به طورکلی دو نوع لاستیک وجود دارد که عبارتند از لاستیک طبیعی و لاستیک سنتزی ، در زیر به بررسی آنها و همچنین طرز تهیه آنها می پردازیم .

لاستیک طبیعی از کائوچو بدست می آید که خود این کائوچو به طور طبیعی از درختی به نام Hevea بدست می آید . انواع کائوچو به شرح زیر می باشد :

کائوچوی طبیعی و مصنوعی

کائوچوی طبیعی در شیره درختی به نام هوا ، Hevea وجود دارد و از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام ۲- متیل – ۱ و -۳ بوتادین معروف به ایزوپرن بوجود می آید . با توجه به اینکه در فرمول ساختمانی کائوچو یا لاتکس طبیعی هنوز یک پیوند دو گانه وجود دارد ، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد یا سولفور حرارت دهیم ، این منومرها ، پیوند پی را باز می کنند و با ظرفیت های آزاد شده ، اتم گوگرد را می گیرند در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می گردد . حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون Vulcanization می نامند . به همین دلیل ، لاستیک حاصل را نیز کائوچوی ولکانیزه می گویند . چند نوعی کائوچوی مصنوعی نیز ساخته شده اند که از مواردی مانند ۱ و -۳ بوتادی ان و جسمی به نام -۲ کلرو – ۱ و -۳ بوتادین معروف به کلروپرن و جسم دیگری به فرمول ۲ و -۳ دی متیل – ۱ و -۳ بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده اند کلروپرن به راحتی پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می شود .

ساختار لاستیک طبیعی

لاستیک طبیعی یا کائوچو ، سیس -۴ “ ۱- پلی ایزوپرن است و مولکولهای آن بر اثر کشش ، بلوری می شوند . بدین ترتیب شکل مطلوبی از تقویت حاصل می شود به عنوان پیش نیازساختاری ، مولکولهای لاستیکهای طبیعی و سنتزی باید طویل باشند . خاصیت مشخصه کشیدگی برگشت پذیر به دلیل ترتیب اتفاقی و کلافی زنجیرهای بلند بسیاری است . بر اثر کشش ، زنجیرها بهم می خورند ولی مثل یک فلز ، پس از رها کردن تنش به شکل کلافی خود بر می گردند . لاستیک طبیعی ۶ تا ۸ درصد مواد غیر پلاستیکی دارد و در برابر گرما اندوزی مقاومت زیادی نشان می دهد .

روش تهیه لاستیک طبیعی

برای بدست آوردن شیرابه ، پوست درخت را طوری بر می دارند که مایع در فنجانهای کوچکی جمع شود ، فنجانها باید مرتبا جمع آوری شوند تا از گندیدگی یا آلودگی شیرابه جلوگیری شود . پس از آن شیرابه به محل جمع آوری برده می شود و درآنجا پس از صاف شدن با افزودن آمونیاک محافظت می شود . لاستیک از طریق فرآیندی موسوم به انعقاد جدا می شود . این کار با افزودن اسیدها یا نمکهای مختلف انجام می گیرد . در طی این عمل لاستیک به شکل یک توده سفید خمیری از مایع جدا می شود و سپس از آن با استفاده از غلتک ورقه ای و در نهایت خشک می گردد . روش جدیدتر این است که با استفاده تیغه های دوار یا اعمال برش بین دو غلتکی که با سرعت متفاوت می چرخند شیرابه منعقد شده را به دانه تبدیل می کنند . دانه ها سپس به مدت چند ساعت در خشک کن های مکانیکی خشک می شوند ، این عمل درروش قدیمی که از هوا یا دود چوب برای خشک کردن استفاده می شد چندین روز به طول می انجامید . به هر صورت ورقه یا دانه خشک شده متراکم و از آن مدلهایی به وزن ۳۳ کیلوگرم می سازند . مقداری از لاستیک طبیعی بصورت شیرابه به بازار عرضه می شود پیش از آنکه لاستیک را بتوان با انواع افزودنیهای لازم آمیزه کاری مثل دوده به عنوان پرکن گوگرد یا ترکیبات گوگردی ، تسریع کننده و ولکانش ، ضد اکسنده محافظ و روغن بر روی همان غلتکها یا مخلوط کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها مقدار کمی لاستیک را در یک زمان می توانند عمل آورند . یک نمونه مخلوط کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها بسته های ۲۵۰ کیلوگرمی را جوابگو باشد . پس از اختلاط ، لاستیک با روزن رانی یا قالب گیری به شکل محصول دلخواه در می آید و بعد پخت می شود . و ولکانشی به یک پلیمر سخت شبکه ای می انجامد که با گرمادهی مجدد نرم و یا ذوب نمی شود می رود ، مصرف لاستیکهای طبیعی پایین می آید . چون لاستیکهای سنتزی اقتصادی تر هستند .

ساختار لاستیک سنتزی

لاستیک های سنتزی به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده اند . این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار مهم انجام می گیرد . پر مصرف ترین لاستیک سنتزی SBR است . از دیگر کشپارهای معمولی می توان پلی بوتادی ان ، پلی اتیلن ، پروپلین ، لاستیک پوتیل ، نئوپرن ، لاستیکهای نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد .

 روش تولید لاستیک سنتزی

روش امولسیون سرد

بسپاری دریک امولسیون در دمای ۵ درجه سانتیگراد و به مدت ۸ تا ۱۲ ساعت انجام میگیرد . این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می گیرد . واکنش در ۶۰ تا ۷۵ درصد تبدیل خاتمه می یابد . امولسیون به صورت شیرابه درمخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می شود . مخلوط ابتدا منعقد ، سپس کاملا شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می شود . به عمده لاستیکهای SBR پیش از و ولکانش روغن زده میشود . نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می شود .

روش محلول

در این نوع بسپارش ، کنترل بیشتری برساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد . توزیع واحدهای استیرن ، درطلوع زنجیر اتفاقی است . بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی ، مقاومت سایش و خستگی بهتر ، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد .

همبسپارهای بوتا دی ان – استیرن

همبسپارهای استیرن و بوتادی ان که بیش از ۵۰ درصد بوتادی ان دارند به SBR موسولند . نسبت معمولی تکپارها ۷۰ تا ۷۵ قسمت بوتادی ان به ۲۵ تا ۳۰ قسمت استرین به بالای ۵۰ درصد ، محصول به شدت پلاستیک می شود . و در رنگهای شیرابه ای قابل استفاده است . لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی شود و به همین سبب ضعیف است مگر آنکه با دوده یا مواد دیگر تقویت شود . حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیفتر است . خواص و ولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است . بالغ بر ۷۰ درصد SBR تولیدی در آج تایر ، ۱۵ درصد قطعات مکانیکی و حدود ۱۰ درصد به شکل شیرابه مصرف می شود .

لاستیکهای نیتریل ( NBR )

همبسپارهای بوتادی ان و آکریلونیتریل مثل SBR به طریق امولسیونی ساخته می شوند . البته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل در همبسپار از ۲۰ تا ۵۰ درصد متغیر است . با افزایش مقدار نیتریل ، مقاومت در برابر هیدروکربنها ، حلالها ، سایش و نفوذ گاز افزایش می یابد . کاهش مقدار نیتریل ، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می دهد . لاستیکهای NBR دربرابر روغنها ، حلالها ، آب ، نمکها ، ترکیبات آلیفاتیک ، صابونها و اغلب مواد غذایی مقاوم اند . این دست مواد به شکل پیوسته دردمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد درمجاورت هوا و در دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند .

لاستیک نئوپرن

این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای ۳۸ درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می آید . در برابر اکسایش ، روغن ، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو ، چسبها ، درزگیرها و پوشش ها دارد . از لاستیک طبیعی گرانتر است به همین سبب زمانی استفاده می شود که به خواص ویژه نیاز باشد

لاستیک تیوکول

نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه ۱۹۲۰ در ایالات متحده ابداع شد این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد . لاستیکهای تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می شوند . محصول این واکنشها بویژه برای آستری مخازن نفت ، گلهای ساختمانی و بتونه کاری ، چسبها و درزگیرها و اخیرا ماده چسبی سوخت موشک ، پوشش های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد .

لاستیکهای سیلیکون

این لاستیکها مخلوط بسپارهای کانی – آلی هستند که از بسپارش انواع سیلانها و سیلوکسانها بدست می آیند . با اینکه گران اند ولی مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف دمای بالا منجر می شود . زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است . ترکیبات سیلیکون و مشتقات آنها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص اند ، مثل حل پذیری در حلالهای آلی ، حل ناپذیری در آب و الکلها ، پایداری گرمایی ، بی اثری شیمیایی ، خواص بالای دی الکتریک ، اشتعال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، تغییر اندک گرانروی با دما و عدم سمیت . به دلیل همین خواص ، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، درزگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا ، لاستیک سیلیکون ، ترکیبات آبگریز ، واکسها و مواد صیقل کاری قابل استفاده اند . بیشترین مصرف لاستیکهای سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آنها در دستگاههای یخ نزن ، واشر ، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می شود .

لاستیک بوتیل

همبسپار ایزوبوتیلن با حدود ۲ درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است . ایزوپرن درساختار زنجیر سیرنشدگی کافی بوجود می آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد . لاستیک بوتیل نفوذ پذیری بی نهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است . نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد . در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد . با سایر لاستیک ها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می شود .

لاستیک اورتان

محصول واکنش برخی پلی گیلکونها و دی ایزوسیاناتهای آلی فرآورده های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند . این ترکیبات لاستیکهای خاص با خواص ویژه اند . به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده اند و در غلظتهای بالایی از حلالها ، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند . مصرف اصلی این نوع لاستیک ، تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است . مصرف این مواد در ساخت مبلمان ، تشک ، مواد عایق ، نوسانگیر و سایر زمینه هایی که به اسفنجهای لاستیکی مربوط می شود رو به گسترش است .

لاستیک هالیپون

لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیزه شده رادیکالی کلر و SO2 با پلی اتیلن به دست می آید . نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است . هالیپالون در برابر اوزون ، هوازدگی و گرما بی نهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است .

لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادی ان

کشف اینکه کاتالیزگرهای زیگلر – ناتا ( آلکیل لیتیم ) بسپارش ایزوپرن یا بوتادی ان را طوری کاتالیز می کنند که عمدتا ساختار سیس به دست می آید ، شبیه سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد . لاستیک پلی ایزوپرن ( IR ) که کاملا مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر ، کیفیت یکدست تر ، بوی کمتر ، فراورش پذیری و اختلاط سریعتر ، روزن رانی و ورقه سازی مطلوبتر ، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده ، برتر است . درمقابل ، استحکام پارگی ، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است . پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می شود ۱ و- ۴ پلی بوتادی ان با درصد بالای سیس ، نرم است به سهولت حل می شود . پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد . از طرف دیگر ۱ و – ۴ پلی بوتادی ان با درصد بالای ترانس ، سخت ، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است . از این بسپار می توان در روکش توپ گلف استفاده کرد . اطلاعات بررسی شد براساس آن فرمول ترکیب طراحی ، و به مورد اجرا گذارده میشود .

۱ . پلیمرها
۲ . نرم کننده ها
۳ . عوامل پخت
۴ . عوامل تقویتی
۵ . عوامل محافظتی
۶ . حلال ها و سایر مواد