف پذیری لاستیك

2) افزیش 2 الی 5/2 برابری درجه استحكام

3) افزایش حد شكستگی تا حدود 2 Kg/cm700-620

4) 3 برابر شدن قدرت بریده شدن آنها

و همچنین به اندازة خیلی زیادی خاصیت ضدپارگی آنها در دمای بالا و پایین بهبود می یابد.

كاربرد ذرات نانومتری خاك رس در لاستیك :

یكی از مواد نانومتری كه كاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیك پیدا كرده است و اكنون شركت های بزرگ لاستیك سازی بطور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می كنند، ذرات نانومتری خاك رس است كه با افزودن آن به لاستیك خواص آن بطور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می كند كه از جمله می توان به موارد زیر اشاره كرد :

1) افزایش مقاومت لاستیك در برابر سایش

2) افزایش استحكام مكانیكی

3) افزایش مقاومت گرمایی

4) كاهش قابلیت اشتعال

5) بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی

ایده های مطرح شده:

1-7)افزایش دمای اشتعال لاستیك : تهیه نانوكامپوزیت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پایه در لاستیك سبب بهبود برخی خواص از جمله افزایش دمای اشتعال و استحكام مكانیكی بالامی شود و دلیل اصلی آن حذف مقدار زیادی از دوده است.

2-7)كاهش وزن لاستیك : تهیه و بهینه سازی نانوكامپوزیت الاستومرها با وزن كم از طریق جایگزین كردن این مواد با دوده در لاستیك، امكان حذف درصد قابل توجهی دوده توسط درصد بسیار كم از نانوفیلر وجود دارد. بطوریكه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفیلر می تواند استحكام مكانیكی معادل 40 تا 45 درصد دوده را ایجاد كند. بنابراین با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفیلر به لاستیك، وزن آن به مقدار قابل توجهی كاهش می یابد.

3-7)افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز : نانوكامپوزیت الاستومرها بویژه EPDM بدلیل دارا بودن ضریب عبوردهی كم نسبت به گازها بویژه هوا می توانند در پوشش داخلی تایر و تیوب ها مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا یكی از ویژگیهای نانوكامپوزیت EPDM مقاومت بسیار بالای آن در برابر نفوذ و عبور گازها می باشد. بنابراین این نانوكامپوزیت ها می تواند جایگزین مواد امروزی گردد. همچنین این نانوكامپوزیت ها از جمله الاستومرهایی است كه می تواند در آلیاژهای مختلف با ترموپلاستیكها كاربردهای وسیعی را در صنعت خوردو داشته باشد.

4-7)قطعات لاستیكی خودرو : نانوكامپوزیت ترموپلاست الاستومرها می تواند به عنوان یك ماده پرمصرف در صنایع ساخت و تولید قطعات خوردو بكار رود. از ویژگی های این مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتی، پایداری ابعاد، وزن كم، مقاومت شعله می باشد. لذا نانوكامپوزیت ترموپلاستیك الاستومرهای پایهEPDM و PP می توانند تحول چشمگیری را در ساخت قطعات خوردو ایجاد نماید.

5-7)افزایش مقاومت سایشی لاستیك : استفاده از نانوسیلیكا و نانواكسیدروی در تركیبات تایر سبب تحول عظیمی در صنعت لاستیك می شود. بطوریكه با افزودن این مواد به لاستیك علاوه بر خواصی ویژه ای كه این مواد به لاستیك می دهند، امكان افزایش مقاومت سایشی این لاستیكها وجود دارد.

6-7)نسبت وزن تایر به عمر آن : با افزودن میزان مصرف یكی از نانوفیلرها می توان مصرف دوده را پایین آورد. به عبارت دیگر اگر وزن تایر كم شود، عمر لاستیك افزایش می یابد. بنابراین جهت بالا بردن عمرلاستیك كافی است با افزودن یك سری مواد نانومتری به لاستیك عمر آن را افزایش داد.

دانشنامه مرجع مهندسی ایران
www.smsm.ir

مطالب تصادفی:

مقایسه سیستم های مایکروویو P-P و P-MP - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
سونوگرافی (Ultrasound) چیست؟ - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
مترور، متره و برآورد - تعریف متره و برآورد و انواع آن - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
رشته ی مهندسی مکاترونیک چیست؟ - پنجشنبه بیست و یکم بهمن 1389
WiMAX چطور کار می‌کند؟ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
رزین ‌وینیل ‌استر - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
مـعـمـاری در ایران باستان - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش دوم - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش اول - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
Welding Stainless Steel - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نکات کاربردی در استفاده و نگهداری از لپ تاپ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربرد بیوتكنولوژی در استحصال نیكل و كبالت - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربردهای نانوتكنولوژی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نانوتكنولوژی و فراپزشكی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389

نوع مطلب : علم نانو تکنولوژی
نوشته شده در جمعه ۶ اسفند ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |