لاستیک SBR چیست؟

لاستیک SBR، یا لاستیک استایرن-بوتادین، یک لاستیک مصنوعی است که از کوپلیمریزاسیون استایرن و بوتادین به دست می‌آید. این لاستیک ابتدا به عنوان جایگزینی برای لاستیک طبیعی در دوران جنگ جهانی دوم توسعه یافت و از آن زمان به دلیل خواص متعادل و تولید اقتصادی، به یک جزء اصلی در صنعت لاستیک تبدیل شده است.

وقتی بالغ بر 50 درصد بوتادین و کوپلیمر استایرن را بوتادین تشکیل دهد، آن را SBR می نامند.به طور معمول 70 تا 75 درصد ترکیب مونومرها و یا به عبارتی تکپارها را بوتادین و 25 الی 30 درصد آن را استایرن تشکیل می دهد.

حال به هر دلیلی نسبت استایرن به بیش از 50 درصد برسد، محصول تشکیل یافته شدیدا حالت پلاستیک خواهد داشت که در تهیه و تولید رنگ های شیرابه ای و یا به عبارتی لاتکس به کار می رود. این نوع از پلیمر به صورت پلیمری رایج که دارای کارایی بالایی است، شناخته می شود. به جهت برخورداری از مواد اولیه تولیدی ارزان قیمت این ماده پلیمری که به صورت فراوان هم یافت می شود، آن را تبدیل به پرمصرف ترین و پرکاربردترین لاستیک در سراسر دنیا نموده است. در واقع این ماده پلیمری بالاترین و بیشترین حجم از تولید مربوط به صنعت لاستیک را از آن خود نموده است.

مزایای استفاده از لاستیک SBR

1. تنوع‌پذیری: لاستیک SBR می‌تواند در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از خودروسازی تا کالاهای خانگی، استفاده شود و آن را به ماده‌ای متنوع برای تولیدکنندگان تبدیل کند.
2. عملکرد: خواص مکانیکی عالی آن مانند استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر سایش، عملکرد طولانی‌مدت در محیط‌های سخت را تضمین می‌کند.
3. مزیت اقتصادی: مقرون‌به‌صرفه بودن لاستیک SBR آن را به گزینه‌ای جذاب برای تولیدکنندگانی که به دنبال تولید محصولات با کیفیت بالا و هزینه کم هستند، تبدیل می‌کند.
4. پایداری: به عنوان یک لاستیک مصنوعی، SBR وابستگی به لاستیک طبیعی را کاهش می‌دهد و به روش‌های تولید پایدار کمک می‌کند.

کاربرد:

1. صنعت خودروسازی: یکی از کاربردهای اصلی لاستیک SBR در صنعت خودروسازی است. این لاستیک به دلیل دوام و مقاومت در برابر سایش در تولید تایرها، واشرها و مهر و موم‌ها به کار می‌رود.
   • تایرها: تایرهای خودرو نیاز به موادی دارند که تحمل سایش بالا، ضربه‌های مکرر و دماهای مختلف را داشته باشند. SBR به دلیل دوام و انعطاف‌پذیری خود، یکی از مواد اصلی در تولید تایرهای خودرو است.
   • واشرها اورینگ ها: مقاومت SBR در برابر پارگی و سایش، آن را برای تولید واشرها و مهر و موم‌های خودرو که نیاز به دقت و تحمل بالا دارند، ایده‌آل می‌سازد.
2. صنعت کفش: لاستیک SBR ماده‌ای کلیدی در تولید زیره‌های کفش و بوت‌ها است که چسبندگی عالی و طول عمر بالایی دارد.
   • زیره‌های کفش: SBR به دلیل انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر سایش، انتخابی مناسب برای زیره‌های کفش‌های ورزشی و روزمره است.
   • بوت‌ها: در تولید بوت‌ها، SBR به دلیل مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت و حفظ انعطاف‌پذیری در دماهای پایین، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. صنعت ساختمان: در صنعت ساختمان، SBR برای کفپوش، چسب‌ها و درزگیرها استفاده می‌شود به دلیل خواص چسبندگی قوی و انعطاف‌پذیری آن (البته ممکن است که به تنهایی استفاده در این محصولات استفاده نشود و با کامپاند کردن ان با سایر لاستیک ها مورد استفاده قرار گیرد.)
   • کفپوش‌ها: کفپوش‌های ساخته شده از SBR به دلیل مقاومت در برابر سایش و قابلیت تحمل بارهای سنگین، در مکان‌های پرتردد مانند سالن‌های ورزشی و ادارات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4. کاربردهای صنعتی: نوارهای نقاله، شیلنگ‌ها و سایر محصولات صنعتی از سختی و انعطاف‌پذیری لاستیک SBR بهره‌مند می‌شوند.
   • نوارهای نقاله: نوارهای نقاله صنعتی نیاز به موادی دارند که تحمل وزن بالا و سایش مداوم را داشته باشند. SBR با خواص مکانیکی برجسته، به عنوان  یکی از بهترین گزینه‌ها برای این کاربردها است که البته بسته به کاربرد مورد نظر ممکن است با سایر لاستیک ها به صورت آلیاژ مورد استفاده قرار گیرد.
   • شیلنگ‌ها: شیلنگ‌های صنعتی ساخته شده از SBR به دلیل مقاومت در برابر فشار و سایش، در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تایر و لاستیک، لوله ها و پوشش های لاستیکی و شیلنگ ها، کابل های سیم کشی، تسمه و نقاله، موکت و کفپوش، زیره و پاشنه کفش و اسفنج و محصولات اسفنجی از دیگر کاربرد های این لاستیک مصنوعی پر مصرف میباشند.یکی از مهم ترین کاربرد های SBR استفاده از آن در ساخت تایر است به خصوص آن قسمتی از تایر که با زمین در تماس است که به آن قسمت تِرِد (Thread) گویند.

5 خاصیت مهم که کاربرد های بالا را برای SBR به ارمغان آورده و آن ر ا برای استفاده عمده در صنعت لاستیک مطلوب کرده عبارتند از:
1- مقاومت پارگی 2- مقاومت خستگی 3- مقاومت فلکس 4- مقاومت سایشی 5- مقاومت در برابر سُرخوردن (خاصیت چنگ زنی به آسفالت را دارد).

کاربردهای نامناسب لاستیک SBR (بهتر است در این موارد با متخصصین مشورت کنید)

در حالی که لاستیک SBR دارای بسیاری از خواص برجسته است، برخی محدودیت‌ها و کاربردهای نامناسب نیز وجود دارد:

1. محیط‌های روغنی و هیدروکربنی: SBR مقاومت کمی در برابر روغن‌ها، گریس‌ها و هیدروکربن‌ها دارد. استفاده از SBR در محیط‌هایی که با این مواد در تماس هستند می‌تواند منجر به تخریب و کاهش عمر مفید محصول شود.
2. دمای بالا: SBR در دماهای بسیار بالا عملکرد مطلوبی ندارد. در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر دماهای بالای مستمر دارند، مانند برخی قطعات موتورهای صنعتی، استفاده از SBR مناسب نیست.
3. اشعه ماوراء بنفش (UV): SBR مقاومت کمی در برابر اشعه UV دارد و در معرض طولانی مدت نور خورشید می‌تواند دچار تخریب شود. استفاده از SBR در محیط‌های باز بدون پوشش محافظ مناسب توصیه نمی‌شود.
4. تماس مستقیم با مواد شیمیایی قوی: برخی مواد شیمیایی قوی مانند اسیدهای غلیظ می‌توانند به SBR آسیب برسانند. استفاده از SBR در محیط‌هایی که با این مواد در تماس هستند نیاز به بررسی و آزمایش دقیق دارد.

توجه کنید که این موارد در صورت قرار گرفتن لاستیک در شرایط بسیار سخت و در برار غلظت بالای مواد خورنده برای مدت طولانی پیش میاید که در این صورت نیز راه حل هایی برای این  موارد وجود دارد برای مثال میتوان با آلیاژ کردن و آمیخته کردن لاستیک استایرن-بوتادین با سایر لاستیک ها یا اضافه کردن مواد افزودنی به لاستیک این ضفف ها را به شدت کاهش داد و طول عمر لاستیک را تا چند سال اضافه کرد.

فرآیند تولید لاستیک SBR

تولید لاستیک استایرن-بوتادین (SBR) شامل چندین مرحله پیچیده شیمیایی و فیزیکی است که در نهایت منجر به تولید یک ماده با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد می‌شود. در این بخش، جزئیات هر مرحله از فرآیند تولید لاستیک SBR را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

1. انتخاب مواد اولیه

مواد اولیه اصلی برای تولید لاستیک SBR عبارتند از:

• استایرن: یک مونومر آروماتیک که به لاستیک SBR خواص مکانیکی خوب و پایداری حرارتی می‌بخشد.
• بوتادین: یک مونومر دی‌الکین که به لاستیک SBR انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر سایش می‌بخشد.

2. پلیمریزاسیون

پلیمریزاسیون فرآیندی است که در آن مونومرها به زنجیره‌های پلیمری تبدیل می‌شوند. دو روش اصلی برای پلیمریزاسیون استایرن و بوتادین وجود دارد:

• پلیمریزاسیون امولسیونی:

  این روش شامل پلیمریزاسیون مونومرها در یک محیط آبی با استفاده از امولسیفایرها است. این فرآیند در دمای پایین و فشار بالا انجام می‌شود و به تولید ذرات لاستیک SBR با اندازه یکنواخت کمک می‌کند. پلیمریزاسیون امولسیونی به دلیل کنترل دقیق روی وزن مولکولی و توزیع اندازه ذرات، بسیار رایج است.
  در این روش پلیمریزاسیون از طریق رادیکال های آزاد انجام می شود، که این کار در دو حالت گرم و سرد انجام می شود. محصول بدست آمده از روش سرد در حضور روغن یا در حضور روغن ـ دوده دارای خطیت زیاد، توزیع مولکولی باریک، جرم مولکولی زیاد و فرآیند پذیری دشوار است. (سری 1500 (Type 1500)).
  محصول بدست آمده از روش گرم نیز شدیداً شاخه ای بوده و دارای توزیع جرم مولکولی پهن، فرآیند پذیری خوب و درصد 1و2 ـ وینیل بالاتر است. (سری 1000 (Type 1000))

• پلیمریزاسیون محلولی:

  در این روش، پلیمریزاسیون در یک حلال آلی انجام می‌شود. این روش منجر به تولید لاستیک با ساختار مولکولی متفاوتی می‌شود که می‌تواند برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار گیرد.
  در این روش پلیمریزاسیون یونی است، محصول این روش دارای خطیت زیاد، انعطاف بالا و مقاومت سایشی و پارگی بالا در مقابل تنش های دینامیکی است.

• روش ژل:

  محصول این روش دارای درصد اتصالات شیمیایی ضعیف حین واکنش پلیمریزاسیون بین زنجیره ها است که باعث کم شدن تحرک زنجیره ها و بهبود فرآیند پذیری می شود.
  ژل از دو طریق بدست می آید: 1) افزایش دمای پلیمریزاسیون. 2) افزایش موادی مثل دی وینیل بنزن.

3. فرآوری

پس از پلیمریزاسیون، لاستیک SBR به صورت ذرات کوچک یا محلول در حلال‌های آلی تولید می‌شود. این ماده خام سپس وارد مراحل فرآوری زیر می‌شود:

• انعقاد: در این مرحله، ذرات لاستیک از محلول جدا می‌شوند. این فرآیند با اضافه کردن عوامل منعقد کننده به محلول لاستیک انجام می‌شود که باعث جدا شدن لاستیک از حلال می‌شود.
• شستشو: لاستیک منعقد شده به دقت شسته می‌شود تا هر گونه ناخالصی و مواد شیمیایی باقی‌مانده از فرآیند پلیمریزاسیون حذف شود.
• خشک کردن: لاستیک شسته شده سپس در دستگاه‌های خشک‌کن خاص خشک می‌شود تا رطوبت آن کاهش یابد. این مرحله بسیار مهم است زیرا رطوبت باقیمانده می‌تواند بر کیفیت نهایی محصول تأثیر منفی بگذارد.

4. افزودنی‌ها

لاستیک SBR خام معمولاً برای بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی آن با افزودنی‌های مختلفی ترکیب می‌شود. این افزودنی‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

• پرکننده‌ها: موادی مانند کربن سیاه و سیلیکا که به افزایش استحکام و مقاومت در برابر سایش کمک می‌کنند.
• نرم‌کننده‌ها: موادی مانند روغن‌ها که به افزایش انعطاف‌پذیری و پردازش‌پذیری لاستیک کمک می‌کنند.
• آنتی‌اکسیدان‌ها: موادی که به جلوگیری از اکسیداسیون و تخریب لاستیک کمک می‌کنند.
• شکننده‌ها: موادی که به بهبود مقاومت در برابر پارگی و ترک‌خوردگی کمک می‌کنند.

5. فرآوری نهایی

لاستیک SBR با افزودنی‌های مختلف مخلوط شده و به شکل‌های مختلفی مانند ورقه‌ها، دانه‌ها یا بلوک‌ها فرآوری می‌شود. این مواد سپس برای استفاده در تولید محصولات نهایی به کارخانه‌های مختلف ارسال می‌شود. فرآوری نهایی ممکن است شامل مراحل زیر باشد:

• آمیزه‌کاری: فرآیندی که در آن لاستیک با افزودنی‌های دیگر مخلوط می‌شود تا خواص مطلوبی به دست آید.
• پخت: فرآیندی که در آن لاستیک تحت حرارت و فشار قرار می‌گیرد تا ساختار مولکولی آن تقویت شود و به استحکام و دوام بیشتری دست یابد.
• برش و شکل‌دهی: لاستیک پخته شده به اشکال مختلف برش و شکل داده می‌شود تا به محصولات نهایی مانند تایرها، واشرها، شیلنگ‌ها و غیره تبدیل شود.

نحوه توزیع و چیدمان مونومر ها:

در SBR نحوه چیدمان مونومر ها بسیار مهم است زیرا:
اگر مونومر ها به صورت اتفاقی (Random) کنار هم قرار بگیرند لاستیک استایرن بوتادین (SBR) بدست می آید که خواص و فرآیند پذیری لاستیک ها را دارد.

روش های پخت:

عمدتاً به روش ولکانیزاسیون گوگردی انجام می شود. سرعت پخت در SBR از NR کمتر است بنابراین از شتاب دهنده برای افزایش سرعت پخت استفاده می شود.

6. کنترل کیفیت

در طول تمامی مراحل تولید، کنترل کیفیت دقیق انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که لاستیک SBR تولید شده دارای خواص مطلوب و بدون نقص است. این کنترل شامل آزمایش‌های مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی بر روی نمونه‌های تولیدی است.