به عنوان یک ماده آب بندی ضروری در صنعت و ساخت و ساز مدرن، عملکرد نوارهای آب بندی لاستیکی تا حد زیادی توسط ترکیب شیمیایی آنها تعیین می شود. عملکرد اصلی نوارهای آب بندی لاستیکی شامل ضد آب، ضد گرد و غبار، عایق صدا، میرایی لرزش و حفاظت در برابر آب و هوا می باشد. این توابع بر اثر هم افزایی ماتریس لاستیکی و مواد افزودنی آن متکی هستند. این مقاله اجزای شیمیایی اصلی نوارهای آب بندی لاستیکی و تأثیر آنها بر خواص مواد را به تفصیل بررسی می کند.
I. ماتریس لاستیکی: جزء اصلی الاستومرها
جزء اصلی نوارهای آب بندی لاستیکی ماتریس لاستیکی است که معمولاً از لاستیک طبیعی (NR) یا لاستیک مصنوعی ساخته می شود. لاستیک طبیعی که از لاتکس درختان لاستیک به دست می آید، خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری بسیار خوبی از خود نشان می دهد، اما مقاومت شیمیایی و پیری آن نسبتاً ضعیف است. بنابراین، لاستیک های مصنوعی در بسیاری از کاربردهای صنعتی رایج تر است. این موارد شامل موارد زیر است:
1. لاستیک نیتریل-بوتادین (NBR): ساخته شده از کوپلیمر بوتادین و اکریلونیتریل، مقاومت بسیار خوبی در روغن و حلال دارد و برای استفاده در محیط های بسیار روغنی مانند محفظه موتور خودرو و تجهیزات صنعتی مناسب است.
2. مونومر اتیلن پروپیلن دی ان (EPDM): ساخته شده از کوپلیمری از اتیلن، پروپیلن، و مقدار کمی از دی ان های غیر مزدوج، مقاومت فوق العاده ای در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر ازن و مقاومت در برابر حرارت دارد و به طور گسترده در درزگیرهای در و پنجره ساختمان و تجهیزات فضای باز استفاده می شود.
3. لاستیک سیلیکونی (VMQ): با یک پیوند اکسیژن سیلیکونی به عنوان ستون فقرات آن، مقاومت عالی در برابر حرارت بالا-(تا 200 درجه و بالاتر) و مقاومت پایین{4}}درجه حرارت (تا -60 درجه) ارائه میکند که آن را برای آب بندی در محیطهای با آب و هوای شدید مناسب میکند.
4. لاستیک کلروپرن (CR): با مقاومت عالی در برابر روغن، مقاومت در برابر پیری و تاخیر در شعله، معمولاً در نوارهای آب بندی خودرو و کاربردهای محافظ صنعتی استفاده می شود.
انتخاب پایه های لاستیکی مختلف به طور مستقیم بر دوام، کشش و مناسب بودن محیطی نوار آب بندی تأثیر می گذارد، بنابراین فرمولاسیون باید بر اساس کاربرد خاص بهینه شود.
II. سیستم ولکانیزاسیون: ساختار اتصال عرضی لاستیک را تعیین می کند
خواص فیزیکی نوارهای آب بندی لاستیکی تا حد زیادی توسط سیستم ولکانیزاسیون آنها مشخص می شود، به ویژه میزان اتصال عرضی بین زنجیره های مولکولی لاستیکی. عوامل ولکانیزه کننده (مانند گوگرد و پراکسیدها) با شتاب دهنده ها (مانند تیازول ها و تیورام ها) برای تشکیل یک ساختار شبکه سه بعدی بین مولکول های لاستیک خطی، در نتیجه استحکام، الاستیسیته و مقاومت در برابر حرارت مواد را بهبود می بخشند.
•سیستم ولکانیزاسیون گوگرد: سنتی و مقرون به صرفه، مناسب برای اکثر لاستیکهای همه منظوره (مانند NR و SBR)، اما با مقاومت حرارتی نسبتاً کم.
•سیستم ولکانیزاسیون پراکسید: مناسب برای EPDM، لاستیک سیلیکون و غیره، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر پیری بالاتر، اما با هزینه بالاتر.
• سیستم ولکانیزاسیون اکسید فلز (مانند اکسید روی + اسید استئاریک): معمولاً در لاستیک کلروپرن برای افزایش مقاومت در برابر ازن و هوازدگی آن استفاده می شود.
کنترل درجه ولکانیزاسیون مستقیماً بر سختی، انعطافپذیری و پایداری طولانیمدت نوار آببندی تأثیر میگذارد.
III. پرکننده ها و مواد تقویت کننده: بهبود خواص مکانیکی و هزینه
برای بهینهسازی خواص مکانیکی نوارهای آببندی لاستیکی و کاهش هزینهها، پرکنندههای مختلفی معمولاً اضافه میشوند که در درجه اول عبارتند از:
1. کربن سیاه: متداول ترین پرکننده تقویت کننده، استحکام، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر پارگی لاستیک را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد، در حالی که روی رنگ نیز تأثیر می گذارد (به عنوان مثال، کربن سیاه با اندازه ذرات مختلف، مانند N330 و N550).
2. سیلیس: مناسب برای محصولات لاستیکی با{1} رنگ روشن یا شفاف، دارای خواص تقویتی عالی است و به طور گسترده در لاستیک سیلیکونی استفاده می شود.
3. کربنات کلسیم و تالک: پرکنندههای کم هزینه- که عمدتاً برای بهبود عملکرد پردازش استفاده میشوند، اما تأثیر محدودی بر خواص مکانیکی دارند.
4. الیاف یا الیاف خرد شده: مانند الیاف آرامید و کربن، مقاومت لاستیک در برابر پارگی و مقاومت فشرده سازی را افزایش می دهد.
نوع و دوز پرکننده ها باید بر اساس الزامات کاربرد خاص نوار آب بندی تنظیم شود تا عملکرد و هزینه متعادل شود.
IV. نرم کننده ها و نرم کننده ها: بهبود فرآیند پذیری و انعطاف پذیری
نرم کننده ها (مانند نرم کننده-نفتی و فتالات ها) برای کاهش دمای انتقال شیشه ای لاستیک، بهبود انعطاف پذیری و سیالیت پردازش آن استفاده می شود. با این حال، برخی از نرمکنندهها ممکن است مهاجرت یا تبخیر شوند، که بر عملکرد آببندی طولانیمدت تأثیر میگذارد. بنابراین، نرمکنندههای سازگار با محیط زیست یا مهاجرت کم (مانند روغن سویا اپوکسیدشده) اغلب در کاربردهایی با الزامات زیستمحیطی بالا (مانند تماس با مواد غذایی یا کاربردهای پزشکی) استفاده میشوند.
V. آنتی اکسیدان ها و سیستم های حفاظتی: افزایش عمر خدمات
نوارهای درزگیر لاستیکی به دلیل عواملی مانند اکسیژن، ازن، و اشعه ماوراء بنفش در استفاده طولانی مدت مستعد پیری هستند. بنابراین، آنتی اکسیدان ها برای بهبود دوام آنها مورد نیاز است:
• آنتی اکسیدان های آمینی (مانند 4010NA و RD): مقاومت عالی در برابر ازن و پیری اکسیداتیو حرارتی دارند، اما ممکن است بر تغییر رنگ لاستیک تأثیر بگذارند.
•آنتی اکسیدان های فنولیک (مانند 2،6-دی-ترت-بوتیل-p-کرزول): آنها خواص آنتی اکسیدانی بسیار خوبی دارند و برای محصولات لاستیکی با رنگ روشن یا شفاف مناسب هستند.
• موم محافظ (مانند موم میکروکریستالی): یک لایه محافظ روی سطح لاستیکی ایجاد می کند و ترک خوردگی ازن را کند می کند.
این افزودنی ها به طور هم افزایی عمل می کنند تا اطمینان حاصل شود که نوارهای آب بندی لاستیکی عملکرد آب بندی پایداری را حتی پس از- قرار گرفتن طولانی مدت در محیط های خشن حفظ می کنند.
نتیجه گیری
ترکیب شیمیایی نوارهای آب بندی لاستیکی پیچیده و متنوع است و عملکرد آنها توسط ماتریس لاستیکی، سیستم ولکانیزاسیون، پرکننده ها، نرم کننده ها و آنتی اکسیدان ها تعیین می شود. با انتخاب منطقی و تناسب این اجزای شیمیایی، الاستیسیته، مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر روغن و استحکام مکانیکی نوار آب بندی را می توان برای برآوردن نیازهای کاربرد بخش های مختلف صنعتی و ساختمانی بهینه کرد. در آینده، با تقویت مقررات زیست محیطی و توسعه مواد پلیمری جدید، ترکیب شیمیایی نوارهای آب بندی لاستیکی بیشتر به سمت عملکرد بالا، سمیت کم و پایداری بهینه خواهد شد.
