بررسی اثر تقویت کنندگی پرکننده های فعال و نانوخاک رس بر لاستیک پلی بوتادی ان

چکیده پلی بوتادی ان (br) یک لاستیک با مصرف عام است که دارای خواص ویژه ای مانند جهندگی بالا، مقاومت در برابر رشد ترک خوب و انعطاف پذیری عالی در دمای پایین می باشد ولی استحکام کششی ضعیفی دارد. بنابراین بررسی اثر تقویت کنندگی پرکننده های مختلف بر خواص این لاستیک همواره دارای اهمیت است. دوده مهم ترین تقویت کننده در صنایع لاستیک است ولی به دلیل رنگ سیاه برای استفاده در محصولات پزشکی، ورزشی و خانگی محدودیت دارد. به دلیل وابستگی تولید و قیمت دوده به نفت، محققین تحقیقات بسیاری را برای یافتن جایگزین مناسب برای آن آغاز کرده اند. در این پروژه، بررسی و مقایسه اثر تقویت کنندگی آکریلات و متاکریلات آلومینیوم به عنوان پرکننده های فعال و خاک رس به عنوان پرکننده نانو بر خواص لاستیک br با هدف جایگزینی بخشی از دوده مورد مصرف در آمیزه های لاستیکی br انجام شده است. اختلاط آمیزه ها بر روی غلطک و در دمای ?c 5 ± 40 به مدت 15 دقیقه انجام شد. برای بررسی خواص پخت، خواص فیزیکی مکانیکی و پارامتر اتلاف آمیزه ها و نمونه های لاستیکی از آزمون های رئومتری، کشش، چگالی، سختی، جهندگی، سایش و آنالیز گرمایی مکانیکی دینامیکی استفاده شد. همچنین از آزمون پراش پرتو ایکس تحت زوایای کوچک برای بررسی ساختار نانوخاک رس در نانوکامپوزیت ها و از آزمون میکروسکوپ الکترونی پویشی وedx برای بررسی سطح شکست نمونه ها و کیفیت پراکنش پرکننده ها استفاده گردید. نتایج نشان می دهد نانوخاک رس اثر شتاب دهندگی بر فرآیند پخت لاستیکbr دارد و احتمال اسکورچی شدن آمیزه های لاستیکی با سیستم پخت گوگردی موثر را به شدت افزایش می دهد ولی پرکننده های فعال استفاده شده اثر محسوسی بر سرعت فرآیند پخت و مدت زمان ایمنی ندارند که می تواند یک مزیت برای آنها به شمار آید. تقویت کنندگی پرکننده های فعال و نانوخاک رس مانند سایر پرکننده ها به پراکنش مناسب آنها در آمیزه لاستیکی بستگی دارد. استفاده از پرکننده های فعال به عنوان جایگزین بخشی از دوده مورد مصرف در آمیزه های br حاوی سیستم پخت گوگردی موثر، موجب بهبود خواص کششی نشد ولی با تغییر سیستم پخت به معمولی سولفنامیدی، استفاده از هیبرید phr 6 آکریلات آلومینیوم و phr 30 دوده به جای phr 50 دوده در آمیزه br موجب افزایش استحکام کششی و ازدیاد طول به ترتیب به مقدار 20 و 170 درصد گردید. در آمیزه های تهیه شده با سیستم پخت موثر، استحکام کششی و ازدیاد طول آمیزه حاوی هیبرید phr8 نانوخاک رس و phr 25 دوده به ترتیب 15 و 100 درصد بیشتر از مقادیر مربوط به نمونه حاوی phr 50 دوده بدست آمد. در ضمن با افزایش مقدار نانوخاک رس تا مقدار phr10 در آمیزه حاوی phr20 دوده، روند افزایشی و پس از آن روند کاهشی در خواص کششی مشاهده شد. در آمیزه های با سیستم پخت معمولی سولفنامیدی، خواص کششی آمیزه حاوی هیبرید phr 4 نانوخاک رس و phr30 دوده معادل خواص کششی آمیزه پرشده با phr 50 دوده بوده است. با افزایش تقویت کنندگی مقدار اتلاف کاهش می یابد. در نتایج آزمون dmta مشاهده شد که تقویت کنندگی phr10 نانوخاک رس و یا phr 10 آکریلات آلومینیوم از phr 10 دوده بیشتر است. همچنین در آمیزه های با سیستم پخت موثر، مقدار اتلاف آمیزه تقویت شده با هیبرید phr 4 نانوخاک رس و phr 30 دوده نسبت به آمیزه حاوی phr 50 دوده کاهش یافته ولی مقدار اتلاف آمیزه تقویت شده با هیبرید phr 6 آکریلات آلومینیوم و phr 30 دوده نسبت به آمیزه حاوی phr 50 دوده افزایش یافته که این مطلب نتایج آزمون کشش را تایید می کند. در ضمن مقدار اتلاف آمیزه حاوی سیستم پخت معمولی سولفنامیدی تقویت شده با هیبرید phr 6 آکریلات آلومینیوم و phr 30 دوده با وجود اتصالات عرضی پلی سولفیدی کمتر از اتلاف آمیزه معادل با سیستم پخت موثر است که نشان دهنده تقویت کنندگی بیشتر پرکننده های فعال در آمیزه های حاوی سیستم پخت معمولی است. نتایج آزمون saxs نشان می دهد که ساختار میان لایه ای برای نانوکامپوزیت های لاستیکی اتفاق افتاده است و با افزایش مقدار نانوخاک رس در آمیزه حاوی phr 20 دوده مقدار این ساختار کاهش می یابد. با بررسی تصاویر sem مشاهده می شود که با جایگزینی بخشی از دوده توسط نانو خاک رس سطح شکست زبرتر و حفره ها کمتر شده است که نشان دهنده بهبود چسبندگی و برهم کنش پرکننده ها با لاستیک می باشد. همچنین در آمیزه های حاوی پرکننده فعال، سطح شکست نمونه با سیستم پخت معمولی چقرمه تر از سطح شکست نمونه حاوی سیستم پخت موثر به نظر می رسد. تصاویر edx نشان می دهد که کیفیت پراکنش پرکننده فعال به ویژه با افزایش مقدار آن در آمیزه کاهش می یابد و می بایست این مشکل مرتفع شود تا تقویت کنندگی بیشتر حاصل گردد. پراکنش نانوخاک رس از وضعیت بهتری برخوردار بوده است.