لاستیک ‌های سنتزی به دو گروه ولکانش پذیر و ولکانش ناپذیر دسته بندی شده ‌اند. این کار از طریق ترکیب شیمیایی زنجیر بسپار هم انجام می‌ گیرد. پرمصرف ‌ترین لاستیک سنتزی SBR است. از دیگر کشپارهای معمولی می ‌توان پلی ‌بوتا‌دی ‌ان ، پلی اتیلن – پروپیلن ، لاستیک پوتیل ، نئوپرن ، لاستیک های نیتریل و پلی ایزوپرن را نام برد.

تولید مواد اولیه لاستیک‌های سنتزی
مواد اولیه‌ ای یاتکپارهایی که بطور عمده در تولید لاستیک ها مورد استفاده قرار می ‌گیرند عبارتند از:

• بوتا‌دی ‌ان:
بخش عمده بوتادی ان به عنوان محصول جانبی از کراکینگ نفت (با بخار) در تولید اتیلن بدست می‌ آید. هیدروژن زدایی از بوتان یا بوتن روش دیگری است که در صورت کمی تولید بصورت عملیات یک مرحله ‌ای یا دو مرحله ‌ای انجام می ‌گیرد. تولید سالانه بوتادی ان حدود 1.8 میلیون تن است.

• استایرن:
عمدتا در تولید پلاستیک های پلی استایرن به کار می ‌رود. روش عمده تولید استایرن از طریق واسطه اتیل بنزن است. ابتدا بنزن با اتیلن آلکیل ‌دار می‌ شود. سپس بر روی کاتالیزگر کلرید آلومینیم ، اسید فسفریک جامد یا سیلیس – آلومین به استایرن هیدروژن زدایی می ‌شود.

• اکریلونیتریل:
عمدتا از روش سوهیو ساخته می ‌شود. در این فرآیند ، پروپیلن در یک واکنشگاه کاتالیزی سیال بستر با هوا و آمونیاک عمل می‌ شود. سیال خروجی در یک واحد خوب دوسویه تصفیه و آکریلونیتریل از طریق تقطیر جز به جز جدا می‌ شود.

• کلروپرن:
تکپاری است که از آن لاستیک نئوپرن ساخته می شود. این ماده از استیلن و هیدروژن کلرید بدست می‌آید. ابتدا استیلن به مونو وینیل استیلن ، دیمر می ‌شود (دیمریزاسیون). سپس در واکنش با کلرید هیدروژن به کلروپرن تبدیل می گردد.

• ایزو بوتیلن:
تکپار مصرفی در ساخت لاستیک بوتیل است و از تقطیر مشتقات گازی نفت بدست می‌ آید.

• ایزوپرن:
ایزوپرن را می‌ توان از هیدروژن زدایی ایزوپنتال تولید کرد. ایزوپرن از پروپیلن هم ساخته می ‌شود. همچنین از ایزوبوتیلن و متانول می‌ توان ساخت و محصولی که به این روش بدست می‌ آید خلوص بالایی دارد.

• اتیلن و پروپیلن از برش های سبک نفتی به راحتی بدست می ‌آید و این دو ترکیب را می‌توان از کراکینگ پروپان با برش های سنگین تر (توسط بخار) تهیه کرد.

روش تولید لاستیک سنتزی

• روش امولسیون سرد:
بسپاری در یک امولسیون در دمای 5 درجه سانتیگراد و به مدت 8 تا 12 ساعت انجام می ‌گیرد. این عمل اغلب در یک مجموعه واکنشگاه انجام می ‌گیرد. واکنش در 60 تا 75 درصد تبدیل خاتمه می‌ یابد. امولسیون به صورت شیرابه در مخازن ذخیره انبار و برای رسیدن به نوع لاستیک مورد نظر با دستور کار مناسبی مخلوط می‌ شود. مخلوط ابتدا منعقد ، سپس کاملا شستشو و پیش از عملیات خشکاندن آبگیری می‌ شود. به عمده لاستیک های SBR پیش از وولکانش روغن زده می ‌شود. نرم شدن لاستیک با روغن با اضافه کردن دوده جبران می ‌شود.

• روش محلول:
در این نوع بسپارش ، کنترل بیشتری بر ساختار فضایی بسپار حاصل و طبعا خواص فیزیکی آن وجود دارد. توزیع واحدهای استایرن در طلوع زنجیر اتفاقی است. این بسپارش نسبت به بسپارش امولسیونی ، مقاومت سایشی و خستگی بهتر ، جهندگی بالاتر و گرما اندوزی کمتر دارد.

در شرایط ویژه بسپارش ، همبسپارهای دسته ‌ای استایرن و بوتا‌دی ‌ان را می‌ توان تولید کرد. این بسپارها گرما نرم‌ اند و برای این که مفید باشند به وولکانشی نیازی ندارند.

نکات قابل توجه در تولید لاستیک سنتزی

• بازیابی تکپار:
کیفیت لاستیک و سرعت واکنش هر دو با پیشرفت بسپارتی کاهش می یابند ، به همین علت رسم بر این است که واکنش پیش از تبدیل کامل متوقف شود. بازیابی تکپار واکنش نکرده و تخلیص ، مرحله ضروری در واحد صنعتی تولید لاستیک سنتزی است. روش های بازیابی از طریق عریان سازی با بخار شیرابه‌ ها یا تقطیر از سیستم حلال به کار گرفته می ‌شود.

• انعقاد و خشکاندن:
فرایند تکمیل معمولا رسوب دهی لاستیک از امولسیون شیرابه یا از محلول حلال در شکل تکه ‌ای است ، پس از آن لاستیک خشک و به شکل عدل متراکم می ‌شود.

• بسته بندی لاستیک:
بسته بندی لاستیک‌ های سنتزی مهم است چون بر طرف کردن مشکلاتی از قبیل چسبندگی به کیسه بسته بندی و آلودگی ناشی از حفاظت ناکافی گاهی امکان ‌پذیر است و برخی لاستیک ها به دلیل جریان یافتن شکل خود را از دست می ‌دهند.

(انواع لاستیک سنتزی)

همبسپارهای بوتا دی ان – استیرن
همبسپارهای استایرن و بوتا‌دی ‌ان که بیش از 50 درصد بوتا‌دی ‌ان دارند به SBR موسوم ‌اند. نسبت معمولی تکپارها 70 تا 75 قسمت بوتا‌دی ‌ان به 25 تا 30 قسمت استایرن به بالای 50 درصد ، محصول به شدت پلاستیک می‌ شود. و در رنگ های شیرابه ‌ای قابل استفاده است.

لاستیک SBR مثل لاستیک طبیعی بر اثر کشش بلوری نمی‌ شود و به همین سبب ضعیف است مگر آن که با دوده یا مواد دیگر تقویت شود. حتی در این صورت هم از لاستیک طبیعی ضعیف تر است. خواص وولکانشی آن خوب و مشخصات پیرسازی آن رضایت بخش است. بالغ بر 70 درصد SBR تولیدی در آج تایر ، 15 درصد قطعات مکانیکی و حدود 10 درصد به شکل شیرابه مصرف می ‌شود.

لاستیک های نیتریل (NBR)
همبسپارهای بوتا‌دی ‌ان و آکریلونیتریل مثل SBR به طریق امولسیونی ساخته می ‌شوند. البته به خواص مورد نیاز مقدار آکریلونیتریل در همبسپار از 20 تا 50 درصد متغیر است. با افزایش مقدار نیتریل ، مقاومت در برابر هیدروکربن ها ، حلال ها ، سایش و نفوذ گاز افزایش می‌ یابد. کاهش مقدار نیتریل ، خواص در دمای پایین و جهندگی را افزایش می‌ دهد. لاستیک های NBR در برابر روغن ها ، حلال ها ، آب ، نمک ها ، ترکیبات آلیفاتیک ، صابون ها و اغلب مواد غذایی مقاوم ‌اند. این دست مواد به شکل پیوسته در دمای 120 درجه سانتی گراد در مجاورت هوا و در دمای 150 درجه سانتی گراد در محیط روغن کارایی دارند.

لاستیک نئوپرن
این لاستیک از بسپارش امولسیونی کلروپرن خالص در دمای 38 درجه سانتیگراد در مجاورت گوگرد بدست می‌ آید. در برابر اکسایش ، روغن ، گرما و آتش مقاوم است و مصارف خاصی در قطعات خودرو ، چسب ها ، درزگیرها و پوشش‌ ها دارد. از لاستیک طبیعی گران تر است به همین سبب زمانی استفاده می‌ شود که به خواص ویژه نیاز باشد.

لاستیک تیوکول
نوعی لاستیک پلی سولفیدی است که در اوایل دهه 1920 در ایالات متحده آمریکا ابداع شد. این لاستیک اولین لاستیک سنتزی بود که به شکل تجاری در این کشور تولید شد. لاستیک های تیوکول از بسپارش تراکمی یک پلی سولفید قلیایی و یک دی هالید آلی مناسب تهیه می ‌شوند. محصول این واکنش ها بویژه برای آستری مخازن نفت ، گل های ساختمانی و بتونه کاری ، چسب ها و درزگیرها و اخیرا ماده چسبی سوخت موشک ، پوشش‌ های فرسابی و سایر قطعاتی که به سهولت کاربری و مقاومت خوب هوازدگی نیازمندند به کار برد.

لاستیک های سیلیکون
این لاستیک ها مخلوط بسپارهای کانی – آلی هستند که از بسپارش انواع سیلان ها و سیلوکسان ها بدست می آیند. با این که گران ‌اند ولی مقاومت قابل توجه آن ها در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیک ها در مصارف دمای بالا منجر می ‌شود. زنجیر این ترکیبات یک در میان از سیلسیم و اکسیژن درست شده و فاقد کربن است. ترکیبات سیلیکون و مشتقات آن ها از نظر تنوع خواص غیر عادیشان شاخص‌ اند، مثل حل پذیری در حلال های آلی ، حل ناپذیری در آب و الکل ها ، پایداری گرمایی ، بی‌اثری شیمیایی ، خواص بالای دی ‌الکتریک ، اشتعال پذیری نسبتا پایین ، گران روی (ویسکوزیته) کم در درصد بالای رزین ، تغییر اندک گران روی (ویسکوزیته) با دما و عدم سمیت.

به دلیل همین خواص ، ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، درزگیر برای مصارف برقی ، رزین های لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا ، لاستیک سیلیکون ، ترکیبات آب گریز ، واکس ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده ‌اند. بیشترین مصرف لاستیک های سیلیکون در صنایع هوا فضا است که از آن ها در دستگاه های یخ نزن ، واشر ، سپرهای فرسابی و مصارف مشابه که مسئله دما مطرح است استفاده می ‌شود.

لاستیک بوتیل
همبسپار ایزوبوتیلن با حدود 2 درصد ایزوپرن به لاستیک بوتیل موسوم است. ایزوپرن ، در ساختار زنجیر سیرنشدگی کافی بوجود می‌ آورد تا پخت یا وولکانش صورت گیرد. لاستیک بوتیل نفوذپذیری بی نهایت کلی در برابر گازها دارد و به همین علت مصرف عمده آن در ساخت تیوب و آستری تایرهای بدون تیوب است لاستیک بوتیل در برابر اکسایش هم خنثی است و برای مصارف ضد هوازدگی مفید است. نوع دیگر لاستیک بوتیل یعنی لاستیک بوتیل هالوژن دارد. در مقابل پیرسازی مقاومت بهتری دارد ، با سایر لاستیک‌ ها نیز سازگارتر است و در تایرهای بدون تیوب مصرف می‌ شود.

لاستیک اورتان
محصول واکنش برخی پلی گیلکون ها و دی ایزوسیانات های آلی فرآورده‌ های لاستیک موسوم به پلی اورتان هستند. این ترکیبات لاستیک های خاص با خواص ویژه ‌اند. به این صورت که مقاومت سایشی بالایی دارند و ضمن آنکه در دمای بالا قابل استفاده اند و در غلظت های بالایی از حلال ها ، اکسیژن و اوزون نیز مقاومند. مصرف اصلی این نوع لاستیک ، تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. مصرف این مواد در ساخت مبلمان ، تشک ، مواد عایق ، نوسانگیر و سایر زمینه هایی که به اسفنج های لاستیکی مربوط می شود رو به گسترش است.

لاستیک هالیپون
لاستیک موسوم هایپالون از واکنش کاتالیز شده رادیکالی کلر و SO2 با پلی‌ اتیلن به دست می‌ آید. نتیجه این واکنش تبدیل پلی اتیلن گرما نرم به یک کشپار وولکانش پذیر است. هالیپالون در برابر اوزون ، هوازدگی و گرما بی نهایت مقاوم و مقاومت شیمیایی آن نیز عالی است.

لاستیک فضا ویژه – پلی ایزوپرن و پلی بوتادی ‌ان

کشف این که کاتالیزگرهای زیگلر – ناتا (آلکیل لیتیم) بسپارش ایزوپرن یا بوتا‌دی‌ان را طوری کاتالیز می‌ کنند که عمدتا ساختار سیس به دست می ‌آید ، شبیه سازی لاستیک طبیعی را به طریق سنتزی ممکن کرد. لاستیک پلی ایزوپرن (IR) که کاملا مشابه لاستیک طبیعی است و حتی از برخی جهات مثل رنگ بهتر ، کیفیت یک دست‌ تر ، بوی کمتر ، فراورش پذیری و اختلاط سریع تر ، روزن رانی و ورقه سازی مطلوب تر ، جریان قالب عالی و وزن مولکولی کنترل شده‌ ، برتر است.

در مقابل ، استحکام پارگی ، چسبناکی و استحکام کششی لاستیک طبیعی بالاتر است. پلی ایزوپرن به شکل تجاری تولید و به تنهایی یا همراه با لاستیک طبیعی مصرف می شود. 1 و 4 - پلی ‌بوتا‌دی ‌ان با درصد بالای سیس ، نرم است به سهولت حل می ‌شود. پسماند ناچیز و مقاومت سایشی خوب دارد. از طرف دیگر 1 و 4 - پلی‌بوتا‌دی ان با درصد بالای ترانس ، سخت ، بلوری و از انحلال پذیری ضعیفی برخوردار است. از این بسپار می ‌توان در روکش توپ گلف استفاده کرد.

بسپارها و سربسپارها اتیلن – پرو پیلن

همبسپارهای اتیلن و پروپیلن (EPM) که به روش بسپارش محلول و با استفاده از یک کاتالیزگر زیگلر ساخته می‌شوند ، کشپارهایی فاقد پیوند دوگانه هستند. به این علت ، توان وولکانشی ندارند و در عین حال در برابر اکسیژن و اوزون مقاوم ‌اند. واکنش پذیری اتیلن و پروپیلن بسیار متفاوت است ، به همین سبب ترکیب تکپاره ‌ها با ترکیب همبسپار تولید شده تفاوت دارد.

EPR را می‌توان با گرما دهی در حضور پراکسید وولکانشی کرد. در این روش زنجیرها با اتصال مستقیم اتم های کربن به هم وصل می ‌شوند و این مغایر با وصل شدن زنجیرها از طریق اتصالات گوگردی در فرایندهای معمول است. از این لاستیک ها برای بسیاری از کاربردها بی آن که وولکانش شوند می‌توان استفاده کرد. برای وولکانشی سهلتر ، سر بسپارهای اتیلن – پروپیلن همراه با یک دی ان (EPDM) ساخته می‌ شوند. بسپارهای EPDM در برابر گرما ، اکسیژن و اوزون مقاومت منحصر به فردی دارند و به عنوان پوشش بام جانشین آسفالت گرم می ‌شوند. از مصارف دیگر می‌توان عایق سیم و کابل را نام برد که با نئوپرن رقابت می‌ کنند.

منبع: دانشنامه رشد