مقدمه

به طور كلي، تعداد زيادي آلياژهاي پلاستيك-لاستيك ممكن هستند. اين مطلب ناشي از اين است كه تعداد زيادي از پلاستيك ها و لاستيك هاي تجاري موجود مي توانند با دامنه وسيعي از نسبت ها با هم آلياژ شوند. تركيب هاي مورد نظر نسبت هاي بيشتري از لاستيك نسبت به پلاستيك را دارا مي باشند و در سال هاي اخير از نظر تكنولوژيكي جهت استفاده به عنوان ترموپلاستيك الاستومرها (TPE) مورد توجه قرار گرفته اند. آنها مي توانند خيلي از خواص لاستيك ها را داشته باشند، اما در عين حال مانند ترموپلاستيك ها فرايند شوند و احتياج به پخت قطعه نهايي در هنگام ساخت ندارند و لذا اين يك مزيت اقتصادي قابل توجه را جهت ساخت قطعات پيشنهاد مي كند. اگرچه تعداد زيادي تركيب هاي آلياژي الاستومري وجود دارند ولي تعداد نسبتا كمي از آنها از لحاظ تكنولوژيكي مهم بوده اند و اين مطلب اكثرا از آنجا ناشي مي شود كه بيشتر پليمرها حداقل از نظر ترموديناميكي با يكديگر ناسازگارند. توسعه آلياژهاي پليمري با مشكلات زيادي روبرو بوده است و يكي از مهمترين اين مشكلات عدم اختلاط پذيري مناسب اغلب پليمرها با يكديگر است. بعبارت ديگر هنگامي كه پليمرها با يكديگر مخلوط مي شوند، اجزاي مخلوط تمايل به جدايي از يكديگر دارند و هر يك، فاز جداگانه اي را تشكيل مي دهند. اگر چه اين خصوصيات اختلاط ناپذيري همواره با نيروهاي جاذبه فيزيكي ضعيف بين فازها اغلب سبب ايجاد سيستمهاي آلياژي اختلاط ناپذيري مي شوند كه در صورت عدم اصلاح، خواص مكانيكي خوبي ندارند، ولي مي توان با كنترل صحيح مورفولوژي فازها طي فرآيند، يا استفاده از عوامل سازگاركننده، آلياژهايي با خواص قابل قبول بدست آورد. اگر پليمرهاي يك آلياژ از لحاظ ترموديناميكي سازگار باشند، آلياژ آنها مي تواند به صورت تك فازي وجود داشته باشد و اختلاط در حد مولكولي اتفاق مي افتد. در چنين مواردي خواص آلياژ حاصل متوسطي از از خواص دو فاز خالص است. براي مثال آلياژ كردن يك لاستيك با يك پلاستيك كه از لحاظ ترموديناميكي سازگاري دارد يك تركيب با Tg بين Tg لاستيك و پلاستيك مي دهد و اساسا اين Tg متوسط، نزديك دماي اتاق است. از طرف ديگر، اگر لاستيك و پلاستيك از لحاظ ترموديناميكي سازگار نباشند، آنموقع آلياژ دو فازي مي شود و به هر حال داراي دو Tg نيز خواهد بود. با گسترش روز افزون استفاده از مواد پليمري، مسأله بازيافت آنها امروزه اهميت بسيار زيادي پيدا كرده است. ضايعات پلاستيكي به راحتي مجدداً جمع آوري شده و پس از گذشت مراحل ساده اي ذوب شده و دوباره محصولات ديگري از آنها ساخته ميشود اما در مورد مواد الاستومري بازيافت به دلايل ايجاد شبكه اتصالات عرضي در مرحله شكل دهي قطعات لاستيكي بسيار مشكلتر است. ضمناً قطعات لاستيكي به ويژه تايرها مصرف بسيار زيادي دارند و ضايعات آنها (ضايعات توليد و تايرهاي مستعمل) باعث آلودگي محيط زيست ميشوند. بنابراين مدتي پس از كشف فرآيند ولكانيزاسيون اولين گامها در جهت بازيافت لاستيك برداشته شد.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چكيده…………………………………………………………………… 1

مقدمه…………………………………………………………………… 2

فصل اول: كليات

در به كارگيري و تحقيقات بر روي لاستيك بازيافتي در اين پروژه دو هدف اصلي دنبال مي شود: بهره اقتصادي و حل مشكلات زيست محيطي. لاستيك بازيافتي جايگزين پلاستيكهاي ارزان قيمت، فرشهاي اتومبيل، محصولات لاستيكي سخت، زيره و پاشنه كفش و ساير محصولات شده است. متأسفانه به دليل سود كم لاستيك بازيافتي، پژوهش در صنعت بازيافت به طور قابل ملاحظه اي كاهش يافته است. در حال حاضر، دلايل اقتصادي كافي براي بهبود خواص لاستيك بازيافتي كه آنها را با پليمرهاي سنتزي قابل رقابت سازد وجود ندارد. پس تنها عامل محرك، مسائل زيست محيطي مي باشد كه توليد، بكارگيري و تحقيقات در اين زمينه را باعث مي شود چرا كه در غير اينصورت با توليد سالانه 8 ميليون حلقه لاستيك در ايران و مقدار قابل توجه ديگري در جهان، مشكل عظيمي بر مشكلات زيست محيطي ايران و جهان اضافه خواهد شد.
اگرچه افزودن لاستيك بازيافتي (Reclaimed Rubber) به پلي اتيلن خطي (LDPE) سبب كاهش در خواص مكانيكي چون مدول و استحكام كششي مي شود اما استفاده از عوامل سازگارساز و شروع كننده راديكالي به روش سازگار سازي غير فعال و سازگار سازي غير فعال توسط سازگاركننده هاي مختلف سبب افزايش هر چند اندك در مدول و استحكام كششي مي شود.
1-2 معضلات انباشته شدن تاير ها ي ضايعاتي
لاستيك ها مواد خام مهم ي هستند كه در تمدن مدرن نقش مهم ي را ايفا م ي كنند. به جهت كاربرد بهتر، لاستيكها را كراسلينك م ي كنند. در نتيجه شبكه ي پليمر ي توسط اتصالات مختلف از نوع مونوسولفيدي يا دي سولفيد و يا پلي سولفيدي كراسلينك مي شود. بيشترين استفاده ي لاستيكها در اتوموبيلها مي باشد كه لاستيكها ي آسيب ديده از اين دست منبع فراواني برا ي استفاده ي مجدد م ي باشد. به علت تقاضا ي بالا ي جهاني در خصوص استفاده از اتوموبيل به خصوص در كشورها ي در حال توسعه همچون چين و هندوستان تايرهاي فرسوده به ميزان بسيار زياد ي انباشته شده است. تايرها ي لاستيك ي ولكانيزه شده فرسوده هم اكنون سهم سه درصد ي از كل ضايعات شهر ي را تشكيل م ي دهد و اين ضايعات بسيار سريع در حال رشد هستند، در در سرتاسر جهان تقريبا 2,1 بيليون تاير فرسوده توليد م ي شود. در ايالات متحده ي امريكا سالانه بيش از 240 ميليون تايير فرسوده توليد م ي شود و تعداد تايرها يي كه برا ي آينده ذخيره شده است بيش از پانصد ميليون و حت ي به تخمين بعض ي از متخصصين تا سه بيليون نيز م ي باشد. استراليا و ژاپن به ترتيب سالانه حدود 18 و صد ميليون توليد را به ترتيب به خو[1] اختصاص م ي دهند.
مشكل بازيافت لاستيك ها از تجمع بيش از حد لاستيك در طبيعت ناش ي م ي شود. ضايعات تايرها بسترگاه بس يار مناسب ي برا ي موش ها و پشه ها م ي باشد. يك ي از راه ها ي از بين بردن ضايعات لاستيك ي سوزاندن بلافاصله آنهاست. ول ي اين امر باعث ايجاد تركيبات آروماتيك ي چون بنزين، تولوئن شده كه خود باعث آلودگ ي اتمسفر و محيط سال م ي شود. ضايعات لاستيك ي به طور حتم منبع بسيار ارزشمند ي برا ي كاربردها ي ديگر م ي باشد.
بنابراين نياز به اصلاح لاستيك ها امر ي مسلم است.
در 2000 حدود 276 ميليون تاير ضايعات ي احيا شد كه 273 ميليون از آنها در موارد ي كه در شكل 1-1 نشان داده شده است استفاده شده است. اگرچه هزينه ي انرژ ي بازيافت تايرها در مقابل ميزان حجم بازيافت بسيار بالاست. خواص آسفالت ها ي مخلوط شده با لاستيك به مراتب بهتر از آسفالت معمول ي است، ول ي هزينه ا ي به ميزان دو برابر آسفالت معمول ي را در بر دارد. و همين امر مانع از عموميت پيدا كردن آن م ي شود. بنابراين توسعه تكنولوژ ي ب ي عيب و مقرون به صرفه برا ي بازيافت ضايعات لاستيك ي مهم جلوه م ي كند. آلياژ پودر لاستيك ولكانيزه شده با پلاستيك توليد ترموپلاستيك الاستومر ( TPES ) م ي كند كه راه حل ي اقتصادي وسودمند است.
دور ريختن تايرهاي مستعمل ماشيني به يك مشكل بزرگ زيست محيطي تبديل شده است به ويژه در كشورها ي پرجمعيت كه از وسايل نقليه ي موتور ي به عنوان روش ها ي اصل ي حمل ونقل استفاده م ي كنند. در سال 2002 شيوع عفونت ها ي ناش ي از پشه ها ي مرگ آور موضوع جديد ي در[1] اوهايو نبود. اين پشه در نواح ي گرمسير ي زاد و ولد م ي كند. و باعث بيمار ي ها يي نظير “تب زرد” و “مالاريا” م ي شود. در سال 1826 تا 1832 حدود پانصد نفر از كارگران ي كه در اونتاريو ي كانادا كار م ي كردند بر اثر مالاريا جان باختند. نمونه ها ي بسيار ديگر ي حاك ي از استمرار مزاحمت ها ي اين پشه هاست. البته باپيشرفت و رعايت اصول بهداشت ي و دارو يي سطح سلامت جامعه بالا رفته و تا حدود زياد ي اين پشه ها مهار شده اند. ويروس ها ي كشنده و عجيب ديگر ي در سال ها ي بعد در امريكا ي شمال ي شناسا يي شدند كه با پژوهش و بررس ي منشا رشد و نمو آن ها تاير ها ي ضايعات ي شناخته شد. در اواسط دهه ي 80 طبق گفته ي راديو ي ملي امريكا پول ريتر بازرس كنترل بيمار ي ها و پيشگير ي از آن ها اولين كس ي بود كه فهميد انواع پشه ها و بيماري ها ي منطقه ي استوا كه قبلا در امريكا شناخته نشده بودند از محموله ها ي تاير ها ي ضايعات ي كه از آسيا م ي آيند سرچشمه م ي گيرد.

:دياگرام فرايند خرد ساز ي برودتي

:دياگرام فرايند خرد ساز ي برودتي

1- 1) هدف………………………………………………………………….. 5
1- 2) معضلات انباشته شدن تايرهاي ضايعاتي………………………….. 9
1- 3) روش هاي توليد خرده لاستيك از تايرهاي فرسوده……………….. 9
1- 3- 1) خرد سازي در دماي معمولي……………………………………. 9
1- 3- 2) خردسازي برودتي………………………………………………… 11
1- 3- 3) ساير فرايندها……………………………………………………… 11
1- 4) ترموپلاستيك الاستومرها ( (TPES ا………………………………….11
5- 1) سازگار سازي …………………………………………………………..12
1- 5- 1) آلياژسازي غير فعال………………………………………………… 17
1- 5- 2) آلياژسازي فعال……………………………………………………… 21
1- 5- 3) معرفي چند سازگاركننده……………………………………………. 21
1- 5- 3-1) فنوليك رزين ها ………………………………………………………25
1- 5- 3-2) سيلان ها……………………………………………………………. 30

فصل دوم: مروري بر مطالعات انجام شده

30 گرم از اميزه حاو ي درصدها ي مختلف ي از لاستيك بازيافت ي و پل ي اتيلن و سازگاركننده و افزودن ي ها تهيه م ي كنيم (AppendixD ). از نوع 4,0 ميليمتر لاستيك بازيافت ي استفاده م ي كنيم. وقت ي قرار است از لاستيك غير ولكانيزه شده استفاده كنيم بايست ي قبل از اختلاط كل مواد ابتدا لاستيك بازيافت ي و لاستيك ولكا نيز نشده با هم مخلوط شوند. سپس ديگر مواد را به آن ها اضافه كنيم و آن گاه دما ي مخلوط را به 175 درجه سانتيگراد افزايش دهيم.دستگاه اختلاط plasti – corder PLE650 را تا دماي 135 درجه سانتيگراد حرارت مي دهيم و تا قبل از استفاده در اين نقطه ثابت م ي گيريم. سرعت چرخش 70 rpm گزارش شده است. ابتدا پلي اتيلن را به محفظه ي اختلاط وارد م ي كنيم و زمان ي كه كاملا به صورت مذاب درآمد، سازگاركننده و لاستيك را به ترتيب اضافه م ي كنيم. برا ي آلياژساز ي فعال سازگاركننده ها ي فعال و ديگر مواد شيميا يي مورد نياز (جدول 2-1 ) طبق زمان بند ي كه در جدول (2-2) نشان داده شده است به مخلوط واكنش اضافه م ي شوند.
سپس آميزه تا 10 دقيقه توسط دستگاه مخلوط شده و سپس تحت قالبگيري فشاري در دماي 135 درجه سانتيگراد و فشار 25 mpa در 5 دقيقه به صفحات ي به ضخامت 1.5 mm تبديل م ي شود.
صفحات توليد شده تحت استاندارد ASTM – D412 – 06a و دمبل استاندارد C برش م ي خورند (شكل 2-1). سپس نمونه بين دو گيره دستگاه كشش Instron 4411 نصب م ي شود. فاصله ي ابتدا يي بين دو گيره 70 ميليمتر است. اين قسمت تحت 500 N Load cell و سرعت اعمال نيروي mm/min 500 انجام مي شود. در مدت زمان آزمايش دما و رطوبت بايست ي به ترتيب در محدوده 23- 21 درجه ي سانتيگراد و 35- 27% باشد. مقادير كشش ي را براي 5 نمونه متوسط م ي گيريم.تست سختي آزمايش سختي Shore A تحت استاندارد ASTM – D2240 انجام م ي شود. و سخت ي را به وسيله ي دستگاه ي كه حاو ي سوزن ي تيز بوده كه مستقيما در سطح نمونه فرو رفته اندازه م ي گيرند. مقادير سخت ي را براي 6 ناحيه ي متفاوت از نمونه اندازه م ي گيريم.
تست مقاومت پارگي آزمايش تحت استاندارد ASTM – D624 – 91 و با استفاده از يك داي T شكل استاندارد انجام م ي شود (شكل 2-2 ). سپس نمونه در بين دو گيره دستگاه تست كشش Instron 4411 قرار م ي گيرد. Load cell وارده به نمونه 500 N و سرعت اعمال نيرو mm/min 50 است. مقادير مقاومت خستگ ي را براي 5 نمونه متوسط م ي گيريم.
تست فشاري آزمايش تحت استاندارد ASTM – D575 – 91 انجام م ي گيرد. نمونه دايره شكل تحت نيروي 3KN و در زمان 3 دقيقه تحت فشار قرار م ي گيرد. 5 KN Load cellاست. سرعت پيستون در12.5 mm/min ثابت نگه داشته م ي شود. سپس درصد تغييرات در ضخامت نمونه اندازه گير ي م ي شود.
آناليز SEM كشش و پارگ ي و برش سطح ي نمونه توسط SEM بررس ي م ي شود. يك لايه نازك طلا قبل از آناليز بر روي سطح سطح نمونه قرار م ي دهيم. سپس تصاوير گزارش م ي شوند. ولتاژ دستگاه را در20 KV ثابت مي گيريم.
همانطور كه در قسمت قبل براي آلياژساز ي فعال گفتيم در اين جا ني ز يك تركيب بحران ي برا ي سازگاركننده ها وجود دارد. وقت ي كه تركيب سازگاركننده ها بيش از 5% وزن ي م ي شود خواص كشش ي و مقاومت پارگ ي آميزه به تدريج كاهش مي يابد. به علاوه خواص لاستيك ي آميزه نيز با افزايش مدول يانگ و سخت ي كاهش مي يابد.
اين امر ناش ي از اين مورد است كه با افزايش ميزان سازگاركننده باندها ي غيراشباع در مولكول لاستيك و پلي اتيلن توسط گروه ها ي متيلول سازگاركننده مصرف م ي شود[7]. بررس ي شكل ها مشخص م ي كند كه HRJ – 1045 از لحاظ توانا يي سازگارساز ي بسيار بهتر از SP – 1045 عمل مي كند. تنش در نقطه ي شكست و ازدياد طول در نقطه ي شكست و مقاومت پارگ ي آميزه سازگارشده با HRJ – 10518 نزديك به 10 تا 50% بيشتر از آميزه ايست كه شامل سازگاركننده SP – 1045م ي باشد. ديگر مزيت HRJ – 10518 در مقايسه با SP – 1045 اين م ي باشد كه HRJ – 10518 توانايي بيشتر ي برا ي حفظ خواص لاستيك ي آميزه با بالا رفتن غلظت سازگاركننده دارد كه اين امر با پايين نگه داشتن مدول يانگ و سخت ي نمونه انجام م ي گيرد. تفاوت ها ي گفته شده در بالا ناش ي از ساختار مولكول ي اين دو سازگاركننده م ي باشد ( شكل 2-11 ) با اين كه هر دو فنوليك اسيد هستند SP – 1045 دارا ي ساختار هاي complexفراوان با گروه ها ي اتر ي است. در حال ي كه HRJ – 10518 اين گونه نيست. و اين امر باعث شده كهHRJ – 10518 راحتتر ايجاد سطح مشترك كرده و با نواح ي غير اشباع واكنش بدهد[12]. به علاوه HRJ – 10518 يك عامل پخت سريع نيز به شمار م ي آيد. در اين قسمت مقايسه ا ي نيز بين عامل غيرفعال ( Exact 0210 ) و عامل فعال HRJ – 10518 نيز انجام شده است كه نتيجه را در شكل 2-18 م ي بينيم.

( HRJ-10518HRJ-101518:B              EXACT- و EXACT شكل 2-19: سطح پارگ	 ي آلياژ سازگار شده

( HRJ-10518HRJ-101518:B EXACT- و EXACT شكل 2-19: سطح پارگ ي آلياژ سازگار شده

2- 1) مطالعات اوليه………………………………………………………………. 31
2- 1- 1) مقدمه……………………………………………………………………. 31
2- 1- 1-1) مواد و روش ها………………………………………………………… 31
2- 1- 1-2) روش هاي توليد……………………………………………………….. 31
2- 2) نتايج………………………………………………………………………….. 32
2- 2- 1) آلياژ سازي غير فعال…………………………………………………… 32
2- 2- 2) آلياز سازي فعال……………………………………………………….. 33
2- 2- 3) اثر اندازه ي سايز ذرات لاستيك………………………………………. 49
2- 2- 4) اثر لاستيك غير ولكانيزه شده………………………………………… 50
2- 2- 5) آنالي ز ريزساختار ( ( SEM ا…………………………………………….52
2- 3) نتيجه گيري………………………………………………………………….. 54
2- 2) ديگر مطالعات انجام شده…………………………………………………… 56
2- 2- 1) مقدمه…………………………………………………………………….. 56
2- 2- 2) بخش تجربي……………………………………………………………. 56
2- 2- 3) نتايج و بحث……………………………………………………………….. 59
2- 2- 4) نتيجه گيري ………………………………………………………………..61

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات

نتيجه گيري………………………………………………………………………….. 63

يشنهادات ………………………………………………………………………………64
مراجع………………………………………………………………………………….. 65
چكيده انگليسي ………………………………………………………………………..67

فهرست جدول

1- 1: خواص مكانيكي در آلياژ HDPE / SRP ا……………………………………..16
1- 2: گري د هاي مختلف فنوليك رزين…………………………………………….. 12
1- 3: خواص سيلان ها……………………………………………………………… 26
1- 4: عوامل اتصال دهنده ي سيلاني بر پايه ي آميني………………………………. 27
1- 5: عوامل اتصال دهنده ي سيلاني بر پايه ي اپوكس……………………………… 27
1- 7: عوامل اتصال دهنده ي سيلاني بر پايه ي وينيل………………………………. 28
1- 8: دي گر گريدهاي اتصال دهنده ي سيلاني ………………………………………28
2- 1: ميزان تركيب استفاده شده در آلياژ رابر/ پل ي اتيلن………………………….. 29
2- 2: زمان بند ي اختلاط ………………………………………………………………..32
2- 3: خلاصه شرايط اختلاط برا ي انواع آلياژها………………………………………. 34
2- 4: جزئيات تركيب تمام نمونه ها ي تهيه شده در مطالعه دوم …………………..57.
2- 5: اثر عامل ها ي فعال رو ي مقاومت ضربه ي نمونه ي 3- 182………………… 58
2- 6: نتيجه ها ي آزمون استحكام كشش ي برا ي آلياژهاي RBPMI & UBا……… 61
 

Abstract
To scope of this work is to study the possibility of compatibilizing poly ethylene-recycled rubber blends by using various compatibilizers. Studying the non-reactive compatibilazation capability of n-octene and reactive compatibilization of octyl phenol formaldehyde (SP-1045) and phenolic resin with active hydroxymethyl groups (HRJ-10518). Evaluating the mechanical properties and microstructures of the obtained thermoplastic elastomers. The result showed 1-octene was amore appropriate non-reactive compatibilizer than were EVA and karton-G.There existed critical volume of compatibilizer for each type of compatibilizer. It was 5% and 10% weight in case of ractive and non-reactive compatibilizer respectively. Exact 0210 would be a good choice if high tear strength is desired and reactive compatibilizers are indispensable when high stress at break is in need as compared to refrence matrial.



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان