دانلود مقاله لاستیک

مقدمه : از آغاز حیات بشر تا پایان سده نوزدهم، انسان فقط موادی را مورد استفاده قرار می داد که طبیعت، جهت تحقق منظورهای بسیار متفاوت، در اختیار او گذارده بود.

این مواد انسان را قادر می ساخت تا در وهله نخست نیازهای ضروری از قبیل دفاع، غذا، پوشاک و سپس وسایل آسایش خود را فراهم سازد.

بدین منظور، ابتدا سنگ آتشزنه.‌چوب شاخ، و عاج را، که به ترتیب از منابع معدنی،‌نباتی، حیوانی فراهم می شدند.

به کار گرفت.

استفاده از فلزات اولیه و در رأس آنها طلا، مس، آهن، و سپس فلزات مختلف دیگر، که انسان می توانست به طور پیاپی از منابع زیرزمینی معدنی به دست آورد، در مراحل بعد قرار گرفت.

حدود سالهای 1870، ماده جدیدی به نام سلولویید در بازار تجارت ظاهر شد.

این ماده می توانست نرم شود، حالت بخ خود گیرد، وپیچیده ترین شکلها را براحتی به دست آورد.

سلولویید محصول آزمایشگاههای شیمیدانها بود و از سنتز دو ماده طبیعی سلولوز و کافور به دست آمد.

طی سی سال، سلولویید تنها نماینده محصولات سنتزی بود که به عنوان ماده اولیه برای ساخت وسایل به کار گرفته می شد.

البته وقتی به عقب بر می گردیم، این امر تا اندازه ای عجیب به نظر می رسد.

حدود سالهای 1900، تولید صنعتی گالالیت از کازیین و فرمالدهید پدیدار شد.

بهای تما شده این ماده تا حدود سالهای 1922 بالا بود و بدین ترتیب کاربرد آن را محدود می ساخت.

در سال 1907، باکلند[1] از فنون و فرمالدهید رزین تراکمی به نام باکلیت، (مأخوذ از نام سازنده آن) با خواص مشابه خواص صمغ لاکی، تهیه کرد و با ابهام پیش بینی کرد که سلولویید و گالالیت تنها موادی نیستند که شیمیدان میتواند در آزمایشگاه خود آنها را بسازد و سپس با استفاده از چنین مواد اولیه ای، درمقیاس صنعتی، به مجموعه مواد مناسب برای ساخت محصولا کاملا منتفاوت برسد.

آینده چنین امیدی را تأیید کرد سالهای مدیدی که از پیدایش باکلیت تاکنون گذشته است شاهد به وجود آمدن شمار بسیاری از محصولات جدیدی بوده ایم که از آزمایشگاه بیرون آمده است و کم کم.

و گاهی به طور چشمگیر، با مواد طبیعی قدیمی به رقابت برخاسته است و موجب به وجود آمدن عملیات کاملا جدیدی شده است.

در حال حاضر این مواد سنتزی بنا به خواص فیزیکی و مکانیکی و طبعاً بنا به ماهیت کاربرد شان، که ناشی از خواص آنها می باشد، به سه دسته تقسیم می شوند: 1- مواد پلاستیکی، که معمولا با عبارت ساده پلاستیکها مشخص می شوند.

یکی از خواص اساسی پلاستیکها سخت و صلب بودن آنها در دمای اتقا است این ماده وقتی به اندازه کافی گرم شود صلابت خود را از دست می دهد و بدین ترتیب برای قالبگیری آماده می شود.

همه ما با توسعه شگرفی که تاکنون در زمینه صنعت پلاستیک انجام گرفته است و نیز با عملیات شگفت آن آشنایی داریم.

ما در این کتاب چنین مواد پلاستیکی را بررسی نخواهم کرد و خوانندگان علاقه مند به این مواد را به مطالعه کتابی که به این موضوع اختصاص دارد دعوت می کنیم.[2] 2- لاستیک های سنتزی( به نام کشپار ها نیز معروفند ) این مواد کشسان می باشند یعنی، دارای این خصایت هستند که پس از رفع فشار یا انقباضی که بر آنها اعمال شده است مجدداً شکل اولیه خود را به دست آورند.

3- الیاف سنتزی موادی هستند که می توان به آسانی آنها را به صورت نخ قابل ریسیدن در آورد.

در این کتاب تنها دو دسته آخر مواد سنتزی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

برای اینکه خوانندگان بهتر بتوانند مشکلاتی را که هنگام اجرا و به کار بستن این مواد مطرح می شود و نیز راه حلهایی را که برای آنها آورده ایم متوجه شوند به نظر می رسد در ابتدا لازم باشد به صورت فشرده برخی تعریفهای اساسی مربوط به تهیه چنین مواد سنتزی را در اختیار ایشان قرار دهیم.

دو نوع تغییر و تبدیل ضروری که در شکل مولکول یک ماده سنتزی دخالت دارند عبارتد از: بسپارش افزایشی و بسپارش مرحله ای،‌بسپارش را هنگامی افزایشی ( یا زنجیری) می نامیم که ازیک مولکول پایه به نام تکپار، ماده ای با جرم مولکولی بیشتر به نام بسپار به دست آید و نتیجه آن رشد مناسب مولکول تکپار بدون حذف ماده سوم باشد.

طرح نمایشی یک واکنش بسپارش افزایشی به صورت زیر است: به عنوان مثال،‌عبور از استیلن به بنزن: یک نوع بسپارش افزایشی را تشکیل می دهد.

متذکر می شویم که در برخی موارد پدیده مشابهی می تواند اتفاق افتد.

بدین ترتیب که وقتی دو مولکول به طور همزمان بسیپار شوند، درشت مولکولی که مخلوطی از دو نوع تکپار است به دست می آید: ( با فرض اینکه در حالت ساده، مولکولهای M و M به تعداد مساوی در ساخت درشت مولکول شرکت کرده باشند)؛ چنین واکنشی را همبسپارش می نامند.

بسپارش را هنگامی مرحله ای (یا تراکمی ) می نامیم که ماده به دست آمده نتیجه واکنش میان مولکولهای پایه باشد، ولی این بار با حذف یک ماده سوم.

معمولا مولکول این ماده بسیار ساده می باشد و اغلب آب است.

ولی این ماده می تواند یک اسید، یک نمک، یک الکتل، یک آمین، یا… نیز باشد.

عناصر سازنده بسپار از هر دو مولکول، که حالا به کیدیگر متصل شده اند، تشکیل شده است.

برای مثال، وقتی طبیعت مولکولهای سلولوز را از مولکولهای گلوکوز به وجود می آورد، برای هر دو مولکول گلوکوزی که به یکدیگر متصل می شوند یک مولکول آب حذف می شود.

به چنین واکنشی، بسپارش مرحله ای می گوییم.

شایان ذکر است که چندین نوع مولکول نیز می توانند در یک چنین واکنشی با یکدیر متحد شوند و ماده سومی را حدف کنند.

در این حالت به چنین واکنشی همبسپارش مرحله ای می گوییم.

باید متذکر شویم که از نقطه نظر شیمی- فیزیکی، تفاوت اساسی میان بسپارش منرحله ای وجود دارد.

بسپارش یک واکنش شیمیای واقعی است که بتدریج و گاهی بسیار کند صورت می گیرد، به طوری که اغلب امکان جداسازی مواد حد واسط تشکیل شده، یتعنی دوپار، سه پار، چهار پار، و…، وجود دارد.

برعکس، واکنشهای بسپارش افزایشی بیشتر تغییر و تبدیلهای فیزیکی هستند و حساسیت زایدی در برابر کاتالیزورها از خود نشان می دهند.

این واکنشها در شرایط معمولی بسرعت کامل می شوند و نمی توان به دلخواه در مراحل حد واسط، آنها را متوقف کرد.

بالاخره، از نظر مواد تشکیل دهنده شیمیایی باید اشاره کنیم که محصول به دست آمده از یک بسپارش افزایشی دارای همان ترکیبهایی است کمه تکپار اولیه دار است.

در صورتی که چنین حالتی برای محصول حاصل از بسپارش مرحله ای وجود ندارد، چرا که در اینجا با حذف مولکولهای سومی مواجه هستیم.

چیزی که پیشاپیش می توان حدس زد این است که مواد سنتز شده اجسامی با مولکولهای بزرگ می باشند.

در واقع، این مواد ترکیبهایی با مولکولهای درشتند و به همین دلیل به نام درشت مولکولها نامیده می شوند.

وزنهای مولکولی چنین موادی حدود 1000 برابر وزن مولکولی مواد معمولی در شیمی آلی است معمولا این مقدارها از 50000 فراتر می رود و می تواند به 400 تا 500 هزار برسد.

درشت مولکولهایی که لاستیکها و الیاف سنتزی را می سازند از زنجیر بندیهای اتمی، که در یک جهت فضا گسترش یافته اند، تشکیل شده اند.

به چنین زنجیر بندی رشته ای، خطی، یا تک بعدی می گویند.

برای مثال، یک لیف لاستیک از کنار هم قرار گرفتن موازی یک دسته از این درشت مولکولهای بلند تشکیل شده است.

ولی در برخی موارد ممکن است میان این درشت مولکولهای خطی، اتصالات عرضی، همچون پلی میان زنجیرهای نخی شکل به وجود آورده در این حالت می گوییم شبکه سزای انجام گرفته است.

برای مثال، در وولکانش لاستیک، با قرار دادن گوگرد به صورت عرضی، پلی میان درشت مولکولهای ایزوپرنی لاستیک خام به وجود می آوریم.

پیدایش و توسعه لاستیکهای سنتزی لاستیک طبیعی ( یا کائوچوی طبیعی) ماده ای کشسان است و از تجمع شیره انواع مختلف گیاهان، بخصوص هوا، حاصل می شود.

این ماده مدتهاست که توسط سرخپوستان امریکا شناخته شده است.

سرخپوستان، قبل از کشف امریکا توسط کریستف کلمب، از این ماده برای ساخت وسایل مختلف مصارف روزانه خود، و حتی تهیه توپ بازی، استفاده می کردند.

لاستیک، حدود سال 1740 توسط ریاضیدان فرانسوی لاکندامین هنگام بازگشت از امریکا وارد اروپا شد ولی به مدت یک قرن استفاده زیادی ار آن نمی شد.

این ماده کاملا به صورت طبیعی به کار گرفته می شد و از این جهت دارای عیبهایی بود.

گودیر در سال 1840، موفق شد لاستیک طبیعی را با عمل وولکانش توسط گوگرد پایدار کند.

سپس، در سال 1850، موری تولید لاستیک سخت یا ابونیت را به مرحله اجرا درآورد.

بدین ترتیب مصرف جهانی لاستیک سال به سال رو به افزایش نهاد به طوری که از 10000 تن در سال 1850، به 50000 در سال 1900 و از 90000 تن در سال 1910، به 300000 تن در سال 1920 رسید.

لاستیک به خاطر مصرف زیاد در وسایط نقلیه مانند: دوچرخه، اتومبیل، و هواپیما اهمیت خود را بیشتر نشان داد.

به موازات توسعه کاربرد لاستیک، کوششهای نیز از طرف شیمیدانها به منظور تعیین ساختار و نیز اجرای سنتز آن به عمل آمد.

گری ویل ویلیامز در سال 1860 به دنبال زحمات دوما، لیبیگ، دالتون، موفق به جدا کردن ماده ای در محصولات تقطیر شده شد که آن را ایزوپرن نامید .بیست سال بعد بوشاردای فرانسوی نشان داد ه می توا ایزو پرن را به ماده ای سخت نظیر لاستیک تبدیل کرد و بدین ترتیب اولین سنتز در این مورد توسط نامبرده اجرا شد.

انگلستان در سال 1910 و آلمان در همان سال اولین مقاله های علمی را در این زمینه منتشر کردند.

در مقاله آلمانیها، که توسط شرکت بایز منتشر شد، استفاده از سدیم فلزی در بسپارش ایزوپرن مطرح شد.

انگلیسیها، در سال 1912 اقدام به راه اندازی پیلوت کوچکی در سطح آزمایشگاه کردن که می توانست حدود 2 کیلوگرم لاستیک در روز تولید کند.

شروع جنگ 1914- 1918 تحقیقا انگلیسیها را متوقف کرد.

در واقع، آلمانیها منابع صمغ طبیعی آنها را قطع کردند.

شیمیدانهای آلمانی، از دی متیل بوتا دی ان ( یا متیل ایزوپرن) لاستیک متیل را، که موفقیت بزرگی برای آنها محسوب می شد، تهیه کردند به طوری که از سال 1915 تا 1918 طی سه سال، تولید آنها از 2000 تن گذشت با این وجود، پایان جنگ منجر به توقف این تولید شد چرا که آلمانیها دوباره به منابع لاستیک طبیعی خاور دور دسترسی پیدا کردند و واضح بود که لاستیکهای متیل، به خاطر مرغوبیت بیشتر و بازار بهتری که دارند، می توانند به خوبی با صمغ طبیعی رقابت کنند.

ولی کارهای انجام گرفته توسط آلمانی ها، طی چهار سال، دولتهای بزرگ را متوجه مسائلی کرد که در جنگ جهانی دوم از آنها استفاده شد.

توسعه غیر قابل تصور وسایل موتوری، مصرف زیاد لاستیک ار به دنبال داشت و به این ترتیب، همواره خطر قطع منابع تولید صمغ وجود داشت از این جهت، پژوهشگران آلمانی، امریکایی و روسی را بر آن داشت تا در سال 1926، بدون وقفه روی تولید لاستیک سنتیزی فعالیت کنند.

بعدها در درجه اول کانادا و سپس سایر کشورها تولید کننده این ماده شدند و در حال حاضر صنایع لاستیک سینتزی کم و بیش در سرتاسر دنیا گسترده شده است و به طور وسیعی با لاستیک طبیعی رقابت می کند.

حال، به طور دقیقتر، ببینیم چطور مسئله پیدایش مصنوعی این ماده مطرح شد.

از نظر شیمیایی لاستیک طبیعی ماده ای پیچیده است و برای اولین بار بوشاردا نشان دارد که این ماده از بسپارش ایزوپرن حاصل شده است.

ایزوپرن به فرمول خام 8H5C دارای ساختار زیر است: حال، به طور دقیقتر، ببینیم چطور مسئله پیدایش مصنوعی این ماده مطرح شد.

ایزوپرن به فرمول خام 8H5C دارای ساختار زیر است: لاستیک طبیعی مخلوطی از بسپارهای این ماده از زنجیرهای خطی بلند است اولین تصوری که برای تهیه لاستیک سنتزی به ذهن می آید، بسپار کردن ایزوپرن است.

بسپارش این ماده ظاهراً امکانپذیر است.

در واقع، مولکول ایزوپرون تحت تأثیر هیدروژن کلرید یا نور فرابنفش یا کاتالیزورهای دیگر، متحمل تغییراتی در موقعیت پیوندهای خود می شود بدون آنکه ترکیب شیمیایی آن تغییر کند، در این صورت شکل زیر را به خود می گیرد: CH2-C=CH-CH2-CH3 حال، پیوندهای آزادی که در انتای مولکول واقع شده است می تواند به دو مولکول دیگر متصل شود و این عمل بدین ترتیب ادامه پیدا کند که زنجیر بلندی از نوع زیر تشکیل شود: ..-CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2-…CH3 ولی این نوع بسپارش تنها راه امکانپذیر نیست و متأسفانه به وسیله بسپارش مصنوعی نمی توان دقیقاً به لاستیک رسید.

از طرف دیگر، ایزوپرن نمی تواند به مقدار کافی تولید شود و در ضن قیمت تمام شده بسیار بالا خواهد بود و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

بنابراین، بسپارش ایزوپرون خود نمی توانست مشکل را حل کند.

به این ترتیب در جست و جوی بسپار کردن موادی بودند که دارای ساختاری شبیه ساختار ایزوپرن نمونه ای از این کوشش بود.

این ماده، که با استخلاف یک هیدروژن توسط گروه متیل CH3 روی ایزوپرن به دست می آید.

امکان تهیه لاستیکهای متیل را در جنگ جهانی اول به آلمانیها داد سپس آلمانیها اقدام به سپارش بو تا دی ان به فرمول زیر کردند: CH2=CH-CH=CH2 بسپارش این تکپار اولیه در حضور سدیم انجام گرفت.

آلمانیها تمام لاستیکها را با عنوان عمومی بونا نامگذاری کردند.

بوناها، به سرعت یک قسمت عمده از احتیاجات آلمانیها را برآورده کرد.

آلمانیها از سال 1936 به بعد توانستند بعضی از بوناها را به خاطر کیفیت بهتر نسبت به لاستیک طبیعی صادر کنند.

با وجود قیمت بیشتر بونا نسبت به صمغ طبیعی، این ماده توانست با کشورهای مختلف رقابت کند.

جنگ جهانی دوم باعث رونق صنایع لاستیک سنتیزی آلمان شد.

تمام تولیدات در پنج کارخانه بزرگ متمرکز شد طوری که ظرفیت سالیانه محصولات به 180000 تن رسید.

در واقع، این کارخانه ها هرگز با ظرفیت کامل خودکار نکردند ومتوسط تولید سالیانه آنها حدود 100000 تن بومد.

بعدها نیز کشپارهای از نوع بونا قسمت اعظم تولیدات آمان را تشکیل داد.

در ایالات متحد مسئله کشپارهای سنتزی در ابتدا شکل دیگری داشت برای آمریکاییها مهم نبود که دست از لاستیک طبیعی بکشند چرا که توانستند تا سال 1940 احتیاجات خود را برآورده سازند و سپس اقدام به تهیه محصولاتی با کیفیت صنعتی بهتر، نسبت به صمغ طبیعی کنند.

شیمیدانهای فنی امریکایی سعی خود را بر بسپارش کلروپرن، که مشتق کلردار بو تا دی آن به فرمول : CH2=CC1-CH=CH2 است، متمرکز کردند.

و نیز از نئوپرن لاستیکهای اشتعال ناپذیر و بخصوص مقاوم در مقابل عامل فیزیکی و شیمیایی به دست آوردند.

ولی قیمت این نئوپرنها بسیار بالا تمام می شد طوری که فقط در موارد بخصوص از آنها استفاده می شد و به همین دلیل، در سال 1941، تولید امریکایی نئوپرنها فقط به میزان 8000 تن بود.

در سال 1942 واقعه مهمی به وقوع پیوست: کنترل کشت هوآی خاورمیانه توسط ژاپنیها آمریکاییها در این موقع ناچار به قطع ناگهانی صمغ طبیعی شدند و خود را مجبور به برنامه ریزی جهت تولید لاستیک سنتزی دیدن تابتوانند جایگزین لاستیک طبیعی کنند.

و بدین ترتیب بود ه امریکا به نوبه خود به جرگه تولید کنندگان بزرگ لاستیک از نوع بونا پیوست و توانست تا میزان 80 درصد از محصولات خود را به این ماده تخصیص دهد.

در شوروی، سال 1931، اولین کشپارهای سنتزی که به صورت صنعتی ساخته شد مورد مصرف قرار گرفت.

این کشپارها عبارت بودند از پلی بوتادی انها که با نام لاستیکهای SK معروف بودند.

بعد شیمیدانهای روسی نیز اقدام به بسپارش کلروپرن تحت عنوان سوپرن کردن دکه نام آن هم کشور تولید کنده و هم ماده اولیه را نشان می دهد.

در سالهای بعد روسها همبسپار بوتادی ان با استیرن و نیز آکریلونیتریل را نیز تهیه کردند که به ترتیب به نام لاستیکهای SK-A, K-S معروف است.

در کانادا، از سال 1950 صنایع مهم کشپارهای سنتزی شروع به فعالیت کرد و شامل لاستیکهای با انواع مختلف بود.

از سال 1954 تولیدات خود را همراه با سه کشور یاد شده به بازار عرضه کرد.

بعدها کاناداییها، در تولید این محصول، بخصوص در زمینه تولید همبسپار بوتای ان – استیرن، آلمانیها را پشت گذاردند.

ممکن است خواننگان فکر کنند چطور دو کشرو انگلستان و فرانسه، که در زمینه صنایع مختلف پیشتاز بودند، نقش مهمی در این صنعت نداشتند؟

علت آن این است که تا سال 1942 این دو کشور تمام احتیاجات خود را در زمینه لاستیک طبیعی از کشتی که در مستعمرات خود داشتند برآورده می ساختند.

انگلستان برای سالهای زیادی از انبارهای خود استفاده می کند ولی فرانسه تا سال 1950 توانست از ذخیره های خود استفاده کند.

در سالهای بعد انگلستان مانند فرانسه لزوم ایجاد صنایع این رشته را احساس کرد.

این دو کشور، از سال 1956، اقدام به تأسیس کارخانه های تولید کشپارهای سنتزی کردند.

کارخانه های انگلیسی در سال 1958 به تولید رسیدند در صورتی که کارخانه های فرانسوی در سال 1960 به تولید رسیدند.

از سال 1956 سایر کشورها نیز اقدام به ایجاد این صنعت کردند طوری که هم اکنون در بیشتر نقاط دنیا گسترده شده است.

به عنوان نمونه، تاریخ شروع تولدی چند کشور آورده می شود: ایتالیا 1958، هلند 1960 ، رومانی 1959، ژاپن 1958، و مکزیک 1961.

لاستیکهای سنتزی 1- تکپارهای اولیه اکثر لاستیکهایی که در حال حاضر ساخته می شوند محصول عمل بسپارش هستند.

تکپارهای استفاده شده مولکولهایی هستند که حاوی حداقل یک پیوند دوگانه می باشند.

همانطور که در فصل قبل دیدیم این پیوندهای دوگانه باعث تشکیل زنجیر بلند درشت مولکول می شود.

تکپارهایی که قبلا به عنوان نمونه ذکر شد، یعنی بوتادی ان و مشتقات آن، در واقع حاوی دو پیوند دوگانه در مولکول خود هستند.

این مواد دی الفینها هستند و پیوندهای دوگانه آنها مزدوج میباشند یعنی، به وسیله یک پیوند ساده تنها از همدیگر جدا شده اند.

ولی بعضی از مونوالفینها فقط دارای یک پیوند دوگانه در مولکول خود هستند و بنابراین آنها نیز می توانند به عنوان تکپار اولیه مورد استفاده قرار گیرند.

در نمودار 1، مجموعه تکپارهای اصلی از این دو نوع، که در حال حاضر، به عنوان تکپار اولیه برای تهیه لاستیک مورد استفاده قرار می گیرند، نشان داده شده است: شایان ذکر است که برخی از این تکپارها، در زمینه کشپارها، فقط جهت تولید همبسپارها مورد استفاده قرار می گیرند.

در این مورد برای مثال می توان از اتیلن نام برد.

حال ببینیم این تکپارها را، که برای صنایع لاستیک سازی از مواد اولیه مهم به شمار میروند، چگونه می توان تهیه کرد.

بوتادی ان.

چنانچه از مواد طبیعی استفاد شود راههای زیادی برای تهیه بوتادی ان وجود خواهد داشت.

دو راه اصلی در نموردار 2 آورده شده است: با هیدروژن دار کردن فنول، که از مشتقات قطران روغن است، می توان نخست به سیکلو هگزانول و سپس با آب زدایی کاتالیزوری آن به وسیله سیلیس به سیکلوهگزان رسید.

تجزیه گرمایی این ماده منجر به تولید بوتادی ان خواهد شد.

از فورفورل نیز با استفاده از کاتالیزور می توان به بوتادی ان رسید.

بالاخره، روسها بوتادی ان را از دو نوع تخمیر الکلی عصاره های شیرین تهیه کردند( شاید هم در حال حاضر به مقدار کم از این راه تهیه کنند): الف.

تخمیر به وسیله مخمرهای ویژه موجود در عصاره های شیرین که در ؟؟

آبکافت سلولوز منجر به استون و بوتانول می شود.

آب زدایی این الکل مستقیماً به بو تا دی ان خواهد رسید.

با استفاده از فرایندهای پیچیده تر می توان استون را نیز به بوتا دی ان تغییر داد.

ب.

با تخمیر الکلی معمولی عصاره های شیرین سبزیجات مانند چغندر که منجر به بوتانول می شود و سپس با تجزیه آن در حضور کاتالیزور می توان به استالدهید رسید.

این ماده به وسیله هیدروژن دار کردن و سپس هیدروژن زدایی به بوتادی ان تبدیل خواهد شد.

ایزوپرون .

این ماده را نیز از ایوپنتان، که یی از مواد استخراج شده از نفت است به دست می آورند: برای این کار ابتدا به آن یک مولکول کلر می دهند و سپس دو مولکول هیدروژن کلرید از آن می گیرند: کلروپرن .

از دو پار کردن ( دیمر کردن) استیلن در محلول آمونیاکی و در حضور مس کلرید ابتدا وینیل استیلن به دست خواهد آمد، این ماده را با هیدروژن کلرید ترکیب می کنند کلروپرن حاصل خواهد شد: اتیلن.

از میان فرایندهای زیادی که در صنعت استفاده می شود در اینجا به عنوان مثال به دو فرایند اشاهر می شود: آب زدایی اتانول : تجزیه گرمای اتان که منجر به تولدی گاز هیدروژن می شود.

این گاز در صنایع روغن سازی یا کراکینگ نفت خام مورد استفاده قرار می گیرد: ایزوبوتیلن.

( یا ایزو بوتن) این ماده را در صنعت از کراکینگ گازهای موجود در نفت به دست می آورند.

استیرن.

از ترکیب اتیلن با بنزین ابتدا اتیل بنزن و سپس با هیدروژن زدایی کاتالیزوری آن استیرن به دست خواهد آمد: آکریلو نیتریل.

دراینجا فقط به یکی از روشهای صنعیت تهیه آکریلو – نیتریل اشاره می شود و آن عبارت است از ترکیب هیدروژن سیانید با استیلن در محلول مس کلرید و آلومینیم کلرید: در صنایع لاستیک سازی اهمیم این تکپار یکسان نیست.

بوتادی ان و استیرن، به خاطر استفاده زیاد آنها تهیه کشپار، از اهمیت ویژه ای برخوردارند، سپس این اهمیت به ترتیب برای کلروپرن، ایزوپرن، و ایزوبوتیلن خواهد بود.

2- بسپارهای بوتادی ان ومشتقات آن 1- پلی بو نادی انها.

برای اولین بار صنایع جدید کشپار در آلمان به وجود آمد و نتیجه آن به بازار آمدن نخستین پلی بوتادی انها شد.

شیمیدان های آلمانی هنگام جنگ جهانی اول، برای اولین بار جهت تهیه لاستیک، متیل سدیم را به عنوان کاتالیزور بسپارش مورد استفاده قرار دادند.

آزمایش های انام گرفته زمینه را برای تهیه کشپارهای پلی بو تا دی انی یا بونا فراهم آورد.

این کشپارها از بسپارش بوتادیان در حضور سدیم فلزی و در اتمسفر گاز کربن دیو کسید انجام شد.

بوناهای مختلف آلمانی با ارقام متفاوت از یکدیگر متمایز می شوند و مهمترین آنها بونا 32، 115، و مخصوصاً 85 می باشد.

بونا 32 بسپاری گرانرو با وزن مولکولی حدود 30000 است که در ابتدا به عنوان نرم کننده لاستیکهای سخت استفاده می شد.

برای تهیه آن از روش بسپارش پیوسته استفاده می کنند و بوتادی آن را در 80 در حضور 5/0 درصد سدیم حبه ای و حدود 10 درصد وینیل کلرید بسپار میکنند.

در اینجا به مقدار جزئی هم همبسپارش نیز صورت می گیرد.

سپس برای حذف نمکهای معدنی محصول را با آب شسته و به کمک یک ضد اکسنده پایدار می کنند.

بونا 85 نیز با استفاده از روش بسپارش پیوسته به دست می آید.

در اینجا به جای سدیم از پتاسیم استفاده می شود و حدود 5/0 تا 1 درصد دی اکسان مصرف می شود.

واکنش در 70 در حدود 2 ساعت به طول می انجامد.

به محصول حاصله 2 درصد فنیل نفتیلامین و 1 درصد اسید چرب، جهت خنثی کردن باقیمانده کاتالیزور پتاس، اضافه می کنند.

بونا 85 درزمان جنگ جهانی دوم به میزان زیادی تهیه می شد ولی امروزه اهمیت خود را از دست داده است.

آلمانیها سعی خود را در همبسپار بوتادی ان- استیرن به کار برده اند.

بالاخره بونا 15 115 با وزن مولکولی بیشتر و به خاطر مشکلاتی که در تهیه آن وجود دارد و اینکه محصولی برنده می دهد کاربرد محدودی دارد.

بعد از المانیها، روسها همان لاستیک را که به نام SK معروف است به دست آوردند.

دو نوع مهم از انا عبارتند از : SKA که در آن بوتا دی ان استفاده شده از نفت به دست می آید و SKB که در آن بو تا دی ان استفاده شده از الکل گرفته می شد.

سپس کارهای امریکاییها نشان داد که بسپارش بوتادی ان در حضور کاتالیزورهایی به نام ال فین ( نمک سدیم الکل و مشتق سدیم دار یک الفین) بسرعت انجام گرفته است و بسپارهای با وزن مولکولی زیاد و یا ساختر منظم به دست می آید.

از طرف دیگر، در صنعت فرایندهای کاتالیزوری، در سالهای 1956، تا 1962، به منظور تهیه کشپارهای پلی بوتادی ان صورت گرفت که در فصلهای بعدی توسعه سریع آنها مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

2- پلی دی متیل بو تا دی انها.

در اینجا تنها آنها را از نظر تاریخی مورد بررسی قرار می دهیم.

درسالهای جنگ 1914- 1918 لاستیک متیل به عنوان جانشین صمغ طبیعی از طرف آلمانیها استفاده شد دو محصول اصلی وجود دارد، یکی سخت به نام لاستیک متیل H ( از واژه آلمانی hart) و دیگری نرم به نام لاستیک متیل W ( از واژه آلمانیWeich) این محصولات بعدها نتوانستند نه با لاستیک طبیعی و نه با کشپارهای سنتزی، ه از 1926 به بعد به دست آمد، رقابت کنند.

پلی کروپرنها: بسپارش کلروپرن CH2==CC1-CH=CH2 بسرعت، بدوم حد واسط، و در غیاب گرما صورت می گیرد با وجود این، خواص بسپار به دست آمده بستگی به شرایط آزمایش دارد.

مثلا، چنانچه کلروپرن را در هوا و دمای معمولی به کار بریم پس از هشت تا ده روز به ماده ای غیر پلاستیک شبیه به لاستیک طبیعی و ولکانیده، تبدیل می شود.

این ماده راپلی کلروپرن دردمای معمولی دو روزه و در دمای 130 در مدت 5 دقیقه کامل می شود؛ در اینجا از ساختار خطی به ساختارشاخه ای می رسیم.

به نظر می رسد این همان حالتی باشد که در وولکانش لاستیک طبیعی اتفاق می افتد.

به همین دلیل پلی کلروپرنها که مربوط به بسپار a هستند می توانند به وسیله ازدیاد ساده دما بدون اینکه به آن گوگرد اضافه شود وولکانیده از وولکانش ناخواسته در دمای معمولی به محصول صنعتی باز دارنده اضافه می شود.

تهیه پلی کروپرنها به صورت امولسیون و به کمک صابون سدیم (الئات یا آلبیبتات) انجام میگیرد.

بسپارش در 40 در محیط قلیایی، و با استفاده از کاتالیزور و بهبود دهنده زنجیر عملی می شود.

کاتالیزور می تواند پتاسیم پرسولفات و بهبود دهنده زنجیر می تواند گوگرد یا تیمو الکلها R.SH باشد.

پس از بسپارش امولسیون تترا اتیل تیو رام دی سولفید به فرمول را اغلب بهمنظور نرم کننده و پایدار کننده به بسپار اضافه می کنند و سپس لاتکس حاصله را بدون رسیدن به نقطه انعقاد، اسیدی میکنند.

بعد لاتکس را از استوانه چرخانی که در آنجا انعقاد صورت می گیرد عبور می دهند.

لایه نازکی تشکیل می شود که بعد آن را می شویند و در دمای حدود 120 خشک میکنند.

این لایه را کشیده به صورت ورقه ای کوچک در می آورند و سپس روی آن طلق می کشند.

بررسی شیمیایی ( اوزونکافت) و فیزیکی ( پرتوایکس) نشان می دهد که درشت مولکول پلی کلروپرن از زنجیر طویل خطی به شکل زیر تشکیل شده است: این پلی کرو پرن تمایل به بلوری شدن را در دمای معمولی از خود نشان می دهد.

این امر معمولا مناسب نیست و برای برطرف کردن آن باید شرایط بسپارش را تغییر داد.

برای این کار لازم است بسپارش را دردمایی بالاتر در حضور گوگرد انجام داد.

پلی کلروپرنها نخست در سال 1931 توسط شرکت دوپان به نام دوپرن و سپس به نام نئوپرن ( که هنوز به همین نام معروف است) به بازار عرضه شد.

از این ماده انواع مختلفی وجود دارد که پر مصرفترین آنها نئوپرن GN است که به خاطر تبلور سریع آن می توان آن را برای هفته ها، بدون سخت شدن، نبار کرد.

به همین خاطر لازم به تذکر است که همبسپار آن با سرعت تبلور ضعیفتری به دست می آید و تبدیل آن سالها به طول می انجامد.

از میان این همبسپارها می توان مواد زیر را نام برد: نئوپرن و GRT، که حاوی استیرن است و نئوپرن FR، که از تکپارهای کلروپرن و ایزوپرن به دست میآید.

و بالاخره نئوپرن Q، که در ان از آکریلونیتریل استفاده شده است.

نئوپرنها، که عملا اشتعال ناپذیرند، نه تنها نسبت به لاستیک طبیعی بلکه نسبت به اغلب کشپارهای سنتزی دیگر دارای خواص مطلوبتری میباشند.

ازجمله می توان از مقاومت بهتر آنها در مقابل روغن، اکسیژن، اوزون،‌و سایر عوامل فیزیکی بخصوص در سرما نام برد.

در صنایع اتومبیل سازی و هواپیماسازی نیز به عنوان اتصالات باک بنزین و ضربه گیر، و درصنایع نساجی به عنوان غلتک از نئوپرنها استفاده می شود.

با تمام کاربرد وسیعی که این ماده می تواند داشته باشد با وجود این، به خاطر قیمت تمام شده بالایی که دارد فقط در ساخت قطعات بخصوص از آن استفاده می شود مثلاً ، برای ساخت اتصالات و لوله های مرتبطکننده ماشینهای مولد سرما، چرا که برای یک چنین دستگاههایی نیاز به موادی است که مقاوم باشند، در مقابل آمونیاک و متیلن کلرید واکنشی از خود نشان ندهند، و در مقبل روغن و سرما بی تفاوت باشند.

4- پلی ایزوپرنها برای مدتهای مدیدی بسپارش ایزوپرن CH2=C(CH3)-CH=CH2 فقط به منظور تهیه کشپاری بود که ساختار آن از ساختار لاستیک طبیعی از نظم کمتری برخوردار بود از این جهت خواص مکانیکی جزئی نمی توانست داشته باشد.

در سال 1955 از سنتز ایزوپرن ماده ای تهیه شد که ساختار و خواص آن شبیه ساختار و خواص صمغ طبیعی بود و به همین خاطر نام آن را لاستیک طبیعی گذاشتند.

پلی ایزوپرنها پس ازاینکه برای مدتی فقط در آزمایشگاهها تهیه می شد به صورت نیمه صنعتی اقدام به تولید آن شد و از سال 1962 تولید آن به میزان زیاد آغاز شد.

3- همبسپارهای بوتادی ان - استیرن همبسپارهای بوتادی ان- استیرن از لحاظ مقدار تولید مهمترین لاستیک سنتزی می باشند.

شایان ذکر است که اولین تولید زیاد این نوع لاستیک در حین جنگ جهانی دوم، میان سالهای 1942- 1944 توسط ایالات متحده، تحت عنوان لاستیک دولتی (G.R.) انجام گرفت.

از میان مواد تولید شده کشپار به دست آمده از همبسپارش بوتادیان و استیرن به نام G.R.S نامگذاری شد.

1- کلیاتی در مورد ساخت همبسپارش بوتادی ان – استیرن.

همبسپارش بو تادی ان – استیرن به ورش املسیونی صورت می گیرد.

به وسیله عامل امولسیون کننده امولسیونی از دو تکپار در فاز آبی به وجود می آوریم و سپس کاتالیزور بعضی از موادی که می تواند روی طول و ساختار زنجیر درشت مولکولی تأثیر بگذارد اضافه می کنیم.

این مواد را تغییر دهنده زنجیر نامیده اند.

این واکنش در ظرفهای دو جداره صورت می گیرد که جریان آب می تواند باعث سرد کردن محیط شود.

مواد داخل ظرف توسط بهمزن مخلوط می شود و دمای محیط حدود 50 خواهد بود.

پس از 12 تا 15 ساعت 70 تا 75 درصد از تکپارهای اولیه بسپار می شود.

در این لحظه با افزودن یک متوقف کننده بسپارش، واکنش را متوقف می کنند و سپس به مخلوط ضد اکسنده اضافه می کنند.

هر دو ماده اضافه شده محصول را پایدار می کند.

آن قسمت از تکپارهایی که تغییر پیدا نکرده اند جمع اؤری و از محیط خارج می کنند، بوتادی ان براحتی و به کمک خلا جدا می شود و استیرن نیز در فشار کم همراه با بخار آب حذف می شود.

برای اینکه لاتکس سنتزی به صورت دانه های کوچک درآید به آن محلول سدیم کلرید و سولفوریک اسید رقیق اضافه می کنند.

به جای سدیم کلرید می توان از سایر الکترولیتها مانند کلسیم کلرید، آلومینیم سولفات ی ژاج سفید استفاده کرد.

پس از اینکه دانه ها شست و شو داده شد و خشک شد، آن را به صورت قطعات بزرگی متراکم می کنند.

برای نمونه، موادی که مورد استفاده قرار می گیرند همراه بانقش و خواص آنها در زیر آورده می شود: