تحضير المطاط المقوّى بالموجات فوق الصوتية
- يُظهر المطاط المقوّى مقاومة شد واستطالة ومقاومة سحج أعلى، وثباتًا أفضل تجاه التقادم.
- يجب تشتيت مواد الحشو مثل أسود الكربون (مثل CNTs وMWNTs) أو الغرافين أو السيليكا تشتيتًا متجانسًا في المصفوفة لتوفير خصائص المادة المطلوبة.
- توفّر الموجات فوق الصوتية عالية القدرة جودة توزيع فائقة للجسيمات النانوية أحادية التشتت ذات خصائص التقوية العالية.
التشتيت بالموجات فوق الصوتية
تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لتشتيت المواد النانوية، مثل الجسيمات النانوية أحادية التشتت والأنابيب النانوية، لأن الموجات فوق الصوتية تعزّز بدرجة كبيرة فصل الجسيمات والأنابيب وإضفاء المجموعات الوظيفية عليها.
تُولّد معدات التشتيت بالموجات فوق الصوتية التجويف وقوى قص عالية لتفتيت الجسيمات النانوية والأنابيب النانوية وتفكيك تكتلاتها وفك تشابكها وتشتيتها. ويمكن ضبط شدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية والتحكم فيها بدقة، بحيث تُكيَّف معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية تكييفًا مثاليًا، مع مراعاة تركيز المادة النانوية وتكتلها ومحاذاتها/تشابكها. وبذلك يمكن معالجة المواد النانوية على نحو أمثل وفقًا لمتطلبات كل مادة على حدة. وتؤدي ظروف التشتيت المثلى، الناتجة عن الضبط الفردي لمعلمات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية، إلى مركّب مطاطي نانوي نهائي عالي الجودة يتمتع بخصائص تقوية فائقة بفضل الإضافات ومواد الحشو النانوية.
وبفضل جودة التشتيت الفائقة بالموجات فوق الصوتية والتشتيت المنتظم الناتج عنها، تكفي نسبة منخفضة جدًا من مواد الحشو للحصول على خصائص ممتازة للمادة.
نظام صناعي بالموجات فوق الصوتية
مطاط مقوّى بأسود الكربون باستخدام الموجات فوق الصوتية
يُعد أسود الكربون من أهم مواد الحشو في المطاط، ولا سيما في الإطارات، إذ يمنح المادة المطاطية مقاومة السحج ومقاومة الشد. وتميل جسيمات أسود الكربون بشدة إلى تكوين تجمعات يصعب تشتيتها بصورة متجانسة. ويُستخدم أسود الكربون عادةً في الدهانات وطلاءات المينا وأحبار الطباعة ومواد تلوين النايلون والبلاستيك وخلائط اللاتكس وخلائط الشمع والطلاءات الفوتوغرافية وغيرها.
يتيح التشتيت بالموجات فوق الصوتية تفكيك التكتلات والمزج المنتظم مع تحقيق درجة عالية جدًا من أحادية تشتت الجسيمات.
انقر هنا لمعرفة المزيد عن التشتيت بالموجات فوق الصوتية للمركّبات المقوّاة!
مطاط مقوّى بـ CNT / MWCNT باستخدام الموجات فوق الصوتية
المجانسات بالموجات فوق الصوتية أنظمة تشتيت قوية يمكن التحكم فيها وضبطها بدقة وفقًا لمتطلبات العملية والمادة. ويكتسب التحكم الدقيق في معلمات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية أهمية خاصة عند تشتيت الأنابيب النانوية مثل MWNTs أو SWNTs، لأن تشابك الأنابيب النانوية يجب أن يُفك إلى أنابيب منفردة دون إتلافها (مثل قطعها). وتتمتع الأنابيب النانوية غير المتضررة بنسبة طول إلى قطر عالية (تصل إلى 132,000,000:1)، مما يمنحها قدرة على إضفاء مقاومة وصلابة استثنائيتين عند إدخالها في تركيب مركّب. وتتغلب المعالجة القوية بالموجات فوق الصوتية، المضبوطة بدقة، على قوى فان دير فالس، وتشتّت الأنابيب النانوية وتفك تشابكها، مما ينتج مادة مطاطية عالية الأداء ذات مقاومة شد ومعامل مرونة استثنائيين.
وعلاوة على ذلك، يُستخدم إضفاء المجموعات الوظيفية بالموجات فوق الصوتية لتعديل الأنابيب النانوية الكربونية بهدف تحقيق الخصائص المطلوبة التي يمكن الاستفادة منها في تطبيقات متعددة.
أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية للتشتيت المستمر للمواد النانوية أو أسود الكربون أو الفحم المنشّط.
مطاط مقوّى بالسيليكا النانوية باستخدام الموجات فوق الصوتية
توفّر أجهزة التشتيت بالموجات فوق الصوتية توزيعًا شديد الانتظام لجسيمات السيليكا النانوية (SiO2) في محاليل البوليمرات المطاطية. ويجب توزيع جسيمات السيليكا النانوية (SiO2) بصورة متجانسة على هيئة جسيمات أحادية التشتت في الستايرين–بوتاديين المبلمر وأنواع المطاط الأخرى. وتعمل جسيمات nano-SiO2 أحادية التشتت بوصفها عوامل تقوية تحسّن بدرجة كبيرة المتانة والمقاومة والاستطالة وأداء الانحناء ومقاومة التقادم. وتنطبق القاعدة التالية على الجسيمات النانوية: كلما صغر حجم الجسيم، زادت مساحة سطحه النوعية. وتؤدي زيادة نسبة مساحة السطح إلى الحجم (S/V) إلى تأثيرات بنيوية وتقوية أفضل، مما يزيد مقاومة الشد وصلادة المنتجات المطاطية.
يتيح تشتيت جسيمات السيليكا النانوية بالموجات فوق الصوتية التحكم الدقيق في معلمات العملية، بحيث تُحقَّق بنية شكلية كروية وحجم جسيمات مضبوط بدقة وتوزيع حجمي ضيق جدًا.
وتؤدي السيليكا المشتتة بالموجات فوق الصوتية إلى أعلى أداء مادي للمطاط المقوّى بها.
انقر هنا لمعرفة المزيد عن تشتيت SiO2!
تشتيت إضافات التقوية بالموجات فوق الصوتية
ثبت أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تشتّت العديد من المواد الأخرى المكوّنة من جسيمات نانوية، لتحسين المعامل ومقاومة الشد وخصائص الكلال في المركّبات المطاطية. ولأن حجم الجسيمات وشكلها ومساحة سطحها ونشاطها السطحي في مواد الحشو وإضافات التقوية عوامل حاسمة في أدائها، فإن أجهزة التشتيت القوية والموثوقة بالموجات فوق الصوتية تُعد من أكثر الوسائل استخدامًا لإدخال الجسيمات ذات الأحجام الميكرونية والنانوية في تركيبات المنتجات المطاطية.
وتشمل الإضافات ومواد الحشو المعتادة، التي تُدمج بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية في المصفوفات المطاطية على هيئة جسيمات موزعة بانتظام أو أحادية التشتت، كربونات الكالسيوم وطين الكاولين والسيليكا المدخّنة والسيليكا المرسّبة وأكسيد الغرافيت والغرافين والميكا والتلك والباريت والولاستونيت والسيليكات المرسّبة والسيليكا المدخّنة والدياتوميت.
عندما تُشتَّت جسيمات TiO2 النانوية المعدّلة وظيفيًا بحمض الأولييك بالموجات فوق الصوتية في مطاط الستايرين–بوتاديين، فإن كمية صغيرة جدًا من SiO2 المعدّلة بحمض الأولييك تؤدي إلى تحسّن ملحوظ في المعامل ومقاومة الشد وخصائص الكلال، وتعمل بوصفها عاملًا واقيًا من التحلل الضوئي والحراري.
- تُضاف الألومينا ثلاثية الهيدرات (Al2O3) بوصفها مثبّطًا للهب، ولتحسين التوصيل الحراري ومقاومة تكوّن المسارات الكهربائية السطحية والتعرية.
- تزيد مواد الحشو من أكسيد الزنك (ZnO) السماحية النسبية وكذلك التوصيل الحراري.
- يحسّن ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) التوصيل الحراري والكهربائي.
- تُستخدم كربونات الكالسيوم (CaCO3) بوصفها مادة مضافة بفضل خصائصها الميكانيكية والريولوجية والمثبّطة للهب.
- تزيد تيتانات الباريوم (BaTiO3) الثبات الحراري.
- الغرافين وأكسيد الغرافين (GO) يمنحان المادة خصائص ميكانيكية وكهربائية وحرارية وبصرية فائقة.
- الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) تحسّن بدرجة كبيرة الخصائص الميكانيكية، مثل مقاومة الشد، والتوصيل الكهربائي والحراري.
- تحسّن الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWNTs) معامل يونغ ومقاومة الخضوع. فعلى سبيل المثال، تؤدي إضافة نسبة لا تتجاوز 1 wt.% من MWNTs إلى الإيبوكسي إلى زيادة معامل يونغ ومقاومة الخضوع بنسبة 100% و200% على التوالي، مقارنةً بالمصفوفة النقية.
- الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWNTs) تحسّن الخصائص الميكانيكية والتوصيل الحراري.
- تضيف الألياف النانوية الكربونية (CNF) المقاومة ومقاومة الحرارة والمتانة.
- تُضاف الجسيمات النانوية المعدنية، مثل النيكل والحديد والنحاس والزنك والألومنيوم و الفضة ، لتحسين التوصيل الكهربائي والحراري.
- تحسّن المواد النانوية العضوية مثل المونتموريلونيت الخصائص الميكانيكية وخصائص تثبيط اللهب.
أنظمة التشتيت بالموجات فوق الصوتية
تقدّم Hielscher Ultrasonics مجموعة واسعة من معدات الموجات فوق الصوتية – من الأنظمة الصغيرة المنضدية لاختبارات الجدوى إلى وحدات أجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية المصممة للعمل الشاق، بقدرة تصل إلى 16kW لكل وحدة. وتجعل القدرة والموثوقية وإمكانية التحكم الدقيق والمتانة أنظمة التشتيت بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بمثابة «عماد العمل» في خط إنتاج التركيبات المكوّنة من جسيمات ميكرونية ونانوية. وتستطيع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا معالجة المشتتات المائية والمشتتات القائمة على المذيبات، حتى عند اللزوجات العالية (حتى 10,000cp) ، بسهولة. وتتيح السونوترودات المختلفة (الأبواق فوق الصوتية) ومعزّزات السعة (لزيادتها/خفضها) والأشكال الهندسية لخلايا التدفق والملحقات الأخرى التكييف الأمثل لجهاز التشتيت بالموجات فوق الصوتية مع المنتج ومتطلبات عمليته.
وتستطيع معالجات Hielscher Ultrasonics الصناعية بالموجات فوق الصوتية توفير سعات اهتزاز عالية جدًا. ويمكن البدء فورًا بتشغيل سعات اهتزاز تصل إلى 200µm بصورة مستمرة على مدار 24/7. ولتحقيق سعات اهتزاز أعلى، تتوفّر سونوترودات مخصّصة للموجات فوق الصوتية. وتتيح متانة معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل 24/7 في ظروف العمل الشاق وفي البيئات الصعبة. وتُركَّب أجهزة التشتيت بالموجات فوق الصوتية من Hielscher في جميع أنحاء العالم للإنتاج التجاري واسع النطاق.
تجهيز مخصّص بالموجات فوق الصوتية للمشتتات النانوية
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
المؤلفات / المراجع
- Bitenieks, Juris; Meria, Remo Merijs; Zicans, Janis; Maksimovs, Roberts; Vasilec, Cornelia; Musteata, Valentina Elena (2012): Styrene–acrylate/carbon nanotube nanocomposites: mechanical, thermal, and electrical properties. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2012, 61, 3, 172–177.
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Momen, G.; Farzaneh, M. (2011): Survey of Micro/Nano Filler Use to improve Silicone Rubber For Outdoor Insulators. Review of Advanced Materials Science 27, 2011. 1-3.
- Sharma, S.D.; Singh, S. (2013): Synthesis and Characterization of Highly Effective Nano Sulfated Zirconia over Silica: Core-Shell Catalyst by Ultrasonic Irradiation. American Journal of Chemistry 2013, 3(4): 96-104.
معلومات جديرة بالمعرفة
المطاط الاصطناعي
المطاط الاصطناعي هو أي إلاستومر مُصنَّع صناعيًا. وتتكوّن أنواع المطاط الاصطناعي أساسًا من بوليمرات تُصنَّع من المنتجات الثانوية للبترول، وتُصنع، شأنها شأن البوليمرات الأخرى، من مونومرات متنوعة مشتقة من البترول. وأكثر أنواع المطاط الاصطناعي انتشارًا هو مطاط الستايرين–بوتاديين (SBR)، الناتج عن البلمرة المشتركة للستايرين و1,3-butadiene. وتُحضَّر أنواع أخرى من المطاط الاصطناعي من الأيزوبرين (2-methyl-1,3-butadiene) والكلوروبرين (2-chloro-1,3-butadiene) والأيزوبيوتيلين (ميثيل بروبين)، مع نسبة صغيرة من الأيزوبرين لإحداث التشابك العرضي. ويمكن مزج هذه المونومرات وغيرها بنسب مختلفة وإخضاعها للبلمرة المشتركة لإنتاج منتجات ذات مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية. ويمكن إنتاج المونومرات بصورة نقية والتحكم في إضافة الشوائب أو المواد المضافة وفق تصميم محدد للحصول على خصائص مثلى. ويمكن التحكم في بلمرة المونومرات النقية على نحو أفضل للحصول على النسبة المطلوبة من الروابط المزدوجة ذات التشكيلين cis وtrans.
ويُستخدم المطاط الاصطناعي، مثل المطاط الطبيعي، على نطاق واسع في صناعة السيارات للإطارات وقطاعات الأبواب والنوافذ والخراطيم والسيور والحصائر والأرضيات.
المطاط الطبيعي
يُعرف المطاط الطبيعي أيضًا باسم المطاط الهندي أو الكاوتشوك. ويُصنَّف المطاط الطبيعي بوصفه إلاستومرًا، ويتكوّن أساسًا من بوليمرات المركّب العضوي بولي-cis-أيزوبرين والماء. ويحتوي على آثار من الشوائب مثل البروتين والأوساخ وغيرها. ويُستخلص المطاط الطبيعي على هيئة لاتكس من شجرة المطاط Hevea Brasiliensis، ويُظهر خصائص ميكانيكية ممتازة. إلا أن أداء مادة المطاط الطبيعي أقل مقارنةً بالمطاط الاصطناعي، ولا سيما من حيث ثباتها الحراري وتوافقها مع المنتجات البترولية. وللمطاط الطبيعي مجموعة واسعة من التطبيقات، سواء بمفرده أو مع مواد أخرى. ويُستخدم غالبًا بفضل نسبة تمدده الكبيرة ومرونته الارتدادية العالية وإحكامه الفائق ضد تسرب الماء. وتبلغ درجة انصهار المطاط نحو 180°C (356°F).
يقدّم الجدول أدناه نظرة عامة على أنواع المطاط المختلفة:
| ISO | الاسم التقني | الاسم الشائع |
|---|---|---|
| ACM | مطاط البولي أكريلات | |
| AEM | مطاط الإيثيلين–أكريلات | |
| AU | يوريثان البوليستر | |
| BIIR | أيزوبيوتيلين–أيزوبرين مبروم | بروموبيوتيل |
| BR | بولي بوتاديين | Buna CB |
| CIIR | أيزوبيوتيلين–أيزوبرين مكلور | كلوروبيوتيل، بيوتيل |
| CR | بولي كلوروبرين | كلوروبرين، Neoprene |
| CSM | بولي إيثيلين مكلور ومُسلفَن | Hypalon |
| ECO | إبيكلوروهيدرين | ECO، إبيكلوروهيدرين، Epichlore، Epichloridrine، Herclor، Hydrin |
| EP | إيثيلين–بروبيلين | |
| EPDM | مونومر إيثيلين–بروبيلين–ديين | EPDM, Nordel |
| EU | يوريثان البولي إيثر | |
| FFKM | مطاط البيرفلوروكربون | Kalrez, Chemraz |
| FKM | هيدروكربون مفلور | Viton, Fluorel |
| FMQ | فلوروسيليكون | FMQ، مطاط السيليكون |
| FPM | مطاط الفلوروكربون | |
| HNBR | نتريل–بوتاديين مهدرج | HNBR |
| IR | بولي أيزوبرين | مطاط طبيعي (اصطناعي) |
| IIR | بيوتيل أيزوبيوتيلين–أيزوبرين | بيوتيل |
| NBR | أكريلونتريل–بوتاديين | NBR، نتريل، Perbunan، Buna-N |
| PU | بولي يوريثان | PU، بولي يوريثان |
| SBR | ستايرين–بوتاديين | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | بوليمر مشترك من الستايرين–الإيثيلين–البيوتيلين–الستايرين | مطاط SEBS |
| SI | بولي سيلوكسان | مطاط السيليكون |
| VMQ | سيليكون الفينيل–الميثيل | مطاط السيليكون |
| XNBR | مونومر أكريلونتريل–بوتاديين–كربوكسي | XNBR، نتريل مكربوكسل |
| XSBR | مونومر ستايرين–بوتاديين–كربوكسي | |
| YBPO | بولي إيثر–إستر لدن حراريًا | |
| YSBR | بوليمر مشترك كتلي من الستايرين–البوتاديين | |
| YXSBR | بوليمر مشترك كتلي من الستايرين–البوتاديين–الكربوكسي |
SBR
يشير الستايرين–بوتاديين أو مطاط الستايرين–بوتاديين (SBR) إلى أنواع المطاط الاصطناعي المشتقة من الستايرين والبوتاديين. ويتميّز الستايرين–بوتاديين المقوّى بمقاومته العالية للسحج وخصائصه الجيدة في مقاومة التقادم. وتحدّد النسبة بين الستايرين والبوتاديين خصائص البوليمر: فارتفاع محتوى الستايرين يجعل المطاط أكثر صلادة وأقل اتصافًا بالخواص المطاطية.
وتنجم أوجه القصور في SBR غير المقوّى عن انخفاض مقاومته دون تقوية، وانخفاض مرونته الارتدادية ومقاومته للتمزق (ولا سيما عند درجات الحرارة العالية)، وضعف التصاقه الأولي. ولذلك، يلزم استخدام عوامل التقوية ومواد الحشو لتحسين خصائص SBR. فعلى سبيل المثال، تُستخدم مواد الحشو من أسود الكربون لزيادة المقاومة ومقاومة السحج بدرجة كبيرة.
الستايرين
يُعرف الستايرين (C8H8) بتسميات مختلفة، مثل إيثينيل بنزين وفينيل بنزين وفينيل إيثين وفينيل إيثيلين وسينامين وستيرول وdiarex HF 77 وستيرولين وستيروبول. وهو مركّب عضوي صيغته الكيميائية C6H5CH=CH2. والستايرين مادة أولية لإنتاج البوليستايرين وعدة بوليمرات مشتركة.
وهو من مشتقات البنزين، ويوجد على هيئة سائل زيتي عديم اللون يتبخر بسهولة. وللستايرين رائحة حلوة تتحول عند التركيزات العالية إلى رائحة أقل استساغة.
في وجود مجموعة فينيل، يشكّل الستايرين بوليمرًا. وتُنتَج البوليمرات القائمة على الستايرين تجاريًا للحصول على منتجات مثل البوليستايرين وABS ومطاط الستايرين–بوتاديين (SBR) ولاتكس الستايرين–بوتاديين وSIS (ستايرين–أيزوبرين–ستايرين) وS-EB-S (ستايرين–إيثيلين/بيوتيلين–ستايرين) وستايرين–ديفينيل بنزين (S-DVB) وراتنج الستايرين–أكريلونتريل (SAN) والبوليسترات غير المشبعة المستخدمة في الراتنجات والمركّبات المتصلدة حراريًا. وتُعد هذه المواد مكوّنات مهمة لإنتاج المطاط والبلاستيك والعزل والألياف الزجاجية والأنابيب وقطع السيارات والقوارب وحاويات الأغذية وطبقات دعم السجاد.
تطبيقات المطاط
يتمتع المطاط بخصائص مادية عديدة، مثل المقاومة وطول العمر ومقاومة الماء ومقاومة الحرارة. وتجعل هذه الخصائص المطاط متعدد الاستخدامات بدرجة كبيرة، بحيث يُستخدم في صناعات عديدة. ويتركز الاستخدام الرئيسي للمطاط في صناعة السيارات، ولا سيما إنتاج الإطارات. كما تجعل خصائص أخرى، مثل مقاومة الانزلاق والليونة والمتانة والمرونة الارتدادية، المطاط مادة مركّبة شائعة الاستخدام في إنتاج الأحذية والأرضيات والمستلزمات الطبية ومستلزمات الرعاية الصحية والمنتجات المنزلية والألعاب والمستلزمات الرياضية والعديد من المنتجات المطاطية الأخرى.
الإضافات ومواد الحشو النانوية
تعمل مواد الحشو والإضافات ذات الأحجام النانوية في المطاط بوصفها عوامل تقوية وحماية لتحسين مقاومة الشد ومقاومة السحج ومقاومة التمزق والتباطؤ، وللحماية من التحلل الضوئي والحراري للمطاط.
السيليكا
تُستخدم السيليكا (SiO2، ثاني أكسيد السيليكون) بأشكال عديدة، مثل السيليكا غير المتبلورة، ومنها السيليكا المدخّنة وأبخرة السيليكا والسيليكا المرسّبة، لتحسين خصائص المادة من حيث الخصائص الميكانيكية الديناميكية ومقاومة التقادم الحراري والبنية الشكلية. وتُظهر المركّبات المحشوة بالسيليكا زيادة في اللزوجة وكثافة التشابك العرضي مع زيادة محتوى مواد الحشو. وتتحسّن الصلادة والمعامل ومقاومة الشد وخصائص البلى تدريجيًا بزيادة كمية حشو السيليكا.
أسود الكربون
أسود الكربون شكل من الكربون شبه البلوري، ترتبط بسطحه معقّدات أكسجين ممتزّة كيميائيًا (مثل المجموعات الكربوكسيلية والكينونية واللاكتونية والفينولية وغيرها). وتُجمع مجموعات الأكسجين السطحية هذه عادةً تحت مصطلح «المعقّدات المتطايرة». وبسبب هذا المحتوى المتطاير، يُعد أسود الكربون مادة غير موصلة. وتكون جسيمات أسود الكربون المعدّلة وظيفيًا بمعقّدات الكربون–الأكسجين أسهل تشتيتًا.
وتجعل النسبة العالية لمساحة السطح إلى الحجم في أسود الكربون منه مادة حشو مقوّية شائعة. وتستخدم جميع المنتجات المطاطية تقريبًا، التي تتطلب مقاومة الشد ومقاومة السحج، أسود الكربون. وتُستخدم السيليكا المرسّبة أو المدخّنة بديلًا لأسود الكربون عندما تكون تقوية المطاط مطلوبة مع ضرورة تجنّب اللون الأسود. ومع ذلك، تكتسب مواد الحشو القائمة على السيليكا أيضًا حصة سوقية متزايدة في إطارات السيارات، لأن استخدامها يؤدي إلى فقد أقل أثناء التدحرج مقارنةً بالإطارات المحشوة بأسود الكربون.
يقدّم الجدول أدناه نظرة عامة على أنواع أسود الكربون المستخدمة في الإطارات
| الاسم | الاختصار | ASTM | حجم الجسيمات nm | مقاومة الشد MPa | السحج المختبري النسبي | السحج النسبي أثناء الاستخدام على الطرق |
|---|---|---|---|---|---|---|
| أسود كربون الفرن فائق مقاومة السحج | SAF | N110 | 20–25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| أسود كربون SAF متوسط الدرجة | ISAF | N220 | 24–33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| أسود كربون الفرن عالي مقاومة السحج | HAF | N330 | 28–36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| أسود كربون القنوات سهل المعالجة | EPC | N300 | 30–35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| أسود كربون الفرن سريع البثق | FEF | N550 | 39–55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| أسود كربون الفرن عالي المعامل | HMF | N660 | 49–73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| أسود كربون الفرن شبه المقوّي | SRF | N770 | 70–96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| أسود الكربون الحراري الناعم | FT | N880 | 180–200 | 12.6 | 0.22 | – |
| أسود الكربون الحراري المتوسط | MT | N990 | 250–350 | 9.8 | 0.18 | – |
أكسيد الغرافين
يؤدي تشتيت أكسيد الغرافين في SBR إلى مقاومة شد ومقاومة تمزق عاليتين، فضلًا عن مقاومة بلى ممتازة ومقاومة تدحرج منخفضة، وهي خصائص مادية مهمة لصناعة الإطارات. ويوفّر SBR المقوّى بأكسيد الغرافين والسيليكا بديلًا تنافسيًا لإنتاج إطارات صديقة للبيئة، وكذلك لإنتاج مركّبات مطاطية عالية الأداء. ويمكن تقشير الغرافين وأكسيد الغرافين بنجاح وموثوقية وسهولة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية. انقر هنا لمعرفة المزيد عن تصنيع الغرافين بالموجات فوق الصوتية!