پیشرفت در ترکیب لاستیک باعث افزایش ولکاناسیون می شود

تصور کنید که لاستیک طبیعی معمولی از طریق فرآیندهای پیچیده ترکیب به یک ماده با عملکرد بالا تبدیل می شود و پایه محصولات لاستیکی برتر می شود.علم پشت اين تحول پیچیده تر از اونيه که به نظر مياددر این مقاله رابطه ظریف بین تکنیک های ترکیب لاستیک و ویژگی های ولکاناسیون مورد بررسی قرار می گیرد و رمز پنهان عملکرد برتر لاستیک را نشان می دهد.

ولکاناسیون به عنوان مرحله اصلی در پردازش لاستیک است که ویژگی های نهایی محصولات لاستیک را تعیین می کند. تکنیک های ترکیب به طور قابل توجهی بر نتایج ولکاناسیون تأثیر می گذارد.تغییر پارامترهای کلیدی مانند زمان و سرعت ولکاناسیونبرای بررسی اینکه چگونه روش های ترکیب کننده بر ویژگی های ولکاناسیون لاستیک طبیعی تاثیر می گذارد،ما يه سري آزمايش سختي انجام داديم.

این مطالعه چهار روش ترکیب متفاوت را مقایسه کرد که هرکدام به دقت تسلسل مخلوط و مدت زمان را کنترل می کردند تا تأثیرات آنها را بر خواص ولکاناسیون به طور دقیق کشف کنند.

• روش ۱: مخلوط کردن در یک مرحله- لاستیک طبیعی قبل از اضافه کردن تمام افزودنی های لاستیک و کربن سیاه N330 به طور همزمان 5 دقیقه جویدن را تجربه کرد.این رویکرد ساده تاثیر مخلوط یک مرحله را بر برکناری ارزیابی کرد..
• روش 2 و 3: روش های پرکننده اول- هر دو روش با یک دقیقه جویدن لاستیک شروع می شوند و سپس به طور همزمان مواد شیمیایی سیاه کربن و لاستیک اضافه می شوند.اجازه می دهد تا بررسی شود که چگونه پرکننده های مختلف بر ولکاناسیون تاثیر می گذارند..
• روش ۴: جمع بندی دنباله دار- پس از 3 دقیقه جویدن، مواد شیمیایی لاستیک و سیاه کربن به صورت مرحله ای اضافه شدند. سیاه کربن در دو مرحله (10 قسمت در ابتدا، و 40 قسمت با روغن) وارد شد.امکان کنترل دقیق روی گنجاندن پرکننده برای بهینه سازی ولکاناسیون.

در این مطالعه همچنین بررسی شد که چگونه نسبت سیاه کربن در هر مرحله اضافه شده است (نسبت 20):30، ۳۰:20، و 40:10) بر نتایج ولکاناسیون تاثیر گذاشت.

نتایج نشان داد که روش های ترکیب به طور قابل توجهی بر ویژگی های ولکاناسیون تأثیر می گذارد، با تکنیک ترکیب سیاه کربن به عنوان مهمترین عامل ظهور می کند.دمای مخلوط بالاتر زمان و سرعت ولکاناسیون را کاهش می دهددر حالی که افزایش دمای ولکاناسیون روند را تسریع می کند، اندازه ذرات سیاه کربن کوچکتر نیز منجر به زمان های کوتاه تر و نرخ های بالاتر ولکاناسیون می شود.

ویژگی های ولکاناسیون به عنوان شاخص های حیاتی سرعت واکنش و عملکرد محصول عمل می کنند. روش های تحلیلی متعدد این واکنش ها را تحت نظر دارند، از جمله اشعه مادون قرمز موج کوتاه،سونوگرافی آنلاین، پراکندگی نوترون زاویه کوچک (SANS) ، و رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR). کالوریمتری اسکن تفاوتی (DSC) نیز در مطالعات ولکاناسیون استفاده گسترده ای دارد.

علیرغم این تکنیک های پیشرفته، رومترها هنوز استاندارد صنعت برای مشاهده حرکات ولکاناسیون از طریق منحنی های تورک-زمان (rheographs) هستند.این ابزارها به تعیین فرمول های مطلوب لاستیک کمک می کنند با ارزیابی اینکه چگونه توالی ترکیبات و تعاملات پرکننده بر رفتار ولکاناسیون تأثیر می گذارد.

در این مطالعه لاستیک طبیعی با افزودنی ها و پرکننده های تقویت کننده در 60 درجه سانتیگراد پردازش شد، که به طور دقیق دنباله های مخلوط و زمان بندی از پیش تعیین شده است.چهار گروه نمونه (A-D) با استفاده از روش های مختلف ترکیب سیاه کربن تهیه شدند.نمونه D، که قبل از مواد شیمیایی لاستیک، کربن سیاه را معرفی کرد، مقادیر حداکثر گشتاور بالاتر از سایر نمونه ها را نشان داد.که نشان دهنده تعامل بهتر لاستیک و پرکننده است، زمانی که پرکننده ها توسط مواد شیمیایی پردازش نشده باشند..

داده ها نشان داد که زمان های جویدن طولانی تر ترکیبات لاستیک را نرم می کند و مقادیر حداکثر گشتاور را کاهش می دهد.توالی افزودن مواد شیمیایی بسیار مهم بود - نمونه هایی که قبل از شتاب دهنده TBBS گوگرد اضافه می کردند نسبت به نمونه هایی که آنها را با هم ترکیب می کردند، ولکاناسیون آهسته تری را نشان می دادند.ذرات کوچک تر سیاه کربن باعث ایجاد سطوح بزرگتر برای جذب لاستیک می شود، افزایش محتوای لاستیک متصل و مقادیر تورک.

برخلاف انتظارات، اضافه کردن کربن بلک در مراحل اولیه باعث افزایش حداکثر تورک نشد، با وجود اینکه باعث انتشار بهتر شد.این پارادوکس با تحلیل زمان و سرعت ولکاناسیون از طریق محاسبات تخصصی حل شد.نتایج نشان داد که ادغام قبلی سیاه کربن زمان ولکاناسیون را کاهش می دهد در حالی که سرعت آن افزایش می یابد، زیرا ذرات به خوبی پراکنده به عنوان کاتالیزورهای برتر عمل می کنند.

مطالعات دما نشان داد که در حالی که دماهای بالاتر ولکاناسیون واکنش ها را تسریع می کند،دمای مخلوط بالا گاهی اوقات باعث کاهش لزوم لاستیک و نیروهای برش می شود، که منجر به انتشار کمتر کربن سیاه می شود.

این تحقیق به تولید کنندگان بینش عملی برای بهینه سازی پردازش لاستیک می دهد. با انتخاب دقیق توالی ترکیب، انواع پرکننده و دمای پردازش،تولید کنندگان می توانند ویژگی های ولکاناسیون را به طور دقیق کنترل کنند تا نیازهای خاص محصول را برآورده کنند..