افزایش طول عمر لاستیک‌ با استفاده از نانو

خواص ویژه «نانوذرات اکسید روی» نظیر مقاومت حرارتی بالا، ثابت «دی الکتریک» پایین و فعالیت کاتالیستی ویژه سبب شده است دانشمندان کاربردهای آن‌ها را در زمینه‌های مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار دهند.

علاوه بر موارد ذکر شده، به دلیل اندازه بسیار کوچک و مساحت سطح بالای نانوذرات اکسید روی می‌توان آنها را به عنوان جایگزین ذرات اکسید روی متداول در پخت «الاستومرها» به کار برد؛ چراکه فرایند پخت و در نتیجه خواص محصول نهایی وابسته به سطح تماس بین ذرات اکسید روی و سایر مواد موجود در فرایند است.

اگرچه تاکنون مطالعات بسیاری بر عملکرد این نانوذرات در سیستم تولید لاستیک صورت گرفته است اما هنوز جنبه‌های زیادی از آن نامشخص باقی مانده و نیازمند بررسی‌های بیشتری است.

از این رو در پژوهش محققان ایرانی تأثیر استفاده از «نانوذرات اکسید روی» در سیستم پخت «EPDM» بر طول عمر لاستیک مصرفی و میزان تغییرات خواص مکانیکی الاستومر مطالعه شد.

این محققان با استفاده از بررسی دقیق مورفولوژی، توزیع مناسب نانوذرات اکسید روی برای کنترل سیستم پخت مناسب را بدست آورده و در ادامه با استفاده از مدل‌های سینتیکی «Friedman» و «Kissinger» بر پایه آزمون‌های حرارتی «TGA-DTA» چند نرخی به بررسی دقیق بهبود مقاومت حرارتی که شامل انرژی اکتیواسیون و درجه واکنش تخریب بود پرداختند.

در آخر نیز خواص مکانیکی نانوکامپوزیت شامل سختی، جهندگی و آزمون‌های دینامیکی- مکانیکی با سیستم‌های رایج پخت مورد مقایسه قرار گرفت.

محمدرضا کلایی، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی قم و مجری این طرح درباره این کار تحقیقاتی گفت: در راستای مطالعه رفتار سینتیک پخت و تخریب سیستم‌های رزینی در حضور نانو‌ذرات، نانوذرات اکسید روی را جایگزین ذرات اکسید روی رایج در سیستم پخت لاستیک «EPDM» کردیم که نتایج ما حاکی از این بود مقاومت حرارتی در برابر تخریب و افزایش طول عمر با افزایش حدود 200 درصدی در انرژی فعالسازی واکنش تخریب «EPDM» اتفاق می‌افتد.

افزایش طول عمر نتیجه یکنواخت سازی سیستم پخت الاستومری در حضور نانو ذرات اکسید روی با سطح ویژه مناسب است.

همچنین مقاومت سایشی، جهندگی و میزان سختی نیز افزایشی بین 10 تا 30 درصد بسته به درصد حجمی نانوذرات اکسید روی مصرفی در آمیزه نشان داد.

با معرفی این سیستم جدید پخت بهبود یافته در مقیاس نانو که برپایه طراحی نانوکامپوزیتی پلیمری است، طول عمر بازه مصرفی یک الاستومر پرمصرف افزایش یافته و در پی عدم نیاز به جایگزینی سریع یک قطعه تخریب‌ناپذیر در محیط، کاهش آلودگی‌های محیط زیستی را به همراه دارد.

به گفته دکتر کلایی، این کار تحقیقاتی که دارای گواهی ثبت اختراع بوده و امید است با توجه به در دسترس بودن نانو ذرات اکسید روی و استفاده در ترکیب درصدهای پایین‌تر نسبت به ذرات اکسید روی مرسوم در بسیاری از قطعات آن را به عنوان یک گرید تجاری جدید با دوام و استحکام بالاتر جایگزین کرد.

این محققان همچنین به دنبال استفاده از این نانوذرات اکسید روی به همراه سایر نانوذرات برای طراحی یک سیستم پخت بهینه و بالطبع خواص نهایی بهبود یافته برای الاستومرهایی پرکاربرد هستند.

نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر محمدرضا کلایی و دکتر سعیده مزینانی (عضو هیأت علمی پژوهشکده نانوفناوری دانشگاه صنعتی امیرکبیر)، دکتر علیرضا شریف (دانشگاه تربیت مدرس) و دکتر مهرزاد مرتضایی (عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر) صورت گرفته است در مجله «Journal of Analysis and Calorimetry» (جلد 110، شماره 3، ماه دسامبر سال 2012، صفحات 1407 تا 1414) منتشر شده است.(ایسنا)