صنعت لاستیک ایران

صنعت لاستیک ایران

مروری بر مبانی و کارایی استفاده از سامانه های پخت برگشت پذیر لاستیکی با چشم انداز کاربرد تایر

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
پیشگیری از چالشهای بازیافتی لاستیک نیازمند توسعه روش‌های پخت برگشت‌پذیر بوده که از یک سو متضمن خواص مکانیکی مطلوب در آمیزه لاستیکی باشد و از سوی دیگر استفاده مجدد از قطعات تولیدی را ممکن سازد. این روشها شامل استفاده از ترموپلاستیک الاستومرها، پخت‌های برگشت پذیر کوالانسی و پخت های برگشت پذیر غیرکوالانسی است. جایگزینی کامل یا جزئی چنین نوع اتصالاتی با اتصالات عرضی برگشت‌ناپذیر، چشم اندازی جدید و رویکردی پیش‌گیرانه در حل چالش بازیافت تایرها است. استفاده از پیوندهای کوالانسی برگشت‌پذیر مانند دیلز-آلدر نتایج مطلوبی در القای قابلیت بازگشت پذیری پخت داشته است. با توجه به سینتیک آهسته اتصال‌زدایی دیلز-آلدر در دماهای کاربری تایر (که حداکثر دمای آن میتواند 80 درجه سانتیگراد باشد)، پیش‌بینی می‌شود که شیمی دیلز-آلدر برای کاربرد تایر در آینده ممکن باشد. شیمی ویتریمر از دیگر روش‌های موفق در ایجاد بازگشت پذیری برای پخت لاستیک است. پیاده‌سازی این روش با تنوع بسیار زیاد در عوامل شیمیایی مورد استفاده ممکن است. استفاده از پیوندهای فیزیکی و برهمکنش‌های ابرمولکولی تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده اما خواص مکانیکی حاصل شده در این روش معمولا ضعیف‌تر از سایر روشها است. استفاده از ترموپلاستیک الاستومرها مبتنی بر کوپلیمرهای قطعه‌ای استایرنی از دیگر رویکردهای موفق است. سوال مهم قابلیت استفاده از این نوع جدید از زمینه پلیمری در کاربرد تایر و چگونگی تاثیر آن بر خواص مهندسی رویه تایر است. نتایج نشان داده است که ترموپلاستیک الاستومرها علاوه بر ایجاد چشم اندازی روشن در بازیافت الاستومرها، تاثیر بسیار مهمی بر کاهش مقاومت غلتشی و سایر خواص مثلث جادوئی تایر داشته اند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1.         FREEDONIA, G., World Enzymes: Industry Study with Forecasts for 2017 & 2022. The Freedonia Group, 2014.
2.         Han, W., D. Han, and H. Chen, Pyrolysis of Waste Tires: A Review. Polymers, 2023. 15(7): p. 1604.
3.         Serio, M.A., et al., Pyrolytic reprocessing of scrap tires into value-added products, in Conversion and utilization of waste materials. 2023, Routledge. p. 105-122.
4.         Hu, S., et al., Highly Efficient Pyrolysis of Waste High-Temperature Vulcanized Silicone Rubber Assisted by Mechanochemical Milling. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2022. 62(1): p. 238-246.
5.         Shoul, B., et al., Investigating the potential of sustainable use of green silica in the green tire industry: A review. Environmental Science and Pollution Research, 2022. 29(34): p. 51298-51317.
6.         Naddeo, M., et al., Degradable elastomers: Is there a future in tyre compound formulation? Molecules, 2021. 26(15): p. 4454.
7.         Myhre, M., et al., Rubber recycling: chemistry, processing, and applications. Rubber chemistry and technology, 2012. 85(3): p. 408-449.
8.         Chavhan, P., et al. Recycling of Rubber Scrap Tyres and Its Processes of the Utilization. in 2022 5th International Conference on Advances in Science and Technology (ICAST). 2022. IEEE.
9.         Morton, M., Rubber technology. 2013: Springer Science & Business Media.
10.       Holden, G., Thermoplastic elastomers, in Applied Plastics Engineering Handbook. 2024, Elsevier. p. 97-113.
11.       Chouvel, C., E. Custodero, and M. Greiveldinger, Tire provided with a tread comprising a thermoplastic elastomer and a diene elastomer. 2017, Google Patents.
12.       Vincent, A., et al., Tire provided with a tread comprising a thermoplastic elastomer. 2019, Google Patents.
13.       Chouvel, C., Tire provided with a tread comprising a diene elastomer and thermoplastic elastomer system. 2020, Google Patents.
14.       Chouvel, C., Tire provided with a tread comprising a diene elastomer, a thermoplastic elastomer and a thermoplastic resin having polyphenylene ether patterns. 2021, Google Patents.
15.       Vincent, A. and E. Custodero, Tire provided with a tread comprising a thermoplastic elastomer. 2017, Google Patents.
16.       Harper, M., et al., Tire tread performance modification utilizing polymeric additives. SAE International Journal of Vehicle Dynamics, Stability, and NVH, 2017. 1(2017-01-1502): p. 179-189.
17.       Wang, Z., W. Yu, and X. Cheng, Mechanical and morphological properties of thermoplastic vulcanisates based on ethylene vinyl acetate copolymer and styrene butadiene rubber. Plastics, rubber and composites, 2011. 40(5): p. 229-233.
18.       Thitithammawong, A., et al., The use of reclaimed rubber from waste tires for production of dynamically cured natural rubber/reclaimed rubber/polypropylene blends: Effect of reclaimed rubber loading. Journal of Metals, Materials and Minerals, 2019. 29(2).
19.       Kalkornsurapranee, E., et al., Novel thermoplastic natural rubber based on thermoplastic polyurethane blends: Influence of modified natural rubbers on properties of the blends. Iranian Polymer Journal, 2012. 21: p. 689-700.
20.       Sen, A.K., et al., Improvement of thermo‐mechanical and fatigue crack growth resistance of tire sidewall compound by introducing syndiotactic polybutadiene. Journal of Applied Polymer Science, 2022. 139(28): p. e52602.
21.       Jiang, Q., et al., Biodegradable Natural Rubber Based on Novel Double Dynamic Covalent Cross-Linking. Polymers, 2022. 14(7): p. 1380.
22.       Sani, N.F.M., et al., Intrinsic self-healing rubber: A review and perspective of material and reinforcement. Polymer Testing, 2022. 111: p. 107598.
23.       Wemyss, A.M., et al., Dynamic crosslinked rubbers for a green future: A material perspective. Materials Science and Engineering: R: Reports, 2020. 141: p. 100561.
24.       Tanasi, P., et al., Thermo-reversible crosslinked natural rubber: A Diels-Alder route for reuse and self-healing properties in elastomers. Polymer, 2019. 175: p. 15-24.
25.       Zhang, Z.P., M.Z. Rong, and M.Q. Zhang, Polymer engineering based on reversible covalent chemistry: A promising innovative pathway towards new materials and new functionalities. Progress in Polymer Science, 2018. 80: p. 39-93.
26.       Trovatti, E., et al., Furan-modified natural rubber: A substrate for its reversible crosslinking and for clicking it onto nanocellulose. International journal of biological macromolecules, 2017. 95: p. 762-768.
27.       Abd Rabo Moustafa, M.M. and E.R. Gillies, Rubber functionalization by Diels–Alder chemistry: from cross-linking to multifunctional graft copolymer synthesis. Macromolecules, 2013. 46(15): p. 6024-6030.
28.       Imbernon, L. and S. Norvez, From landfilling to vitrimer chemistry in rubber life cycle. European Polymer Journal, 2016. 82: p. 347-376.
29.       Alabiso, W. and S. Schlögl, The impact of vitrimers on the industry of the future: Chemistry, properties and sustainable forward-looking applications. Polymers, 2020. 12(8): p. 1660.
30.       Van Zee, N.J. and R. Nicolaÿ, Vitrimers: Permanently crosslinked polymers with dynamic network topology. Progress in Polymer Science, 2020. 104: p. 101233.
31.       Denissen, W., J.M. Winne, and F.E. Du Prez, Vitrimers: permanent organic networks with glass-like fluidity. Chemical science, 2016. 7(1): p. 30-38.
32.       Capelot, M., et al., Metal-catalyzed transesterification for healing and assembling of thermosets. Journal of the american chemical society, 2012. 134(18): p. 7664-7667.
33.       Tang, Z., et al., A real recycling loop of sulfur-cured rubber through transalkylation exchange of C–S bonds. Green Chemistry, 2018. 20(24): p. 5454-5458.
34.       Liu, R., et al., Preparation and properties of diolefin rubber based on dynamically reversible bonding crosslinking. Polymer Engineering & Science, 2022.
35.       Shen, Q., et al., Sodium alginate crosslinked oxidized natural rubber supramolecular network with rapid self-healing at room temperature and improved mechanical properties. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2021. 150: p. 106601.
36.       Bockstal, L., et al., Devulcanisation and reclaiming of tires and rubber by physical and chemical processes: A review. Journal of Cleaner Production, 2019. 236: p. 117574.
37.       Amin, S. and M. Amin, Thermoplastic elastomeric (TPE) materials and their use in outdoor electrical insulation. Rev. Adv. Mater. Sci, 2011. 29(1): p. 15-30.
38.       Luo, J., et al., Elastic vitrimers: Beyond thermoplastic and thermoset elastomers. Matter, 2022. 5(5): p. 1391-1422.
39.       Wu, S., et al., Malleable organic/inorganic thermosetting hybrids enabled by exchangeable silyl ether interfaces. Journal of Materials Chemistry A, 2019. 7(4): p. 1459-1467.
دوره 29، شماره 115
پاییز 1403
صفحه 3-18

  • تاریخ دریافت 24 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری 06 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش 20 آبان 1403