وبلاگ

:
دنیای امروز، دنیای پرازپیشرفت و توسعه است . بشر همواره دوست داشته که شرایط زندگی خѧود را
مطلѧوب تѧر و راحѧت تѧر کنѧد ، بѧه همѧین خѧاطر از نیѧروی فکѧر خѧود اسѧتفاده کѧرده اسѧت و دسѧت بѧه
اختراع و اکتشافاتی زده که امروزه حتی خود انسان نیز از آنها شگفت زده شѧده اسѧت . در راسѧتای ایѧن
پیشرفت های جدید ، بشر نیازمند موادی جدید شد تا پاسخگوی خواسته های جدیدش باشѧد . بѧا تولѧد علѧم
پلیمر ، بشر توانست به مواد جدیدی دست یابѧد کѧه از لحѧاظ کیفیѧت و خѧواص مطلѧوب ، بسѧیار اهمیѧت
داشتند و تا حد زیادی پاسѧخگوی نیѧاز بѧه مѧواد جدیѧد بѧود . مسѧلما زیѧاده خѧواهی هѧای بشѧر او را درعلѧم
پلیمر نیز تشنه کرد و با وجود ساخت تعداد بی شماری پلیمر جدید بازهم نیاز به مواد جدید حس می شѧد
. دانشمندان علم پلیمر برای ساخت این مواد جدید یا مجبور به ساخت مونومرهای جدیدی می شدند و یѧا
بѧѧه فکѧѧر اسѧѧتفاده از روش هѧѧا و تکنیѧѧک هѧѧای جدیѧѧدی بѧѧرای پلیمریزاسѧѧیون بودنѧѧد و حتѧѧی قѧѧدم درراه
کوپلیمریزاسیون و ساخت کوپلیمرها نهادند . به زودی با کند شدن رشد اختراعѧاتی ازایѧن قبیѧل کѧه ذکѧر
شد ، هزینه ها برای دست آوردهѧای جدیѧد بѧالا رفѧت و وقѧت زیѧادی بایسѧتی صѧرف مѧی شѧد . بѧه زودی

مشѧخص گردیѧد کѧه آلیѧاژ نمѧودن پلیمرهѧا و کوپلیمرهѧای موجѧود ، یکѧی از روشѧهای بسѧیار جالѧب و پѧر
بازده است و معمولا خیلی اقتصادی تر بوده و سریع تر از سایر روشها به نتیجه ی مطلوب مѧی رسѧد .
توماس هانکوک ( Thomas Hancock ) اولین فردی بود کѧه بѧه فکѧر دسѧت یѧابی بѧه خѧواص بهتѧر بѧا
اسѧتفاده از روش آمیѧزه کѧاری ( آلیاژسѧازی ) افتѧاد . او بѧا اخѧتلاط لاسѧتیک طبیعѧی بѧا یѧک نѧوع صѧمغ
طبیعی به نام ” گوتا پرچا ” ( Gutta Percha ) ماده ای بدست آورد که از آن برای ساخت لباس هѧای
ضد آب استفاده شد . اولین آمیزه ی تجاری ترموپلاستیک ، آلیاژ PVC/ NBR بѧود کѧه درسѧال ١٩۴٢
به بازار جهانی عرضه شد .
درآلیاژسازی ، مهمترین مسئله ، مسئله ی اقتصادی آن است که به طور کلی دلایل اقتصادی زیѧر بѧرای
آن مطرح است :
١) اسѧتفاده ی بهتѧر و بیشѧتر از رزینهѧای مهندسѧی ، بѧه وسѧیله ی اخѧتلاط آنهѧا بѧه پلیمرهѧای ارزان
قیمت .
٢) تهیه مواد با خواص مورد نظر .
٣) دسѧѧت یѧѧابی بѧѧه آلیاژهѧѧایی بѧѧا کѧѧارآیی بѧѧالا بѧѧا اسѧѧتفاده از پلیمرهѧѧایی کѧѧه اثѧѧرات سینرجیسѧѧتیک (
Synergistic ) دارند .
۴) تنظیم ترکیب درصد اجزاء آلیاژ با مشخصات مورد نیاز مصرف کننده .
۵) بازیافت ضایعات پلاستیک های مصرفی و وارد کردن آنها در آلیاژسازی .
نکته ی مهمی که وجود دارد این است که انتخاب اجѧزاء آمیѧزه بایѧد طѧوری باشѧد کѧه مزایѧای پلیمѧر اول
پوشاننده ی معایب پلیمر دوم باشد .
در کل به دلیل مطالبی که ذکر شد و همچنین میل به کѧارگیری ضѧایعات پلیمѧری در آلیاژهѧای پلیمѧری ،
علاقه ی زیادی را در سرمایه گذاری دربخش آلیاژسازی پلیمرها به وجود آورد .
پایه ی اصلی آلیاژسازی در پروژه ی بنده ، SBS است که جزء خѧانواده ی ترموپلاسѧتیک الاسѧتومرها
است . ترموپلاستیک الاستومرها در دهه ی ١٩۶٠ میلادی معرفی شدند . ترموپلاستیک الاسѧتومرها ،
موادی با خواص فیزیکی مشѧابه الاسѧتومرها ( هماننѧد : resilience , flexibility , softness ) ولѧی
با شѧرایط فرآینѧدی ترموپلاسѧتیک هѧا هسѧتند زیѧرا عمѧل ترموسѧتینگ ( Thermosetting Process )
برای آنها اجرا نمѧی شѧود ، بѧرخلاف الاسѧتومرها کѧه بѧدون عمѧل ولکانیزاسѧیون ( Vulcanization )
غیرقابل استفاده درشرایط کاربردی مخصوص به خود هستند . این مسѧئله ی عѧدم ولکانیزاسѧیون و دارا
بودن شرایط فرآیندی ترموپلاستیک هѧا ، بازیافѧت پѧذیری ایѧن مѧواد همچѧون ترموپلاسѧتیک هѧا را سѧبب
شده است که مسئله ای بسیار مهم و اساسی است .

-1-1
برنــده جــایزه نوبــل فیزیــك در ســال 1965 و یكــی از مشــهورترین فیزیكــدانان دهــه 1 60 ریچــارد فــاینمن
میلادی كه ملقب به پـدر علـم نـانو تكنولـوژی اسـت، در سـال 1960 در همـایش جامعـه فیزیـك آمریكـا طـی
یك سـخنرانی، پـیشبینـی انقلابـی و جـذابی را بیـان نمـود. وی بیـان كـرد كـه فضـا زیـادی در پـایین وجـود
دارد. همین جمله پایه علم نانوتكنولوژیـك شـد. وی پیشـنهاد كـرد كـه مـیتـوان اتـمهـای مجـزا را دسـتكاری
كـــرد و مـــواد و ســـاختارهای كـــوچكی را تولیـــد نمـــود كـــه خـــواص متفـــاوتی دارنـــد. گرچـــه
پیشبینیهـای فـاینمن در بـین دانشـمندان هـم دورهاش از پـذیرش خـوبی برخـوردار نشـد، ولـی ایـن پـیش-
بینیها امروزه به حقیقت پیوسته است [1].
2 پیشوند نانو در اصل یك كلمه یونـانی اسـت. معـادل لاتـین ایـن كلمـه، دوآرف

اسـت كـه بـه معنـی كوتولـه و
كوتـاه قـد اسـت. ایـن پیشـوند در علـم مقیاسـها بـه معنـی یـك میلیـاردم اسـت. بنـابراین یـك نـانومتر، یـك
میلیاردم متر است.
به بیان ساده علم نـانو مطالعـه اصـول اولیـه مولكـولهـا و سـاختارهای بـا ابعـاد بـین 1 تـا 100 نـانومتر اسـت.
ایـن سـاختارها را نـانو سـاختار مـینـامیم. نـانوتكنولوژی، كـاربرد ایـن سـاختارها در دسـتگاههـای بـا انـدازه
نانومتری است. تعریف دیگری كه از نانو تكنولـوژی مـیتـوان ارایـه نمـود ایـن اسـت كـه نـانو تكنولـوژی شـكل
جدیدی از ساخت مواد به وسیله كنترل و دستكاری واحدهای ساختمانی
آنها در مقایس نانو میباشد. 3
شاید این سئوال در ذهن پدیـد آیـد كـه چـه چیـزی در علـم نـانو وجـود دارد كـه یـك تكنولـوژی بـر پایـه آن
4 بنا نهاده شده است. آنچه باعث ظهور نـانو تكنولـوژی شـده، نسـبت سـطح بـه حجـم بـالای نـانو مـواد
اسـت و
این خود باعث ایجـاد ناحیـه تمـاس بزرگـی بـا محـیط اطـراف مـیشـود. ایـن ویژگـی نـانو مـواد آنهـا را بـرای
استفاده در مواد كامپوزیت، واكنشهای شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایدهآل میسازد.

:
پیشرفت الیاف محكم و سفت كربن و استفاده از آن در تقویت ساختارهای سبك وزن یكی از بهترین
دستاوردهای تكنولوژی در سالهای گذشته است و حجم تولیدات حاصل از آن دركاربردهای جدید
افزایش یافته است [۲]. لذا برای بهبود كارایی كامپوزیت نیاز به شناختن كلیه خواص الیاف می
باشد.كارایی كامپوزیت بستگی شدید به میزان چسبندگی بین الیاف و فاز پیوند دهنده دارد كه این
موضوع نیز به خواص سطح الیاف بر می گردد، بنابراین تعداد روشهای اصلاح سطح نیز متفاوت و رو به
افزایش است. كشف این موضوع كه اكسایش اصل دوده باعث تغییر در ماهیت سطح از حالت آبگریز به
آبدوست و نتیجاً افزایش چسبندگی به مواد پلیمری میشود خود عاملی برای ایجاد توانایی مشابه در

الیاف كربن شد كه متداولترین آن اكسایش سطح است.

اصلاح سطحی
پیشرفت الیاف محكم و سفت كربن و استفاده از آن در تقویت ساختارهای سبك وزن یكی از بهترین
دستاوردهای تكنولوژی در سالهای گذشته است و حجم تولیدات حاصل از آن دركاربردهای جدید
افزایش یافته است [۲]. لذا برای بهبود كارایی كامپوزیت نیاز به شناختن كلیه خواص الیاف می
باشد.كارایی كامپوزیت بستگی شدید به میزان چسبندگی بین الیاف و فاز پیوند دهنده دارد كه این
موضوع نیز به خواص سطح الیاف بر می گردد، بنابراین تعداد روشهای اصلاح سطح نیز متفاوت و رو به
افزایش است. كشف این موضوع كه اكسایش اصل دوده باعث تغییر در ماهیت سطح از حالت آبگریز به
آبدوست و نتیجاً افزایش چسبندگی به مواد پلیمری میشود خود عاملی برای ایجاد توانایی مشابه در
الیاف كربن شد كه متداولترین آن اكسایش سطح است.
بر حسب اكسایشی یا غیر اكسایشی بودن عملیات اصلاح موارد زیر مهم می باشد :
۱- انجام اصلاح در فاز گازی یا فاز مایع
۲- اصلاح در دمای نسبتا پایین (كمتر از ۱۵۰ درجه سانتی گراد) یا در دمای بسیار بالا به عنوان مثال
بیش از ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد
۳-اصلاح از طریق روشهای شیمیایی والكتروشیمیایی یا دیگر روشها
۴-اینكه در اثر اصلاح بر وزن الیاف اضافه یا از وزن آن كاسته می شود
۲-۱- روشهای اصلاح سطحی
بر طبق یك تقسیم بندی اصلاح سطح بر حسب اكسایشی بودن به روشهای زیر تقسیم بندی میشود
[۳]. اكسایش در برخی دماها سبب تخریب الیاف و كاهش وزن و كاهش استحكام به وسیلهای ایجاد
حفره در سطح میشود.

نیاز روز افزون بشر به مواد با كیفیت و خواص مطلوب باعث شده كه توجه او به مواد پلیمری (كه تـا حـدود زیـادی در
رفـــع ایـــن نیـــاز موفـــق بـــوده انـــد) بیشـــتر شـــده و روز بـــه روز بـــر دامنـــه اســـتفاده از آنهـــا افـــزوده
می گردد. واضح است كه با افزایش مصرف ، هر روز بر تعداد پلیمرهای جدید افزوده شده به طوری كه آغاز تولد صنعت
پلیمر تاكنون پلیمرهای زیادی با خواص متنوعی منتشر شده اند . معهذا بعضی اوقات با توجه به نیازهای جدید صنعت
و بازار ، خواصی لازم است كه هیچ یك از پلیمرهای موجود به تنهایی جوابگوی خصوصیات نمی باشند
بطور كلی برای طراحی فرمول یك ماده پلیمری جدید با خواص مشخص لااقل چهار راه وجود دارد :
– ساخت منومرهای جدید
– استفاده از روشها و تكنیك های جدید پلیمریزاسیون
– ساخت كوپلیمرهای بلاك یا گرافت
– آلیاژ نمودن پلیمرهای موجود
در طی دو دهه اخیر مشخص گردیده است كه استفاده از آلیاژهای پلیمری معمولاً خیلی اقتصادی تر بوده و سـریعتر از
سایر روشها به نتیجه مطلوب می رسد . هم اكنون سالانه بـیش از 4500 ، اختـراع (Patent) و لااقـل 10 برابـر ایـن
تعداد مقالات علمی در این زمینه به چاپ می رسد و در حالیكه استفاده از پلیمرها در كامپوزیت ها و پلاستیك های پر

شده ، به حدود 29 درصد رسیده است ، استفاده از پلیمرهای خالص به كمتر از 50 درصد تقلیل یافته اسـت . در طـی
دهه 80 ساخت آلیاژها تكامل زیادی یافته و به عنوان مثال در سال 1987 حدود 60 تا 70 درصد پلی اولفین ها و 23
درصد سایر پلیمرها به صورت مخلوط های پلیمری فروخته شده اند . در طی دهه 80 رشد سالانة صنعت پلاسـتیك 2
تا 4 درصد بوده است در حالیكه رشد تولید آلیاژ 9 تا 11 درصد و رشد تولیـد و آلیاژهـای سـاخته شـده از پلیمرهـای
مهندسی در مدت مشابه به 13 تا 17 درصد رسیده است . این نرخ رشد هم اكنون نیز با سرعت زیادی ادامـه داشـته و
در هفته و حتی هر روز آلیاژهای جدید با خواص متنوع و مطلوب ساخته می شوند .
هدف
از لحاظ تاریخی اولین آمیزه ای كه از اختلاط دو پلیمر متفاوت بدست آمد، نوریل می باشد كه از اختلاط پلی فنیلن
اتر و پلی استایرن در سال 1960 توسط شركت جنرال الكتریك بدست آمد. در سال 1970 میلادی تكنولوژی مربوط
به آمیزه ها ی پلیمری در موقعیت مناسبی ، به عنوان حوزه وسیعی از تحقیق و توسعه در علوم پلیمر نائل شد. آلیاژها
و آمیزه های پلیمری از 30% وزنی مصارف پلیمر را دربر می گیرند و آهنگ رشدی برابر با 9 درصد در سال را دارا می
باشد و این نقش رو به ازدیاد است . با توجه به این موضوع كه هزینه تولید آمیزه های پلیمری نسبت به تولید مواد
پلیمری جدید بسیار پایین تر است روش آمیزه كاری یك تكنیك اقتصادی و مقرون به صرفه می باشد. دلایل زیر علت
این امر را مشخص می كنند:
1- افزایش كارائی پلیمرهای مهندسی از طریق رقیق كردن آنها با پلیمرهای ارزانتر
2- بدست آوردن آمیزه با كارائی بالا از طریق واكنش پلیمرها با یكدیگر
3- تنظیم اجزاء آمیزه جهت حصول خصوصیات مورد نظر مشتری
4- تهیه مواد با كلیه خواص مطلوب
5- بازاریابی پلاستیك های صنعتی و یا شهری
در حدود 65% از آمیزه ها و آلیاژهای پلیمری بتوسط سازندگان رزین ، 25% توسط كمپانی های آمیزه ساز و بقیه
توسط واسط های این صنعت تولید می شوند.

:
در طبقه بندی مواد پلیمری دسته ای از مواد تحت نام لاستیك جای میگیرند كه هم منشاً طبیعی دارند وهم
به صورت مصنوعی تولید می شوند؛ كه تولید آنها در حجم انبوه نشان از اهمیت این مواد دارد.لاستیك خام در
سطح جهان سالانه بالغ بر 25 میلیون تن تولید می شودكه حدود % 75 آن صرفاٌ در صنعت تایر سازی مورد
استفاده قرار می گیرد؛كه این میزان بطور طبیعی رشد سالانه خودرا در حد رشد صنعت خودرو به دنبال دارد.
اما آیا صنعت تایر نیز به صورت گسترده تحت تأثیر فناوری نانو قرار خواهد گرفت؟ در آینده با توجه به رشد
روزافزون نانو در عرصه الكترونیك، نور و… احتمالاً بتوان تمام مراحل تولید تایر را در ابعاد نانو مشاهده و
كنترل كرد. اما بازار امروز صنعت تایر نیز با جایگزینی مواد متداول با موادنانو ساختار میتواند از خواص و
مزیتهای آنها بهره گیرد. به عنوان مثال شركت Goodyear پروژههایی را بر پایه فناوری نانو و با بهرهگیری از
روشهای مكانیكی و شیمیایی دنبال میكند كه هدف از آنها كنترل ساختار، خواص مكانیكی و پاسخ

الاستومرهای پخت شده به فركانسهای مختلف است.آنها در نظر دارند تقویت كنندگی و پخت را در ابعاد زیر
میكرون كنترل كرده و بهبود دهند تا كارآیی تایرها، هم با مواد جدید و هم با مواد سنتی، ارتقاء یابد. آنها مواد
بسیار جدید را نیز بررسی نمودهاند. آئروژلهای سیلیكاتی یكی از این مواد هستند. نانو ایروژلها از 98% هوا
(به صورت حبابهای نانو) در بستر سیلیكا ساخته شدهاند كه علاوه بر سبك بودن، مقاومت حرارتی بسیار
بالایی دارند. محققان دانشگاه میسوری
آمریكا ادعا كردهاند كه نانوآئروژل خاصی ساختهاند كه میتواند به
جای تایرهای لاستیكی استفاده شود. شركت Goodyer نیز از این نانو آئروژلها در ساخت تایر استفاده كرده،
نتایج تحقیق خود را به صورت اختراع ثبت كرده است.و بالاخره یكی از بهترین این تحقیقات را شركت Cabot
صورت داده است. در سال 2003 شركت Cabot یك نمونه از پركنندههای نانو، تولید شركت nano products
با نام تجاری PüreNano را در تایر به كار برده است. استفاده از پركننده نانو سیلیكون كاربید منجر به بهبود
و كاهش 50 درصدی سایش شده است كه در نهایت منجر به تولید تایرهایی با 2 قابل توجه مقاومت لغزندگی
ایمنی بسیار بالا و طول عمر 2 برابر تایرهای متداول خواهدشد.

هدف
اخیراً آلیاژكردن دو یا چند ماده پلیمری جهت دستیابی به خواص مطلوبتر هم از لحاظ پژوهشی و هم از لحاظ
تجاری مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است.آلیاژهای پلیمری چه در حالت پخت شده و چه در
حالت پخت نشده خواص فیزیكی و فرآیند پذیری بهبود یافته ای از خود نشان می دهند.[1-3] پلیمرها در
اكثركاربردها بدون تقویت كننده استفاده میشوند.اما در آلیاژ NR/EPDM به منظور بهبود مدول،استحكام
كششی و پارگی و افزایش مقاومت سایشی از تقویت كننده استفاده میشود. اضافه كردن تقویت كننده به
پلیمر منجربه ایجاد رنج وسیعی از برهم كنش ها در فصل مشترك پلیمر/تقویت كننده میشود. ذرات تقویت
كننده كه در ماتریس پلیمری پراكنده میشوند خواص كامپوزیت را تحت تاثیر قرار میدهند. كربن و سیلیكا
تقویت كننده های متداولی هستند كه برای مواد لاستیكی بكار گرفته میشوند.كربن یك تقویت كننده مناسب
میباشد، زیرا برهم كنش خوبی با زنجیرهای رابری ایجاد میكند.اما در درصدهای بالا از این تقویت كننده
،فرآیند پذیری آمیزه لاستیكی به میزان زیادی كاهش می یابد.. یكی از مواد تقویت كننده كه كاربردهایی در
صنعت لاستیك پیدا كرده است و اكنون شركت های بزرگ لاستیك سازی از آن در محصولات خود استفاده
می كنند، ذرات نانومتری خاك رس است كه با افزودن آن به لاستیك خواص آن بطور قابل ملاحظه ای بهبود
پیدا می كند كه از جمله می توان به موارد زیر اشاره كرد :1) افزایش مقاومت لاستیك در برابر سایش،2)
افزایش استحكام مكانیكی،3) افزایش مقاومت گرمایی،4) كاهش قابلیت اشتعال،5) بهبود بخشیدن اعوجاج
گرما.