د مواد TPE را برای قرارگیری در معرض دماهای بالاتر از نقطه ذوبشان محدود میکند.
وجود تعدادی محدود از الاستومرهای گرمانرمی که دارای سختی کم هستند. اغلب مواد TPE دارای سختی بالاتر از Shore A60 میباشند.
خشککردن قبل از فرآیند نمودن. این مرحله‌ که تقریباً در فرآیندکردن لاستیک معمولی کاربردی ندارد، قبل از فرآیند الاستومرهای گرمانرم کاملاً متداول است.
خواص [6]
ماهیت مورفولوژی و ساختار مولکولی TPE، عملکرد کلی این مواد را تعریف میکند. یکی از خواص اصلی و مهم برای کارایی و عملکرد TPE، خاصیت کشسانی آن است. مواد با عملکرد بالاتر، مقامت بیشتری در برابر روغن، سیالهای هیدروکربنی و مقاومت در برابر پیرشدگی نشان میدهند. محدوده سختی یکی دیگر از شاخصهای اصلی عملکرد برای الاستومرهای گرمانرم است. محدوده سختی مواد TPE بیش از الاستومرهای گرماسخت است.
مقاومت سایشی در جایی که TPE در معرض اصطکاک قرار دارد حائز اهمیت است. به طور کلی مواد TPE سخت از مقاومت سایشی بهتری برخوردارند. مقاومت سایشی فوق العاده از طریق TPU و COPA حاصل میشود.
شفافیت تنها از طریق تعداد کمی از الاستومرهای گرمانرم مثل کوپلیمرهای دستهای استایرنی و TPU به دست میآید. علاوه بر این TPO نیز میتواند نیمه شفاف و در برخی موارد نزدیک به شفاف باشد. بیشتر الاستومرهای گرمانرم مات هستند.
استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی از موارد کلیدی در بسیاری از کاربردها به حساب میآید. الاستومرهای گرمانرم سخت از مقاومت در برابر پارگی و استحکام کششی بهتری برخوردارند. استحکام کششی و پارگی TPU، COPA و COPE بسیار خوب است.
خواص مقاومت در مقابل نفوذ هوا و اکسیژن برای بسیاری از الاستومرهای گرمانرم نسبتاً مطلوب است. نفوذ گازهایی چون اکسیژن و نیتروژن از میان مواد بسته به ضخامت قطعه و دما چند روز و حتی چند هفته طول میکشد.
الاستومرهای گرمـانرم با ساختار قطبـی، قابلیت اتصـال فوقالعـادهای داشته و با بسیاری از مواد قطبـی میتوانند اتصال خوبی ایجاد کنند. جایی که قطبیت بستر مشابه الاستومر گرمانرم به کار رفته باشد، چسبندگی فوقالعادهای بین دو ماده حاصل میشود. پلی اولفینهای گرمانرم با بسترهای غیرقطبی مثل پلی اتیلن و پلی پروپیلن، سازگاری فوقالعاده دارند. در حالی که الاستومرهای گرماسخت به خاطر داشتن مقاومت خستگی بسیار بالا شناخته شدهاند، الاستومرهای گرمانرم ولکانیزه EPDM/PP مقاومت خستگی بهتری دارند. خواص انواع مختلف الاستومرهای گرمانرم در جدول 1-1 به صورت خلاصه آورده شدهاند.
جدول1- 1- خواص کاربردی الاستومرهای گرمانرم[6].
خاصیت الاستومر گرمانرم
SBC
TPO
TPV
TPU
COPE
MPR
COPA
آب بندی

برگشتپذیری بالا در ?C 23

مانایی کم در دمای بالا

وزن سبک

چسبندگی سطح

مقاومت سایشی

قابلیت رنگپذیری

مقاومت در برابر پیرشدگی حرارتی

مقاومت در برابر ازون

دمای کاربرد بالا

مقاومت در برابر حلال

مقاومت در برابر روغن و گریس

مقاومت الکتریکی بالا

استحکام بالا

انعطاف پذیری در دمای پائین

کاربردها
در جایی که لاستیکهای مرسوم نمیتوانند دامنه وسیعی از خواص فیزیکی مورد نیاز در محصولات را پوشش دهند، از الاستومرهای گرمانرم استفاده میشود. این مواد کاربردهای زیادی در بخش خودرو و لوازم خانگی را به خود اختصاص دادهاند. امروزه انواع مختلفی از الاستومرهای گرمانرم در طیف گستردهای از کاربردها مورد استفاده قرار میگیرند که در جدول 1-2 به اختصار به برخی از آنها اشاره شده است.
جدول1- 2- کاربردهای تجاری و رایج برای الاستومرهای گرمانرم مختلف[6].
نوع
کاربرد

SBS
چسبهای مذاب داغ، چسبهای حساس به فشار، اصلاحکننده پلیمر، دسته مسواک، لوازم آرایشی و کالاهای ورزشی.

SEBS

اتصال الکتریکی، عایق سیم، پوششهای کیسه هوا، واشر، چسبهای مذاب داغ و چسبهای حساس به فشار.

TPO
سپر خودرو، ژاکت سیم برق، ضربهگیرها14، تزئینات داخلی خودرو، کالاهای ورزشی و چرخهای زیر صندلی15.

TPV

درزگیرهای پزشکی، درزگیرهای اسفنجی، اتصالات، ضربهگیرها، آببندهای آبیاری، ژاکت و عایق سیم.

MPR
محافظ16 پرکننده سوخت، درزگیر درپوش بنزین، درزگیر یاتاقان، کوپلینگ لولهها، عینک ایمنی، عایق سیم و آب بندهای آبیاری

TPU
چسبها، پارچه و فیلمهای تنفسی17، تزئینات خودرو، دستکش و روپوش پزشکی، پوشش شیلنگ هیدرولیک، شیلنگ مارپیچ، ژاکت سیمهای الکتریکی، واشرها، برچسب شناسایی حیوانات، چکمه اسکی، زیره کفش، پوشش کابل، لولههای موجدار18، فیلم و ورق و اتصال دهندههای کابل.

COPE
جفت کنندههای گشتاور19، ضربهگیر چفت درب، دیافراگم پمپ، درزگیر درپوش گاز و بنزین، لوله ترمز هوا، صدا گیرها و کالاهای ورزشی.

COPA
چسبهای مذاب داغ، اصلاحکننده پلیمر، فیلمهای تنفسی، تجهیزات ورزشی، کفش و درزگیر شیشه خودرو.

کوپلیمرهای دستهای استایرنی
کوپلیمرهای پیوندی استایرنی گروه بزرگی از مواد الاستومر گرمانرم میباشد که بسته به میزان پلیاستایرن از شاخصهای سختی متنوعی برخوردار میباشند. این کوپلیمرها به طور گسترده در ساخت انواع متفاوتی از فیلمها و مواد بسته بندی به کار میرود. این مواد برای اولین بار در سال 1965 به عنوان دستهای از الاستومرهای گرمانرم معرفی شدند. الاستومرهای گرمانرم استایرنی دارای بسیاری از خواص فیزیکی الاستومرهای ولکانیزه شده نظیر نرمی، انعطاف پذیری و چقرمگی میباشد و در نتیجه حضور بخشهای استایرنی سخت و عدم حضور نقاط شبکهای کووالانسی بین زنجیرهای ماکرومولکول از خواص مکانیکی نسبتاً خوبی بهره میبرد. از طرفی میتوان از روشهای مرسوم استفاده شده برای فرایند پلاستیکهای گرمانرم نظیر قالبگیری تزریق و اکستروژن برای فرایند این پلیمرها بهره برد[7].
ساختار
الاستومرهای گرمانرم استایرنی به خاطر ساختارشان دارای خواص پلاستیکهای گرمانرم میباشد. در این پلیمرها ترکیبات چند فازی وجود دارد که فازها توسط کوپلیمریزاسیون پیوندی به صورت شیمیایی پیوند خوردهاند. حداقل یکی از فازها پلیمر استایرن است که در دمای اتاق سخت بوده واما در اثر حرارت به صورت سیال در میآید و فاز دیگر یک ماده نرم است که در دمای اتاق شبه الاستومری میباشد. یکی از ساختارهای مهم این مواد کوپلیمرهای سه تایی خطی با دو پیوند انتهایی استایرن و یک پیوند میانی الاستومر به صورت پلی(استایرن-بلاک-الاستومر-بلاک-استایرن) است[8].
اغلب پلیمرها به خاطر تفاوت انرژی سطحی آنها از نظر ترمودینامیکی با پلیمرهای دیگر ناسازگارند، بنابراین اختلاط پلیمرها با یکدیگر در حالت مذاب اغلب سبب جدایی فازی و تشکیل حداقل دو فاز خواهد شد. در الاستومرهای گرما نرم استایرنی نیز این جدایی فاز با توجه به اینکه پلیاستایرن بخشی از همان مولکول میباشد، رخ میدهد[1].
همانطور که در شکل1-3 مشاهده میشود، بخشهای انتهایی پلیاستایرن مناطق کرهای جداگانهای را تشکیل دادهاند که در فاز پیوسته الاستومری پخش شدهاند. در دمای اتاق مناطق پلیاستایرن سخت به عنوان شبکههای فیزیکی عمل میکنند و زنجیرهای الاستومر را در یک شبکه سه بعدی در کنار هم قرار میدهند. این شبکهها شبیه شبکههای لاستیک ولکانیزه شده که توسط عامل شبکهای کننده20 به صورت شیمیایی تشکیل شدهاند، میباشد. با این تفاوت که فرایند شبکهای شده در لاستیکها برگشت ناپذیر میباشد در صورتی که در الاستومرهای گرمانرم استایرنی مناطق ترموپلاستیک سخت با افزایش گرما یا حل شدن در یک حلال از بین میرود و دوباره در اثر سرد شدن یا تبخیر حلال شبکههای فیزیکی بین مناطق استایرنی و الاستومری تشکیل میشود[9, 10].

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه رایگان با موضوع زمان واکنش

شکل1- 3- ساختار فازی کوپلیمرهای پیوندی پلی(استایرن-بلاک-الاستومر-بلاک-استایرن)[10].

کوپلیمرهای پیوندی که دارای ساختاری نظیر پلی(الاستومر-بلاک-استایرن-بلاک-الاستومر) و یا پلی(استایرن-بلاک-الاستومر) میباشند، جزء دسته الاستومرهای گرمانرم قرار نمیگیرند، زیرا هر دو انتهای زنجیر الاستومری آزاد میباشد و در مناطق استایرنی سخت قرار نمیگیردو این کوپلیمرها اغلب خواص پایینی شبیه لاستیکهای ولکانیزه نشده دارند[11].
سنتز و تولید
معمولاً کوپلیمرهای پیوندی استایرنی با ساختار پلی(استایرن-بلاک-الاستومر-بلاک-استایرن) توسط پلیمریزاسیون آنیونی با استفاده از آغازگر آلکیل لیتیم حاصل میشود. پلیمریزاسیون با واکنش مونومر استایرن با آغازگر شروع میشود:
(1)

سپس در مرحله انتشار محصول واکنش 1 به عنوان آغازگر وارد واکنش شده و به مونومرهای استایرن حمله میکند:

(2)

چون محصول واکنش 2 که با S-Li+ نمایش داده میشود میتواند خود به عنوان آغازگر عمل کند و پلیمریزاسیون را ادامه دهد که به عنوان پلیمر زنده21 شناخته میشود. حال اگر مونومر ثانویهای اضافه شود، واکنش زیر اتفاق میافتد:

(3)

محصول واکنش بالا که به اختصار به صورت S-B-Li+ مشخص شده است با مونومر استایرن وارد واکنش شده و S-B-S-Li+ به دست میآید و در نهایت واکنش اختتام در حضور یک الکل انجام میگیرد[12, 13].
S-B-Li+ با عوامل اتصالی نظیر ارگانوهالوژنها، کلروسیلانها، استرها، دیوینیل بنزن واکنش میدهد و محصولاتی خطی یا شاخهای وابسته به نوع عامل اتصال حاصل میشود.
پلیمریزاسیون در غیاب عوامل اختتامی نظیر اکسیژن، کربن دیاکسید یا آب پیش میرود و معمولاً در یک حلال هیدروکربنی خنثی و تحت اتمسفر نیتروژن صورت میگیرد. تحت این شرایط پلیمرهایی با توزیع وزن مولکولی باریک تولید میشود.
پیوند استایرن که در واکنش (1 ) نشان داده شد، توانایی حمله به الاستومرهای متفاوت و تشکیل الاستومرهای گرمانرم مختلفی را دارد، اما الاستومر بوتادین و الاستومر ایزوپرن رایجترین الاستومرهای مورد استفاده میباشند، که به راحتی با استفاده از این فرآیند پلیمریزه میشوند. بنابراین فقط دو کوپلیمر پیوند استایرنی، که عبارتنداز پلی(استایرن-بلاک-بوتادین-بلاک-استایرن) و پلی(استایرن-بلاک-ایزوپرن-بلاک-استایرن) در مقیاس تجاری تولید میشود. در هر دو مورد، بخش الاستومری شامل یک پیوند دوگانه بر هر مولکول از مونومر اصلی میباشد. این پیوند کاملاً واکنشپذیر بوده و پایداری محصول رامحدود میکند. برای بهبود پایداری، با هیدروژنه کردن پیوند دوگانه، محصولاتی جدید با خواصی متفاوت و البته بالاتر از S-B-S و S-I-S به دست میآید. در شکل1-4 ساختارهای مختلف از این الاستومرهای گرمانرم نشان داده میشود[6, 14].

(الف) ساختار یک بلاک استایرن

(ب) استایرن-بوتادین-استایرن

(ج) استایرن-ایزوپرن-استایرن

(د) استایرن-اتیلن بوتیلن-استایرن
شکل1- 4- ساختار شیمیایی انواع مختلفی از الاستومرهای گرمانرم استایرنی[6, 14].

مورفولوژی
مورفولوژی این پلیمرها با استفاده از روش رنگ کردن22 توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است. تصاویر نشان میدهد که با افزایش مقدار استایرن مورفولوژی فاز پلیاستایرن از کرهای به استوانه تغییر میکند. زمانی که کسر حجمی پلیاستایرن و الاستومر برابر شد، مورفولوژی لایهای غالب میشود. با افزایش مقدار استایرن، رفته رفته فاز پیوسته از پلیاستایرن تشکیل میشود و فاز الاستومری به صورت کرهای و یا استوانه در آن پراکنده میشود[15, 16, 17].
در روش ریختهگری از محلول23 مورفولوژی فیلمها، وابسته به طبیعت حلال میباشد. برای مثال اگر از حلال خوبی برای بخشهای پلیاستایرن

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید