30293

بررسي مقايسه‌اي واپخت لاستيك NBR به روش راديو شيميايي

دكترا

مهندسي شيمي

1395

1402/09/12

دكتر مسعود جمشيدي

مهندسي شيمي

در بخش اول، واپخت (دي ولكانيزاسيون) لاستيك نيتريل بوتادين رابر (NBR) به روش‌هاي مختلف مكانيكي، مكانوشيميايي (Mechano-Chemical)، مكانوترموشيميايي (Mechano-Thermo-Chemical) و مكانوراديوشيميايي (Mechano-Radio-Chemical) با عوامل شيميايي مختلف شامل دي كلرو بنزوييل پراكسيد (DCBP)، N-سايكلوهگزيل 2-بنزوتيازول سولفناميد (CBS)، تترامتيل تيورام دي سولفايد (TMTD)، ويتاكس (VitaX) و بدون عامل شيميايي (فقط واپخت مكانيكي با آسياب دو غلتكه (two roll mill)) انجام شد. در جايي كه بررسي اثر گرما بر روي كيفيت واپخت مدنظر بوده است از آون برقي و امواج مايكروويو براي توليد گرما استفاده شد و خواص مختلف شامل زمان شكل‌گيري و يكدست شدن آميزه بر روي آسياب دوغلتكه، چگالي اتصالات عرضي (Crosslink Density) به روش فلوري - رينر و محتواي محلول (Sol Content) محصولات واپخت شده اندازه‌گيري گرديد. سپس با افزودن حدود ده درصد پليمر نو، پلاستي‌سايزر و گوگرد محلول به محصول واپخت شده، آميزه آمادة شكل‌دهي مجدد در قالب آماده گرديد و خواص فيزيكي و مكانيكي همچون سختي، مقاومت كششي، درصد ازدياد طول، مدول يانگ، برگشت‌پذيري و همچنين آزمون رئومتري انجام شد. در اين بخش از پودرهاي لاستيكي خودساخته استفاده شد تا بتوان كيفيت واپخت‌ها را بر اساس تغييرات در خواص تا حدودي پايش كرد. ملاحظه گرديد كه واپخت بدون عوامل شيميايي داراي بازدهي كمي بود. نتايج واپخت با ويتاكس به نسبت ساير عوامل شيميايي به طرز چشمگيري بهتر بود. مقاومت كششي با استفاده از ويتاكس و حرارت، تا 29 درصد از مقاومت كششي نمونه ويرجين اوليه بهتر شده و در كنار آن فقط 10 درصد از درصد ازدياد طول كم شد. زمان شكل‌گيري آسياب دو غلتكه با ويتاكس و حرارت تا 90 درصد كاهش داشت كه اهميت توليد تجاري با اين روش را بالا مي‌برد. نتايج نشان‌دهندة واپخت بسيار خوب با روش مكانوراديو شيميايي بود. از طرف ديگر مقدار كم ميزان واپخت در كنار خواص كششي عالي نشان‌دهندة پديدة واپخت جزئي (Partial Devulcanization) بود. در بخش دوم، با ساخت نمونه‌هاي لاستيكي بر پايه فرمول استفاده شده در مرحله اول، نمونه‌هاي لاستيكي با جرم مولكولي و چگالي اتصالات عرضي مختلف ساخته شد و با ايجاد واپخت‌هاي فرضي، به بررسي تغييرات رخ‌داده در خواص فيزيكي و مكانيكي پرداخته و سعي شد براي پايش كيفيت واپخت، روشي سريع‌تر و راحت‌تر و كم خطاتر از هوريكس پيشنهاد گردد. خواص مبتني بر سختي و مدول اين قابليت را به ميزان بالايي دارند. ملاحظه شد درصورتي‌كه به‌ازاي هر 10 مولكول پليمر 187 اتصال عرضي بشكند، سختي يك واحد شورآ كاهش مي‌يابد و اگر در ميان 10 مولكول پليمر يك پيوند درون‌مولكولي بشكند، سختي 3/1 شورآ كاهش مي‌يابد؛ بنابراين بر مبناي خاصيت سختي، اثر شكست يك پيوند درون‌مولكولي 250 برابر اثر شكست يك اتصال عرضي است. نتايج مشابهي براي خاصيت مدول 100 درصد به دست آمد. بر اساس خاصيت مدول 100 درصد، اثر شكست يك پيوند درون‌مولكولي 300 برابر اثر شكست يك اتصال عرضي مي‌باشد.

1402/10/11

Comparative investigation of NBR rubber devulcanization by radiochemical method

12/2/2024 12:00:00 AM

In the first part, devulcanizations of nitrile butadiene rubber (NBR) by mechanical, mechano-chemical, mechano-thermo-chemical and mechano-radio-chemical methods with different chemical agents including Dichlorobenzoyl peroxide (DCBP), N-cyclohexyl 2-benzothiazole sulfenamide (CBS), tetramethyl thiuram disulfide (TMTD), VitaX and without chemical agent (only mechanical devulcanization with two roll mill) were done. Where the effect of heat on devulcanization quality has been considered, electric ovens and microwaves were used to generate heat, and various properties including the time of formation on two roll mill, the crosslink density by Flory-Rehner and Sol Content were measured. Then, after adding about ten percent of virgin polymer, plasticizer and sulfur to the devulcanized product, the samples were revulcanized in the mold, and physical and mechanical properties such as hardness, tensile strength, elongation at break, Young's modulus, resilience and also rheometric MDR were measured. In this section, self-made rubber powders were used so that the quality of the products could be monitored based on the changes in the properties. It was observed that devulcanization without chemical agents had low efficiency. The results of devulcanization with Vitax were significantly better than other chemical agents. With the use of Vitax and heat, the tensile strength has improved up to 29% of the original virgin sample's tensile strength, while only 10% of the elongation percentage has decreased. The formation time on two roll mill with Vitax and heat was reduced by 90%, which increases the importance of commercial production with this method. The results showed very good result with the mechano-radio-chemical method. The low amount of devulcanization along with excellent tensile properties, indicated partial devulcanization. In the second part, by making rubber samples based on the formula used in the first stage, rubber samples with defferent molecular masses and different crosslink densities were made, and by creating hypothetical devulcanization, the changes in physical and mechanical properties were investigated and an attempt was made to monitor devulcanization quality, a faster and easier and less error method than Horix should be suggested. It was concluded that hardness and modulus 100% results have many capabilities for devulcanization monitoring. It was observed that if 187 crosslinks break for every 10 polymer molecules, one shore A of hardness decreases, and if one intramolecular bond breaks among 10 polymer molecules, 1.3 shore A of hardness decreases. Therefore, based on the hardness property, the effect of breaking an intramolecular bond is 250 times the effect of breaking a crosslink. Similar results were obtained for 100% modulus property. Based on the modulus property of 100%, the breaking effect of an intramolecular bond is 300 times the breaking effect of a crosslink.

واپخت , لاستيك نيتريل , مايكروويو , عوامل شيميايي واپخت , واپخت جزئي , تئوري هوريكس , پايش واپخت

devulcanization , NBR , Microwave , Partial devulcanization , Horikx theory , devulcanization monitoring , devulcanization chemical agent , devulcanization chemical agent

Mohammad Amin Ghowsi

Dr Masoud Jamshidi