در صنعت لاستيك سازي دو نوع لاستيك وجود دارد؛ يكي لاستيك طبيعي و ديگري لاستيك مصنوعي.
توليد لاستيك مصنوعي راحت‌تر از لاستيك طبيعي است ولي لاستيك مصنوعي گستره‌ي كاربردي بيشتري دارد. كه در اين مقاله مقايسه بين لاستيك طبيعي و لاستيك مصنوعي را براي شما انجام داده ايم كه با لاستيك مصنوعي آشنا ميشويم :
لاستيك مصنوعي به انگليسي: Synthetic rubber)) نوعي الاستومر مصنوعي است كه اغلب از نفت خام مشتق مي‌شوند. بيش از دو سوم ظرفيت توليد لاستيك در جهان كه در حدود ۱۵ ميليارد كيلوگرم ميباشد به توليد لاستيك مصنوعي تعلق دارد. بخش اعظم تقاضاي لاستيك مصنوعي، همانند لاستيك طبيعي، در صنعت خودروسازي ميباشد، كه در توليد انواع پروفيل‌هاي لاستيكي، درب و پنجره خودرو، تسمه، كمربند و انواع كف پوش مورد.
لاستيكهاي مصنوعي به دو گروه واكنش پذير و واكنش ناپذير دسته‌بندي شده‌اند كه اين كار از طريق تركيب شيميايي زنجير بسپار هم انجام مي‌گيرد. پرمصرف‌ترين لاستيك سنتزي، لاستيك استايرن-بوتادي‌ان يا SBR است. از ديگر پليمر ها مي‌توان پلي بوتادي‌ان، پلي اتيلن – پروپيلن، لاستيك پوتيل، نئوپرن، لاستيكهاي نيتريل و پلي ايزوپرن را نام برد.
مواد اوليه‌اي يا تكپارهايي كه به‌طور عمده در توليد لاستيك‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند عبارت‌اند از : بوتادي‌ان، استايرن، اكريلونيتريل، كلروپرن، ايزو بوتيلن، ايزوپرن، اتيلن و پروپيلن
انواع لاستيك مصنوعي :
هم بسپارهاي استايرن و بوتادي‌ان كه بيش از ۵۰ درصد بوتادي‌ان دارند به SBR موسوم‌اند. نسبت معمولي تكپارها ۷۰ تا ۷۵ قسمت بوتادي‌ان به ۲۵ تا ۳۰ قسمت استايرن به بالاي ۵۰ درصد، محصول به شدت پلاستيك مي‌شود و در رنگ‌هاي شيرابه‌اي قابل استفاده‌است.
لاستيك SBR مثل لاستيك طبيعي بر اثر كشش بلوري نمي‌شود و به همين سبب ضعيف است مگر آن كه با دوده يا مواد ديگر تقويت شود. حتي در اين صورت هم از لاستيك طبيعي ضعيفتر است. خواص وولكانشي آن خوب و مشخصات پيرسازي آن رضايت بخش است. بالغ بر ۷۰ درصد SBR توليدي در آج تاير، ۱۵ درصد قطعات مكانيكي و حدود ۱۰ درصد به شكل شيرابه مصرف مي‌شود.
لاستيكهاي نيتريل (NBR)
بوتادين و آكريلونيتريل هم مثل بسياري از SBR ها به طريق بسپارش امولسيوني ساخته مي‌شوند. البته بسته به خواص مورد نياز مقدار آكريلونيتريل از ۲۰ تا ۵۰ درصد متغير است. با افزايش مقدار نيتريل، مقاومت در برابر هيدروكربن‌ها، حلالها، سايش و نفوذ گاز افزايش مي‌يابد. كاهش مقدار نيتريل، خواص در دماي پايين و جهندگي را افزايش مي‌دهد. لاستيكهاي NBR در برابر روغن‌ها، حلالها، آب، نمك‌ها، تركيبات آليفاتيك، صابون‌ها و اغلب مواد غذايي مقاوم‌اند. اين دست مواد به شكل پيوسته در دماي ۱۲۰درجه سانتي گراد در مجاورت هوا و در دماي ۱۵۰ درجه سانتي گراد در محيط روغن كارايي دارند.
لاستيك نئوپرن
اين لاستيك از بسپارش امولسيوني كلروپرن خالص در دماي ۳۸ درجه سانتيگراد در مجاورت گوگرد بدست مي‌آيد. در برابر اكسايش، روغن، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصي در قطعات خودرو، چسب‌ها، درزگيرها و پوشش‌ها دارد. از لاستيك طبيعي گرانتر است به همين سبب زماني استفاده مي‌شود كه به خواص ويژه نياز باشد.
لاستيك تيوكول
نوعي لاستيك پلي سولفيدي است كه در اوايل دهه ۱۹۲۰ در ايالات متحده ابداع شد. اين لاستيك اولين لاستيك سنتزي بود كه به شكل تجاري در اين كشور توليد شد. لاستيكهاي تيوكول از بسپارش تراكمي يك پلي سولفيد قليايي و يك دي هاليد آلي مناسب تهيه مي‌شوند. محصول اين واكنش‌ها به ويژه براي آستري مخازن نفت، گل‌هاي ساختماني و بتونه كاري، چسب‌ها و درزگيرها و اخيراً ماده چسبي سوخت موشك، پوشش‌هاي فرسابي و ساير قطعاتي كه به سهولت كاربري و مقاومت خوب هوازدگي نيازمندند به كار برد.
لاستيكهاي سيليكون
لاستيكهاي سيليكون مخلوط بسپارهاي كاني – آلي هستند كه از بسپارش انواع سيلانها و سيلوكسان‌ها بدست مي‌آيند. با اينكه گران‌اند ولي مقاومت قابل توجه آنها در برابر گرما به استفاده منحصر از اين لاستيك‌ها در مصارف دماي بالا منجر مي‌شود. زنجير اين تركيبات يك در ميان از سيلسيم و اكسيژن درست شده و فاقد كربن است. تركيبات سيليكون و مشتقات آنها از نظر تنوع خواص غير عاديشان شاخص‌اند، مثل حل‌پذيري در حلالهاي آلي، حل ناپذيري در آب و الكلها، پايداري گرمايي، بي‌اثري شيميايي، خواص بالاي دي‌الكتريك، اشتعال‌پذيري نسبتاً پايين، گرانروي كم در درصد بالاي رزين، تغيير اندك گرانروي با دما و عدم سميت.
به دليل همين خواص، تركيبات سيليكون به عنوان سيال هيدروليك و انتقال گرما، روان‌كننده و گريس، درزگير براي مصارف برقي، رزين‌هاي لايه كاري و پوشش و لعاب مقاوم در دماي بالا، لاستيك سيليكون، تركيبات آبگريز، واكس‌ها و مواد صيقل كاري قابل استفاده‌اند. بيشترين مصرف لاستيكهاي سيليكون در صنايع هوا فضا است كه از آنها در دستگاه‌هاي يخ نزن، واشر، سپرهاي فرسابي و مصارف مشابه كه مسئله دما مطرح است استفاده مي‌شود.
لاستيك بوتيل
همبسپار ايزوبوتيلن با حدود ۲ درصد ايزوپرن به لاستيك بوتيل موسوم است. ايزوپرن، در ساختار زنجير سيرنشدگي كافي به وجود مي‌آورد تا پخت يا وولكانش صورت گيرد. لاستيك بوتيل نفوذپذيري بينهايت كلي در برابر گازها دارد و به همين علت مصرف عمده آن در ساخت تيوب و آستري تايرهاي بدون تيوب است لاستيك بوتيل در برابر اكسايش هم خنثي است و براي مصارف ضد هوازدگي مفيد است. نوع ديگر لاستيك بوتيل يعني لاستيك بوتيل هالوژن دارد. در مقابل پيرسازي مقاومت بهتري دارد، با ساير لاستيك‌ها نيز سازگارتر است و در تايرهاي بدون تيوب مصرف مي‌شود.
لاستيك اورتان
محصول واكنش برخي پلي گيلكول‌ها و دي ايزوسيانات‌هاي آلي فراورده‌هاي لاستيك موسوم به پلي اورتان هستند. اين تركيبات لاستيكهاي خاص با خواص ويژه‌اند. به اين صورت كه مقاومت سايشي بالايي دارند و ضمن آنكه در دماي بالا قابل استفاده‌اند و در غلظتهاي بالايي از حلالها، اكسيژن و اوزون نيز مقاومند. مصرف اصلي اين نوع لاستيك، توليد اسفنج انعطاف‌پذير و الياف كشسان است. مصرف اين مواد در ساخت مبلمان، تشك، مواد عايق، نوسانگير و ساير زمينه‌هايي كه به اسفنج‌هاي لاستيكي مربوط مي‌شود رو به گسترش است.
لاستيك هايپالون
لاستيك موسوم هايپالون از واكنش كاتاليز شده راديكالي كلر و دي‌اكسيدگوگرد با پلي‌اتيلن به دست مي‌آيد. نتيجه اين واكنش تبديل پلي اتيلن گرما نرم به يك كشپار وولكانش پذير است. هايپالون در برابر اوزون، هوازدگي و گرما بينهايت مقاوم و مقاومت شيميايي آن نيز عالي است.
لاستيك فضا ويژه – پلي ايزوپرن و پلي بوتادي‌ان
كشف اينكه كاتاليزگر زيگلر-ناتا (آلكيل ليتيم) بسپارش ايزوپرن يا بوتادي‌ان را طوري كاتاليز مي‌كنند كه عمدتاً ساختار سيس به دست مي‌آيد، شبيه‌سازي لاستيك طبيعي را به طريق سنتزي ممكن كرد. لاستيك پلي ايزوپرن (IR) كه كاملاً مشابه لاستيك طبيعي است و حتي از برخي جهات مثل رنگ بهتر، كيفيت يكدست‌تر، بوي كمتر، فراورش‌پذيري و اختلاط سريعتر، روزن راني و ورقه‌سازي مطلوبتر، جريان قالب عالي و وزن مولكولي كنترل شده، برتر است.
در مقابل، استحكام پارگي، چسبناكي و استحكام كششي لاستيك طبيعي بالاتر است. پلي ايزوپرن به شكل تجاري توليد و به تنهايي يا همراه با لاستيك طبيعي مصرف مي‌شود. ۱ و ۴ – پلي بوتادي‌ان با درصد بالاي سيس، نرم است به سهولت حل مي‌شود. پسماند ناچيز و مقاومت سايشي خوب دارد. از طرف ديگر ۱ و ۴ – پلي‌بوتادي ان با درصد بالاي ترانس، سخت، بلوري و از انحلال‌پذيري ضعيفي برخوردار است. از اين بسپار مي‌توان در روكش توپ گلف استفاده كرد.
بسپارها و سربسپارها اتيلن – پرو پيلن
همبسپارهاي اتيلن و پروپيلن (EPM) كه به روش بسپارش محلول و با استفاده از يك كاتاليزگر زيگلر ساخته مي‌شوند، كشپارهايي فاقد پيوند دوگانه هستند. به اين علت، توان وولكانشي ندارند و در عين حال در برابر اكسيژن و اوزون مقاوم‌اند. واكنش‌پذيري اتيلن و پروپيلن بسيار متفاوت است، به همين سبب تركيب تكپاره‌ها با تركيب همبسپار توليد شده تفاوت دارد.
EPR را مي‌توان با گرما دهي در حضور پراكسيد وولكانشي كرد. در اين روش زنجيرها با اتصال مستقيم اتم‌هاي كربن به هم وصل مي‌شوند و اين مغاير با وصل شدن زنجيرها از طريق اتصالات گوگردي در فرايندهاي معمول است. از اين لاستيك‌ها براي بسياري از كاربردها بي‌آنكه وولكانش شوند مي‌توان استفاده كرد. براي وولكانشي سهلتر، سر بسپارهاي اتيلن – پروپيلن همراه با يك دي ان (EPDM) ساخته مي‌شوند. بسپارهاي EPDM در برابر گرما، اكسيژن و اوزون مقاومت منحصربه‌فردي دارند و به عنوان پوشش بام جانشين آسفالت گرم مي‌شوند. از مصارف ديگر مي‌توان عايق سيم و كابل را نام برد كه با نئوپرن رقابت مي‌كنند.
تفاوت بين لاستيك طبيعي و لاستيك مصنوعي
در سال 1839 مخترع آمريكايي به نام چارلز گودير يك روش را براي بهبود خواص لاستيك طبيعي ابداع كرد و آن را محكم‌تر و قابل استفاده‌تر كرد. او اين فرآيند را ولكانيدن يا جوش اكسيژن لاستيك و فلزات ناميد. اين فرآيند در صنعت لاستيك انقلابي ايجاد كرد.
لاستيك طبيعي يك الاستومر (پليمر هيدروكربني كشسان) است كه از لاستيك خام درست شده است كه يك كلوييد شيري است كه از بيشتر گياهان به دست مي‌آيد. الاستومر يك ماده‌اي است كه مي‌تواند تغيير شكل كشسان بيشتري را از مواد ديگر، تحت تنش تحمل كند و بدون هيچ گونه تغيير شكلي به اندازه‌ي قبلي خود برگردد. منبع تجاري لاستيك طبيعي يك گياه برزيلي بومي به نام هويا برازيلينسيس كه به خانواده‌ي فرفيون‌ها تعلق دارد. برخي گياهان ديگر كه مي‌توان از آنها لاستيك طبيعي به دست آورد عبارتند از: گوتا – پركا، شكل لاستيك، درخت لاستيك پانامايي، قاصدك معمولي و قاصدك روسي. لاستيك طبيعي تا قرن بيستم مصرف تجاري داشت. لاستيك طبيعي به خاطر كاربردهاي خيلي زيادش جايگاه مهمي در بازار اشغال كرده است. برخي از كاربردهاي آن شامل ساختن تاير براي استفاده در ماشين‌هاي مسابقه، كاميون‌ها، اتوبوس‌ها و هواپيماها است.
لاستيكهاي مصنوعي در گياهان شيميايي با پليمريزاسيون مونومرها به پليمرها به دست مي‌آيند. آنها به طور مصنوعي توليد مي‌شوند. برخي از مهم‌ترين لاستيكهاي مصنوعي عبارتند از: بوتادين، استرين – بوتادين، نئوپرين/ پلي كلروپرين، لاستيكهاي پلي سولفيد، نيتريل، لاستيك بوتيل و سيليكون. آنها كاربردهاي متعدد و خواص شيميايي و مكانيكي مختلفي دارند. لاستيكهاي مصنوعي زيادي در طول قرن بيستم گسترش يافته‌اند. برخي از آنها به خاطر خواص‌شان به جاي لاستيك طبيعي استفاده مي‌شوند. كاربردهاي ويژه آنها شامل ترانسفورماتورهاي برق، لباس‌هاي مرطوب، كناره‌هاي لپ تاپ، بست‌هاي ارتوپدي، عايق الكتريكي، تسمه فن خودرو، لاستيك خودرو، كف كفش، پاك كن مداد، بالن‌هاي تولد، چسب، دستكشهاي محافظ، تسمه نقاله، اسباب بازي‌هاي انعطاف پذير، لوله، تشك، طناب‌هاي لاستيكي، رنگ، شيلنگ، گسكت و كاشي‌هاي كف سطح است.
تفاوت در توليد لاستيك مصنوعي و لاستيك طبيعي
لاستيكهاي مصنوعي با پليمريزاسيون مواد پترو شيميايي مختلف كه به نام مونومر شناخته مي‌شوند، به دست مي‌آيند. برخي نمونه‌ها عبارتند از: لاستيك استرين بوتادين (SBR) كه از هم – پليمريزاسيون استرين و بوتادين به دست مي‌آيد، لاستيك بوتيل (IIR) كه يك لاستيك مصنوعي است كه از هم – پليمريزاسيون ايزوبوتيلن با ايزوپرن به دست مي‌آيد، لاستيك نيتريل (NBR) كه يك لاستيك مصنوعي مقاوم به نفت است كه از هم – پليمريزاسيون آركيلونيتريل و بوتادين به دست مي‌آيد و نئوپرن كه با پليمريزاسيون كلروپرن توليد مي‌شود.
لاستيك طبيعي از لاستيك خام به دست مي‌آيد كه بيشتر از شيره‌ي گياه هويا برازيلينسيس كشيده مي‌شود. يك بريدگي در پوست درخت ايجاد مي‌شود و لاستيك خام در يك فنجان يا قابلمه جمع آوري مي‌شود، سپس فيلتر شده، شسته مي‌شود و مي‌گذارند كه با يك اسيد واكنش دهد تا ذرات لاستيك منجمد شوند و جرم تشكيل دهند. سپس لاستيك در قالب‌هايي فشرده مي‌شود و خشك مي‌شود. پس از آن به مراحل بعدي توليد در صنعت مي‌رود تا اصلاح شود.
تفاوت در خواص لاستيك مصنوعي و لاستيك طبيعي :
لاستيكهاي مصنوعي بيشتر نسبت به نفت و روغن، مواد شيميايي مشخص و اكسيژن مقاوم هستند، عمر و ويژگي‌هاي آب و هوايي بهتري دارند و انعطاف پذيري خوبي در يك گستره‌ي دمايي وسيع دارند.
لاستيكهاي طبيعي مقاومت به سايش خوب، الاستيسيته بالا، انعطاف پذيري بالا و استحكام كششي خوبي دارند. آن عملكرد ديناميكي خوب و سطح ميرايي پاييني دارد. اما با گذشت زمان پير مي‌شود و مقاومت شيميايي، روغني و اوزوني ضعيفي پيدا مي‌كند. با افزايش دما مقاومتش پايين مي‌آيد.
خواص پيري، انعطاف پذيري دما پايين و مقاومت به سايش :
استرين بوتادين يكي از لاستيكهاي مصنوعي ارزان و با كاربرد عمومي است كه استحكام فيزيكي ، انعطاف پذيري و خواص دما پايين كمتري دارد. اما خواص پير شدن و مقاومت به سايش آن بهتر از لاستيكهاي طبيعي ديگر است. برخلاف لاستيك طبيعي اين ماده با گذشت زمان به جاي نرم شدن سخت مي‌شود.
لاستيكهاي طبيعي استحكام فيزيكي، انعطاف پذيري و خواص دما پايين خوبي دارند اما مقاومت به سايش و خواص پير شدن پاييني نسبت به استرين بوتادين دارند. خواص دما پايين آن در مقايسه با نيتريل پايين‌تر است.
مقاومت به نفت و روغن و انعطاف پذيري :
نيتريل مقاومت به نفت و روغن، انعطاف پذيري دما پايين، مقاومت به سايش و انعطاف پذيري بهتري نسبت به لاستيك طبيعي دارد. آن هم چنين نفوذ پذيري گاز پايين‌تري دارد.
لاستيك طبيعي مقاومت به نفت و روغن و انعطاف پذيري پايين‌تري نسبت به نيتريل دارد. اما استحكام فيزيكي بهتري دارد.
مقاومت اوزوني، شيميايي و الكتريكي :
اتيلن پروپيلن دين مونومر (EPDM)، نئوپرين/پلي كلروپرين و برخي لاستيكهاي مصنوعي ديگر مقاومت گرمايي، مقاومت به نفت و روغن، اوزون و مقاومت آب و هوايي و مقاومت شارش قطبي عالي دارند و هم چنين پير شدن و مقاومت شيميايي بهتري دارند. علاوه بر اين خواص فيزيكي و مقاومت دما پايين آنها نيز خوب است. آن هم چنين قابليت اشتعال و نفوذ پذيري گاز پاييني دارد. EPDM مي‌تواند به تركيبات ديگر بپيوندد تا مقاومت الكتريكي عالي كسب كند.
لاستيك طبيعي مقاومت به اوزون، شارش قطبي و شيميايي پاييني دارد. توسط روغن‌هاي هيدور كربني متورم و ضعيف مي‌شود و به هنگام پير شدن توسط اكسيژن و اوزون ضعيف مي‌شود.
خواص الكتريكي :
لاستيكهاي اوزوني خواص الكتريكي عالي و مقاومت زيادي نسبت به آب و هوا و حمله‌ي اوزون دارند. خواص فيزيكي آنها در دماهاي بالا حفظ مي‌شود. آنها از لاستيكهاي ديگر گران قيمت‌تر هستند.
لاستيكهاي طبيعي خواص الكتريكي ضعيفي دارند و مقاومت پاييني نسبت به آب و هوا و حمله‌ي اوزون دارند. آنها خواص فيزيكي بهتري دارند.
لاستيك طبيعي به خاطر كاربردهايش جايگاه مهمي در بازار دارد. اما لاستيك مصنوعي در خيلي از موارد به جاي لاستيك طبيعي استفاده مي‌شود به ويژه زماني كه خواصي از موادي را كه لازم است بهبود مي‌بخشد