پایان نامه با کلید واژه های جنگ جهانی دوم، تحقیق و توسعه، انعطاف پذیری، دینامیکی

? درصد باشد هر چه میزان استایرن افزایش پیدا کند خاصیت ارتجاعی آن کاهش مییابد. باید توجه داشت که اساساً دو نوع پلیمریزاسیون امولسیونی برای استایرن بوتادین رابر وجود دارد. یک نوع با عنوان داغ و نوع دیگر با عنوان سرد مشخص میشوند. استایرن بوتادین رابر داغ با پلیمریزاسیون امولسیونی رادیکال آزاد در ?? درجه سانتیگراد بدست میآید، در صورتی که نوع سرد آن از پلیمریزاسیون امولسیونی در ? درجه سانتیگراد و با استفاده از یک سیستم شروع کنندهی رادیکال آزاد بسیار فعال حاصل میشود. استایرن بوتادین رابر داغ در جریان جنگ جهانی دوم توسعه پیدا کرد ولی پس از جنگ در سال ???? استایرن بوتادین رابر سرد به عنوان محصولی اصلاح شده معرفی گردید. استایرن بوتادین رابر سرد مقاومت سایشی و پارگی بهتر و نیز استحکام کششی و مدول بالاتری از استایرن بوتادین رابر داغ نشان میدهد. در بعضی موارد به خاطر جرم مولکولی زیادتر فرآیند آن مشکل میشود.
انستیتو بین المللی تولید کنندگان لاستیک مصنوعی، استایرن بوتادین رابر را با عناوین زیر مشخص می کند:
???? : پلیمر داغ
???? : پلیمر داغ حاوی دوده و پیمانه اصلی
???? : پلیمر سرد
???? : پلیمر سرد حاوی دوده در پیمانه اصلی
???? : پلیمر سرد حاوی روغن در پیمانه اصلی
???? : پلیمر سرد حاوی روغن-دوده در پیمانه اصلی
نوع سوم استایرن بوتادین رابر که امروزه مصرف میشود معمولا از فرآیند پلیمریزاسیون محلولی و با استفاده از کاتالیزور آلکیل لیتیوم بدست میآید. این نوع در دهه ???? به بازار آمد ولی بخاطر گرانتر بودن، مصرف بسیار محدودی دارد. با این وجود استایرن بوتادین رابر حاصل از فرآیند محلولی نسبت به استایرن بوتادین رابر حاصل از فرایند امولسیون مزایایی دارد. اولاً این نوع، میزان وینیل با آرایش سیس بسیار بیشتری دارد. در استایرن بوتادین رابر امولسیونی، میزان آرایش سیس معمولا بین ? تا ??درصد میباشد. ثانیا توزیع جرم مولکولی این نوع بسیار باریکتر از استایرن بوتادین رابر امولسیونی نوع داغ و سرد میباشد. از این رو خواص فیزیکی ممتازی دارد، ولی استایرن بوتادین رابر امولسیونی در هنگام آسیاب کردن بهتر فرآیند میشود. استایرن بوتادین رابر حاصل از فرآیند محلول، واحدهای استایرن و بوتادین را به صورت آماری در خود دارد و میتواند در تایر مصرف گردد، ولی استایرن بوتادین رابر حاصل از فرآیند محلول به صورت بلاک چنین نیست. استایرن بوتادین رابر حاصل از فرآیند محلول و به صورت بلاک معمولا در قالبگیری تزریقی و چسب مصرف میگردد[۳].
در پیرولیز، ماده اصلی تایر رابری است ترکیبی از استایرن بوتادین رابر، ایزوپرن رابر، کربن بلک، گوگرد، عوامل ولکانیزاسیون و اکسید روی.
پلی بوتادین رابر
تاریخچه و چگونگی تولید: پلی بوتادین جزو اولین الاستومرها یا لاستیک هایی بود که اختراع شد، ۷۰ درصد از پلی بوتادین تولیدی، برای ساخت لاستیک و تایر استفاده می شود و ۲۵ درصد تا ۳۰ درصد از آن به عنوان افزودنی به لاستیکهای دیگر اضافه میشود تا استحکام مکانیکی آنها را بهبود بخشد. پلی بوتادین با سه روش مختلف پلیمریزه میشود که در این صورت سه ایزومر سیس (Cis)، ترانس (Trans) و وینیل (Vinyl) بدست می آید. خواص پلی بوتادین بسته به درصد این سه ایزومر متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، پلی بوتادینی که دارای درصد سیس بالا است High Cis Polybutadiene نامیده میشود و دارای خاصیت ارتجاعی بالا و بسیار متداول است در حالی که پلی بوتادینی که دارای درصد بالای ترانس است High Trans Polybutadiene نامیده میشود و پلاستیک کریستالی و بدون هیچ کاربرد مفیدی است. تولید سالیانه این پلیمر در سال ۱۳۸۰ بیش از ۲/۱ میلیون تن بود که از لحاظ مقدار مصرف در بین لاستیکها، بعد از لاستیک استایرن بوتادین در رتبه دوم قرار دارد[۴].
پلی بوتادین برای اولین بار در سال ۱۹۱۰ توسط یک دانشمند روسی به نام سرگئی واسیلیویچ لِبِدِو۲ پلیمریزه (بسپارش) شد، او در سال ۱۹۲۶ فرآیندی را برای تولید بوتادین از اتانول اختراع کرد و در سال ۱۹۲۸ توانست برای توسعه تولید پلی بوتادین از سدیم به عنوان یک کاتالیزور استفاده کند. با توجه به این کشف، کشور اتحادیه جماهیر شوروی اولین کشوری بود که در اواخر سال ۱۹۳۰ موفق به تولید صنعتی این پلیمر گردید. از جمله کشورهایی که به تحقیق و توسعه تولید پلی بوتادین کمک بسیاری کردند آلمان و آمریکا بودند. پس از جنگ جهانی دوم در اواسط دهه ۱۹۵۰ پیشرفت های عمده ای که در زمینه کاتالیزور (به خصوص تولید کاتالیزور زیگلر ناتا) صورت گرفت منجر به تولید انواع جدید و بهبود یافته اغلب پلیمرها از جمله پلی بوتادین شد[۴].
پلی بوتادین رابر عمدتاً به روش ولکانیزاسیون گوگردی پخت می شود. و از مزایای آن میتوان به مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر نور خورشید و قیمت نسبتاً مناسب اشاره کرد. مقاومت کم در برابر روغنها، بنزین و حلال های هیدرو کربنی (آلیفاتیک و آروماتیک)، مقاومت ضعیف در برابر عوامل جوی و ازون، مقاومت کم در برابر نفوذ گازها، مقاومت گرمایی کم، مقاومت کم در برابر شعله و اشتعال، فرآیند پذیری بسیار مشکل از معایب پلی بوتادین رابر به شمار میرود.
از نظر خواص، لاستیک پلی بوتادین در برابر سائیدگی و ترک خوردگی بسیار مقاوم و بسیار بادوام است. مقاومت در برابر سایش، حرارت زایی کم و داغ نکردن تحت تنش های دینامیکی و ثابت، ترک نخوردن، انعطاف پذیری در دمای پایین، مقاومت خوب در برابر اسید ها، باز ها، الکل ها و حلال های اکسیژنه و … از دیگر ویژگیهای این لاستیک به شمار میرود.
کاربرد: بیشترین کاربرد آن در ساخت لاستیکهای اتومبیلهای سواری، کامیون و اتومبیلهای مسابقه است، همچنین آج تایر نیز از کوپلیمرهای پلی بوتادین می باشد، ساخت کفش، تسمه و نوار نقاله، اسفنجهای لاستیکی، شیلنگ و واشر، توپ گلف و…
پلاستیکها
پلاستیکها گروه کلی از مواد سنتزی یا طبیعی هستند و از زنجیرهای بلند که جزء اصلیشان کربن است تشکیل شدهاند. در استفادهی متداول و رایج معمولا واژههای پلاستیک، پلیمر و رزین مترادف هستند [۱].
یک ماده پلاستیکی به گروه بزرگ از موادی که به طور کلی یا جزئی از ترکیباتی از کربن با اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و دیگر اجزای آلی و معدنی تشکیل شدهاند، اطلاق میشود.
پلاستیکها از واحدهای تکراری منومری و توسط فرآیندهای شیمیایی مختلف تشکیل شدهاند، از قبیل:
پلیمریزاسیون کاتالیستی یا شروع پراکسیدی، مانند اتیلن، پروپیلن یا کوپلیمر بوتادین واستایرن.
پلیمریزاسیون تراکمی منومرهای نامشابه، مانند اسیدهای آلی دو عاملی، الکلها یا آمینها.
پلیمریزاسیون افزایشی منومرهای فعال.
مخصوصا گروه اول خوراک مناسبی برای فرآیندهای پیرولیزی فراهم میکند.
قبل از تولید محصولات پلاستیکی، رزین حاصله همواره با افزودنیهای مختلف فرآیند میشود تا خواص مکانیکی، پایداری وفرآیندی آن بهبود یابد. این افزودنیها عبارتند از:
آنتی اکسید انتها (۱%)
پایدارکنندههای نوری و حرارتی (۵%)
نرم کنندهها (۴۰%)
مقاوم کنندهها در برابر ضربه (۱۰%)
رنگ دانهها و مواد رنگی (۵%)
بازدارندههای شعله (۱۵%)
و دیگر افزودنیها
همچنین پلاستیکها این خصوصیات را نیز از خودشان نشان میدهند:
ساختاری آمورف و غیربلوری مربوط به بی نظمی بین زنجیرهای پلیمری
هدایت حرارتی پایین
مقاومت الکتریکی بالا
دمای نرم شدگی پایین
رفتار ویسکوالاستیک
اکثر پلاستیکهای مصرفی برای پیرولیز مناسب هستند. عموما هرچه زنجیر جانبی استخلافی بزرگتر باشد، پلاستیک راحتتر تخریب میشود. ترتیب افزایش اندازه زنجیر جانبی بدین صورت است:
پلی استایرن پلی وینیل کلراید پلی پروپیلن پلی اتیلن
مشکلاتی که در خصوص تکنولوژیهای شکست پلاستیکها وجود دارد:
فرآیندهای ناپیوسته ( که از نظر تجاری قابل قبول نیستند )
نشست کک و کربن روی سطوح تبادل کنندهی حرارت
چسبندگی ذرات بستر در فرآیندهای بستر سیال
کیفیت نامناسب سوخت
مقدار نسبتا زیاد سولفور در محصولات نهایی (ppm700 -100 )
اگرچه در سالهای اخیر، تعداد محدودی فرآیند پیرولیزی نیز برای غلبه بر این محدودیتها، ارائه شده است[۳].
پلی اتیلن۳
مطالعات زیادی روی پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلیاتیلن سنگین۴ انجام شده است [۵-۱۲]. زیرا پلیاتیلن سنگین، یکی از پلیمرهای اصلی در زبالههای جامد شهری است [۱۳].
مایع حاصل از تخریب پلی اتیلن غنی از پارافینها و الفینهای خطی است. پارافینها، هیدروکربنهای راست زنجیر هستند که به طور معمول در بنزین وجود دارند. گرایش کریستالهای پارافین به خوشهای شدن در دماهای پایین و شکل گیری صفحاتی از آنها منجر به گرفتگی فیلتر سوخت و مختل شدن جریان سوخت میگردد.
ایزومرهای شاخه دار مانند پارافینهای خطی، گرایشی به کریستال شدن نشان نمیدهند، بنابراین تا وقتی به دماهای پایینتر نرسیدهایم، کریستالهای واکسی تشکیل نمیشوند. هیدروکربنهای مایع حاصل از پیرولیز پلی اتیلن به طور گسترده از ۳C تا ۲۵C را در برمیگیرند و از پارافینها و الفینهای خطی تشکیل شدهاند. هیدروکربنهای مایع بدست آمده از پیرولیز پلی پروپیلن نیز در گسترهی ۳C تا ۲۵C هستند اما جزء بنزین بدست آمده از پیرولیز پلی پروپیلن در مقایسه با پلی اتیلن، عدد اکتان بالاتری دارد[۱۴].
پلی پروپیلن۵
هر دو پلیمر پلی اتیلن و پلی پروپیلن از ساختمانی شامل پیوندهای C-C ساخته شدهاند، تنها با این تفاوت که هیدروژن موجود در اتیلن با یک گروه متیل جابهجا شده است. از این رو، اتم کربنی که به گروه متیل متصل است، تبدیل به کربن نوع سوم شده و اساسا شکست بین اتمهای دوم و سوم رخ میدهد. درحالیکه در پلی اتیلن ، تمام کربنهای موجود در زنجیر اصلی یکساناند و شکست به صورت اتفاقی بین هردو اتم کربن میتواند اتفاق بیفتد. پیرولیز پلی پروپیلن نیز مورد توجه محققین بسیاری بوده است [۱۵-۱۹].
شکست پلی اتیلن
اگرچه کاتالیستهای متنوعی برای شکست PE به کار رفتهاند، اما در این میان کاتالیستهای زئولیتی مؤثرترین بودهاند. به عنوان مثال، گارفورث۶ گزارش میدهد که انرژی فعال سازی (Ea) اندازهگیری شده وقتی که پلی اتیلن به صورت کاتالیستی با HZSM-5، HY و MCM-41 شکسته میشود، بسیار کمتر از حالتی است که از هیچ نوع کاتالیستی استفاده نمیشود [۲۰]. آنها به این نتیجه رسیدند که HZSM-5 و HYفعالیتی مشابه هم دارند و هردوی این کاتالیستها موثرتر از MCM-41 هستند. مانوس۷ و همکارانش بررسی کردند که شکست کاتالیستی پلیاتیلن با HZSM-5 و HY در تولید هیدروکربنهایی در اندازهی بنزین در راکتور آزمایشگاهی نیمه پیوسته، مؤثرند [۲۰-۲۱]. طبق تحقیقات آنها، زئولیتهایH-Theta-1 وH-Mordenite که قطر حفراتشان قابل مقایسه با HZSM-5 و HY است، در تولید هیدروکربنهایی در

این نوشته در No category ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید