CMS لاستیک
1. تعریف و مفهوم
لاستیک CMS، که به طور کامل به عنوان لاستیک طبیعی اپوکسید شده (ENR) شناخته می‌شود، یک الاستومر با کارایی بالا است که از طریق اصلاح شیمیایی لاستیک طبیعی (NR) با وارد کردن گروه‌های اپوکسی بر روی ستون فقرات پلیمری آن تولید می‌شود. این یک مشتق از NR است، نه یک لاستیک کاملا مصنوعی.
• Chemical Nature: یک شکل شیمیایی اصلاح شده از لاستیک طبیعی (*cis-1،4-polyisoprene*).
• هدف از اصلاح: غلبه بر محدودیت‌های اصلی لاستیک طبیعی-مانند مقاومت ضعیف روغن/حلال و نفوذناپذیری کم هوا-در حالی که تا حد زیادی خواص مطلوب خود مانند استحکام و کشش بالا را حفظ می‌کند، در نتیجه ماده‌ای با مشخصات عملکرد ترکیبی ایجاد می‌کند.
2. فرآیند تولید
روش اولیه اپوکسیداسیون است:
1. ماده خام: لاتکس لاستیک طبیعی یا جامد NR در یک حلال آلی (مثلاً تولوئن، کلروفرم) حل می شود تا محلول تشکیل شود.
2. واکنش: تحت دما و pH کنترل شده، یک اسید پراکسی (که معمولاً اسید پراکسی فرمیک یا پراکسی استیک در محل تولید می شود) به عنوان عامل اپوکسیدکننده اضافه می شود.
3. مکانیسم: اکسیژن فعال از پراکسی اسید به پیوندهای دوگانه کربن- (C{2}}C) در زنجیره پلی ایزوپرن حمله می‌کند و آنها را به سه حلقه{{3} اپوکسی (اکسیران) عضو تبدیل می‌کند.
4. ارسال-فرآوری: ENR حاصل از طریق انعقاد، شستشوی کامل برای حذف اسیدها/توسط محصولات و خشک کردن بازیابی می‌شود.
پارامتر کلیدی: درجه اپوکسیداسیون ( درصد مول پیوندهای دوگانه تبدیل شده به گروه های اپوکسی، معمولاً بین 10٪ تا 50٪). این درجه به طور انتقادی ویژگی های نهایی ENR را تعیین می کند.
3. خواص و مزایا کلیدی
ENR ترکیبی منحصر به فرد از خواص لاستیک های NR و مصنوعی را نشان می دهد:
نفوذناپذیری عالی هوا: خاصیت مانع گاز آن به طور قابل توجهی از NR استاندارد برتر است و حتی از لاستیک بوتیل (IIR) فراتر می رود. این مهمترین مزیت آن است که آن را برای لاستیک های داخلی ایده آل می کند.
• بهبود مقاومت در برابر روغن و حلال: گروه‌های اپوکسی قطبی سازگاری با مواد قطبی و مقاومت در برابر روغن‌ها و هیدروکربن‌های غیر قطبی را افزایش می‌دهند و آن را بین NR و لاستیک نیتریل (NBR) قرار می‌دهند.
• ویژگی های میرایی برجسته: دمای انتقال شیشه ای (Tg) با سطح اپوکسیداسیون افزایش می یابد و جذب ارتعاش موثر در محدوده دمایی وسیع تری را فراهم می کند.
• حفظ نقاط قوت NR: استحکام کششی، الاستیسیته، استحکام صمغ و رفتار پردازشی (مانند کیسه سازی آسیاب) را حفظ می کند.
• چسبندگی تقویت شده: قطبیت اتصال با فلزات، منسوجات و سایر مواد قطبی را بدون نیاز به پرایمینگ گسترده بهبود می بخشد.
• زیست تخریب پذیری حفظ شده: به عنوان یک مشتق از NR، درجه ای از زیست تخریب پذیری محیطی را در مقایسه با لاستیک های کاملا مصنوعی حفظ می کند.
4. معایب و چالش ها
• هزینه بالاتر: فرآوری شیمیایی هزینه های تولید را افزایش می دهد و ENR را نسبت به NR استاندارد گران تر می کند.
• بهبود محدود در مقاومت در برابر حرارت/ازون: اگرچه کمی بهتر از NR است، اما مقاومت آن در برابر حرارت، اکسیژن و پیری ازن به خوبی لاستیک‌های تخصصی اختصاصی مانند EPDM یا CSM نیست. حلقه های اپوکسی می توانند در شرایط گرما یا اسیدی واکنش پذیر باشند.
• ذخیره سازی و پایداری: برای جلوگیری از واکنش های متقاطع-پیوند یا باز شدن حلقه- گروه های اپوکسی، به نگهداری دقیق نیاز دارد.
• تنظیمات فرمولاسیون مورد نیاز: دستورات ترکیبی (به ویژه سیستم پخت) باید برای شیمی ENR بهینه شده باشد و نمی توان مستقیماً از فرمولاسیون NR کپی کرد.
5. کاربردهای اولیه
ویژگی‌های خاص ENR برنامه‌های کاربردی- با ارزش بالا را هدف قرار می‌دهند:
1. صنعت تایر (بازار اولیه):
◦ لاینر داخلی برای لاستیک‌های بدون تیوب با کارایی بالا-: به تنهایی یا ترکیب شده با لاستیک هالوبوتیل برای استفاده از احتباس هوای برتر آن برای کاهش فشار کمتر استفاده می‌شود.
◦ تایرهای ویژه: برای مسابقه، هوانوردی، یا سایر شرایط خدمات سخت-.
2. اجزای میرایی و ضد لرزش-:
◦ پایه های موتور، بلبرینگ پل، دمپرهای تجهیزات دقیق: استفاده از ضریب میرایی بالای آن.
3. روغن{1}}محصولات مقاوم و آب بندی:
◦ شیلنگ‌ها، واشرها، مهر و موم‌های مقاوم در برابر روغن: برای محیط‌هایی که با سوخت یا روغن تماس دارند.
4. چسب ها و پوشش ها:
◦-چسب‌های ساختاری با استحکام بالا، فلز-قطعات چسبنده لاستیکی: بهره‌مندی از چسبندگی عالی آن.
5. سایر کالاهای تخصصی:
◦ درپوش های دارویی، لوازم ورزشی و غیره
6. بازار و تولید کنندگان عمده
ENR یک محصول تخصصی،-با ارزش و با حجم کم-در بازار جهانی لاستیک است.
• تولیدکنندگان جهانی:
◦ تایلند: پیشرو در تحقیق و توسعه و تولید تجاری، با استفاده از موقعیت خود به عنوان برترین تولید کننده NR در جهان. نهادهایی مانند Rubber Authority تایلند و شرکت های مرتبط بازیگران کلیدی هستند.
◦ مالزی: یکی دیگر از مراکز مهم تحقیق و تولید ENR.
◦ چین: تحقیقات فعال در مؤسسات (مانند دانشگاه هاینان، آکادمی علوم کشاورزی گرمسیری چین) و برخی تولیدات تجاری، هرچند در مقیاس نسبتاً کوچکتر.
• چشم انداز بازار: انتظار می رود تقاضا به طور پیوسته رشد کند، که ناشی از پیگیری صنعت تایر برای عملکرد بالاتر (بهینه سازی سوخت، پایداری) و پیشرفت در تولید بالا-است. با این حال، هزینه بالاتر آن محدودیت اصلی برای جلوگیری از جایگزینی گسترده لاستیک‌های معمولی است.