یک لاستیک مصنوعی یک الاستومر مصنوعی است . آنها پلیمرهایی هستند که از محصولات فرعی نفتی سنتز می شوند . سالانه حدود 32 میلیون تن لاستیک در ایالات متحده تولید می شود که دو سوم آن مصنوعی است. لاستیک مصنوعی، درست مانند لاستیک طبیعی ، کاربردهای زیادی در صنعت خودروسازی برای لاستیک‌ها ، پروفیل‌های در و پنجره، مهر و موم‌ها مانند حلقه‌های اورینگ و واشر ، شلنگ‌ها ، تسمه‌ها ، تشک و کف‌پوش دارد . آنها طیف متفاوتی از خواص فیزیکی و شیمیایی را ارائه می دهند که می تواند قابلیت اطمینان یک محصول یا کاربرد معین را بهبود بخشد. لاستیک‌های مصنوعی از دو جنبه برتر از لاستیک‌های طبیعی هستند: پایداری حرارتی و مقاومت در برابر روغن‌ها و ترکیبات مرتبط. [1] آنها در برابر عوامل اکسید کننده، مانند اکسیژن و ازن که می تواند عمر محصولاتی مانند لاستیک ها را کاهش دهد، مقاوم تر هستند.
تاریخچه لاستیک مصنوعی
استفاده گسترده از دوچرخه، و به ویژه تایرهای بادی آنها ، که از دهه 1890 شروع شد، افزایش تقاضا برای لاستیک را ایجاد کرد. در سال 1909، تیمی به سرپرستی فریتز هافمن ، که در آزمایشگاه بایر در البرفلد آلمان کار می‌کردند، موفق شدند ایزوپرن را پلیمریزه کنند و اولین لاستیک مصنوعی را بسازند. [2] [3]
مطالعات منتشر شده در سال 1930 به طور مستقل توسط لبدف، والاس کاروترز آمریکایی و دانشمند آلمانی هرمان استودینگر در سال 1931 به یکی از اولین لاستیک‌های مصنوعی موفق معروف به نئوپرن منجر شد که در دوپونت به سرپرستی بولتون توسعه یافت . نئوپرن در برابر حرارت و مواد شیمیایی مانند نفت و بنزین بسیار مقاوم است و در شیلنگ های سوخت و به عنوان یک ماده عایق در ماشین آلات استفاده می شود. شرکت Thiokol نام خود را بر روی یک نوع لاستیک رقابتی بر پایه اتیلن دی کلراید اعمال کرد . [4]
در سال 1935، شیمیدانان آلمانی اولین مورد از یک سری لاستیک های مصنوعی را که به نام لاستیک بونا شناخته می شوند، سنتز کردند . اینها کوپلیمر بودند ، به این معنی که پلیمرها از دو مونومر در توالی متناوب ساخته شده بودند . مارک های دیگر عبارتند از Koroseal ، که Waldo Semon در سال 1935 توسعه داد، و Sovprene ، که محققان شوروی در سال 1940 ایجاد کردند .
جنگ جهانی دوم
تولید لاستیک مصنوعی در ایالات متحده در طول جنگ جهانی دوم به شدت گسترش یافت زیرا قدرت های محور تقریباً تمام ذخایر محدود لاستیک طبیعی جهان را تا اواسط سال 1942 تحت کنترل داشتند، پس از تسخیر بیشتر آسیا توسط ژاپن، به ویژه در مستعمرات بریتانیا در جنوب شرقی آسیا. مالایا ( مالزی کنونی ) و هند شرقی هلند (در حال حاضر اندونزی ) که بخش عمده ای از عرضه جهانی لاستیک طبیعی از آنجا تامین می شود. [6]
اهداف عملیات بمباران Pointblank آلمان نازی شامل کارخانه Schkopau (50000 تن در سال) و کارخانه لاستیک مصنوعی Hüls در نزدیکی Recklinghausen (30000، 17%)، [7] و کارخانه تایر و لوله Kölnische Gummifäden Fabrik در بانک Deutz در شرق بود. راین [ 8 ] کارخانه لاستیک مصنوعی فرارا ، ایتالیا (نزدیک پل رودخانه) در 23 اوت 1944 بمباران شد . و لورکوزن (5000). یک کارخانه لاستیک مصنوعی در Oświęcim ، در لهستان تحت اشغال نازی ها، در 5 مارس 1944 [10] در دست ساخت بود که توسط IG Farben اداره می شد و نیروی کار برده، توسط اس اس، از اردوگاه مرتبط آشویتس III (مونوویتز) تامین می شد
انواع
رایج ترین لاستیک مصنوعی، لاستیک های استایرن بوتادین (SBR) است که از کوپلیمریزاسیون استایرن و 1،3- بوتادین به دست می آید . سایر لاستیک های مصنوعی عبارتند از:
- پلی ایزوپرن ، تهیه شده از پلیمریزاسیون ایزوپرن
- نئوپرن ، تهیه شده از پلیمریزاسیون 2-کلروبوتادین
- لاستیک نیتریل ساخته شده از سیانوبوتادین یا 2-پروپننیتریل و بوتادین
تنوع زیادی از اینها را می توان با مخلوط مونومرها و با کاتالیزورهای مختلف تهیه کرد که امکان کنترل استریوشیمی را فراهم می کند.
پلی ایزوبوتیلن یا لاستیک بوتیل به دلیل مقاومت آن در برابر انتشار هوا از طریق آستر معمولاً در لوله ها یا آسترهای داخلی تایر استفاده می شود. با این حال، این ماده بسیار کمتر ارتجاعی نسبت به سیس پلی بوتادین است که اغلب در دیواره های جانبی لاستیک استفاده می شود تا تلفات انرژی و در نتیجه ایجاد گرما را به حداقل برساند. در واقع، آنقدر انعطاف پذیر است که در توپ های فوق العاده استفاده می شود . الاستومری که به طور گسترده برای ورق های خارجی مانند پوشش های سقف استفاده می شود، Hypalon یا پلی اتیلن کلروسولفونه است . از لاستیک های مصنوعی مانند EPR نیز می توان برای عایق الکتریکی استفاده کرد.
لاستیک سیلیکونی
لاستیک سیلیکون نیز یک الاستومر مصنوعی است که از پلیمرهای سیلیکونی تشکیل شده است . لاستیک های سیلیکونی به طور گسترده ای در صنعت استفاده می شود و فرمولاسیون های متعددی وجود دارد. لاستیک های سیلیکونی اغلب پلیمرهای یک یا دو بخشی هستند و ممکن است حاوی پرکننده هایی برای بهبود خواص یا کاهش هزینه باشند. لاستیک سیلیکونی به طور کلی غیر واکنشی، پایدار و مقاوم در برابر محیط ها و دماهای شدید است.
لاستیک طبیعی در مقابل لاستیک مصنوعی
لاستیک طبیعی که از لاتکس Hevea brasiliensis به دست می آید ، عمدتاً پلی سیس ایزوپرن است .
لاستیک مصنوعی مانند سایر پلیمرها از مونومرهای مختلف بر پایه نفت ساخته می شود .
برخی از لاستیک های مصنوعی نسبت به لاستیک طبیعی حساسیت کمتری نسبت به ترک خوردگی ازن دارند . لاستیک طبیعی به دلیل پیوندهای دوگانه در ساختار زنجیره ای خود حساس است، اما برخی از لاستیک های مصنوعی این پیوندها را ندارند و بنابراین در برابر ترک خوردگی ازن مقاوم تر هستند. به عنوان مثال می توان به لاستیک Viton ، EPDM و لاستیک بوتیل اشاره کرد .
کلاس جدیدی از لاستیک مصنوعی، الاستومرهای ترموپلاستیک هستند که برخلاف لاستیک ولکانیزه شده با لاستیک طبیعی معمولی، به راحتی قالب گیری می شوند . ساختار آنها با اتصال متقابل توسط کریستالیت ها در مورد پلی یورتان ها یا توسط حوزه های آمورف در مورد کوپلیمرهای بلوکی SBS تثبیت می شود .