प्रबलित रबर की अल्ट्रासोनिक तैयारी
- प्रबलित रबर में उच्चतर तन्य सामर्थ्य, दीर्घीकरण, घर्षण प्रतिरोध और बेहतर काल-प्रभाव स्थिरता होती है।
- वांछित पदार्थ गुण प्राप्त करने के लिए कार्बन ब्लैक (जैसे CNTs, MWNTs), ग्राफीन या सिलिका जैसे भरकों को मैट्रिक्स में समांगी रूप से परिक्षेपित करना आवश्यक है।
- उच्च-शक्ति अल्ट्रासोनिक्स अत्यधिक प्रबलनकारी गुणों वाले एकल रूप में परिक्षेपित नैनोकणों के वितरण की उत्कृष्ट गुणवत्ता प्रदान करता है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
एकल रूप में परिक्षेपित नैनोकणों और नैनोट्यूब जैसी नैनोसामग्रियों के परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक्स कणों और ट्यूबों के पृथक्करण तथा क्रियात्मककरण को बहुत बढ़ाता है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण उपकरण कैविटेशन और उच्च अपरूपण बल उत्पन्न करते हैं, ताकि नैनोकणों और नैनोट्यूबों को विघटित किया जा सके, उनके समुच्चयों और उलझनों को खोला जा सके तथा उन्हें परिक्षेपित किया जा सके। सोनिकेशन की तीव्रता को सटीक रूप से समायोजित और नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे नैनोसामग्री की सांद्रता, समुच्चयन और संरेखण/उलझाव को ध्यान में रखते हुए अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण मापदंडों को पूरी तरह अनुकूलित किया जा सके। इस प्रकार, नैनोसामग्रियों को उनकी विशिष्ट पदार्थ संबंधी आवश्यकताओं के अनुसार सर्वोत्तम ढंग से संसाधित किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों के अलग-अलग समायोजन से प्राप्त इष्टतम परिक्षेपण परिस्थितियाँ उच्च गुणवत्ता वाला अंतिम रबर नैनोकंपोज़िट प्रदान करती हैं, जिसमें नैनो-योजकों और नैनो-भरकों के उत्कृष्ट प्रबलनकारी गुण होते हैं।
अल्ट्रासोनिक्स की उत्कृष्ट परिक्षेपण गुणवत्ता और उससे प्राप्त एकसमान परिक्षेपण के कारण, उत्कृष्ट पदार्थ गुण प्राप्त करने के लिए भरक की बहुत कम मात्रा पर्याप्त होती है।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रणाली
अल्ट्रासोनिक विधि से कार्बन ब्लैक द्वारा प्रबलित रबर
रबर सामग्री को घर्षण प्रतिरोध और तन्य सामर्थ्य प्रदान करने के लिए कार्बन ब्लैक रबर में, विशेषकर टायरों के लिए, सबसे महत्वपूर्ण भरकों में से एक है। कार्बन ब्लैक के कणों में ऐसे समुच्चय बनाने की प्रबल प्रवृत्ति होती है जिन्हें समांगी रूप से परिक्षेपित करना कठिन होता है। कार्बन ब्लैक का उपयोग सामान्यतः पेंट, एनामेल, मुद्रण स्याही, नायलॉन और प्लास्टिक के रंगकों, लेटेक्स मिश्रणों, मोम मिश्रणों, फोटोग्राफिक लेपों और अन्य सामग्रियों में किया जाता है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से कणों के समुच्चयों को खोलकर उन्हें एकसमान रूप से मिश्रित किया जा सकता है, जिससे कणों का अत्यधिक एकल परिक्षेपण प्राप्त होता है।
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अल्ट्रासोनिक विधि से CNT- / MWCNT-प्रबलित रबर
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र शक्तिशाली परिक्षेपण प्रणालियाँ हैं, जिन्हें प्रक्रिया और सामग्री की आवश्यकताओं के अनुसार सटीक रूप से नियंत्रित और समायोजित किया जा सकता है। MWNTs या SWNTs जैसी नैनोट्यूबों के परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों का सटीक नियंत्रण विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि नैनोट्यूबों को क्षति पहुँचाए बिना (जैसे कटकर टूटना) उनकी उलझन खोलकर अलग-अलग ट्यूबों में विभाजित करना आवश्यक है। अक्षत नैनोट्यूब उच्च लंबाई-व्यास अनुपात (13,20,00,000:1 तक) प्रदान करती हैं, जिससे कंपोज़िट में सम्मिलित किए जाने पर वे असाधारण सामर्थ्य और कठोरता देती हैं। शक्तिशाली, सटीक रूप से समायोजित सोनिकेशन वान डर वाल्स बलों को पार करके नैनोट्यूबों को परिक्षेपित करता है और उनकी उलझन खोलता है, जिससे असाधारण तन्य सामर्थ्य और प्रत्यास्थता मापांक वाली उच्च कार्यनिष्पादन क्षमता की रबर सामग्री प्राप्त होती है।
इसके अतिरिक्त, अल्ट्रासोनिक क्रियात्मककरण का उपयोग कार्बन नैनोट्यूबों को संशोधित करके ऐसे वांछित गुण प्राप्त करने के लिए किया जाता है जिनका उपयोग विविध अनुप्रयोगों में किया जा सके।
नैनोसामग्रियों, कार्बन ब्लैक या सक्रिय चारकोल के निरंतर परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिकेटर।
अल्ट्रासोनिक विधि से नैनो-सिलिका द्वारा प्रबलित रबर
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक रबर बहुलक विलयनों में सिलिका (SiO2) नैनोकणों का अत्यधिक एकसमान वितरण प्रदान करते हैं। सिलिका (SiO2) नैनोकणों को बहुलकीकृत स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन और अन्य रबरों में एकल रूप में परिक्षेपित कणों के तौर पर समांगी रूप से वितरित करना आवश्यक है। एकल रूप में परिक्षेपित नैनो-SiO2 प्रबलन कारक के रूप में कार्य करता है, जिससे चर्मलता, सामर्थ्य, दीर्घीकरण, बंकन और कालप्रभावन-रोधी प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार होता है। नैनोकणों के लिए यह नियम लागू होता है: कण का आकार जितना छोटा होगा, कणों का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल उतना ही बड़ा होगा। अधिक पृष्ठीय क्षेत्रफल/आयतन (S/V) अनुपात से बेहतर संरचनात्मक और प्रबलन प्रभाव प्राप्त होते हैं, जिससे रबर उत्पादों की तन्य सामर्थ्य और कठोरता बढ़ती है।
सिलिका नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रक्रिया मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देता है, जिससे गोलाकार आकारिकी, सटीक रूप से समायोजित कण आकार और अत्यंत संकीर्ण आकार वितरण प्राप्त होता है।
अल्ट्रासोनिक रूप से परिक्षेपित सिलिका से प्रबलित रबर का पदार्थ प्रदर्शन उच्चतम होता है।
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प्रबलन योजकों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
यह प्रमाणित हो चुका है कि सोनिकेशन कई अन्य नैनोकणीय पदार्थों को परिक्षेपित करके रबर कंपोज़िट के मापांक, तन्य सामर्थ्य और श्रांति गुणों में सुधार करता है। चूँकि पूरकों और प्रबलन योजकों का कण आकार, आकृति, पृष्ठीय क्षेत्रफल और पृष्ठीय सक्रियता उनके प्रदर्शन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, इसलिए शक्तिशाली और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का उपयोग रबर उत्पादों में सूक्ष्म और नैनो आकार के कणों को सम्मिलित करने के लिए सबसे अधिक अपनाई जाने वाली विधियों में से एक है।
सोनिकेशन द्वारा रबर मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित या एकल-कणों के रूप में परिक्षेपित किए जाने वाले सामान्य योजक और पूरक हैं: कैल्शियम कार्बोनेट, काओलिन मृत्तिका, धूमित सिलिका, अवक्षेपित सिलिका, ग्रेफाइट ऑक्साइड, ग्राफीन, अभ्रक, टैल्क, बैराइट, वोलास्टोनाइट, अवक्षेपित सिलिकेट, धूमित सिलिका और डायटोमाइट।
जब ओलिक अम्ल से प्रकार्यात्मकृत TiO2 नैनोकणों को स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन रबर में अल्ट्रासोनिक रूप से परिक्षेपित किया जाता है, तो oleic-SiO2 की अत्यंत छोटी मात्रा से भी मापांक, तन्य सामर्थ्य और श्रांति गुणों में उल्लेखनीय सुधार होता है और यह प्रकाशीय तथा तापीय अपघटन के विरुद्ध सुरक्षात्मक कारक के रूप में कार्य करती है।
- ऐलुमिना ट्राइहाइड्रेट (Al2O3) को ज्वाला मंदक के रूप में, तापीय चालकता सुधारने के लिए और विद्युत ट्रैकिंग तथा अपरदन के प्रतिरोध के लिए मिलाया जाता है।
- जिंक ऑक्साइड (ZnO) पूरक सापेक्ष विद्युतशीलता के साथ-साथ तापीय चालकता भी बढ़ाते हैं।
- टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) तापीय और विद्युत चालकता में सुधार करता है।
- कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3) का उपयोग इसके यांत्रिक, प्रवाहिकी और ज्वाला मंदक गुणों के कारण योजक के रूप में किया जाता है।
- बेरियम टाइटेनेट (BaTiO3) तापीय स्थिरता बढ़ाता है।
- ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड (GO) पदार्थ को उत्कृष्ट यांत्रिक, विद्युत, तापीय और प्रकाशीय गुण प्रदान करते हैं।
- कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) तन्य सामर्थ्य, विद्युत और तापीय चालकता जैसे यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय सुधार करते हैं।
- बहु-भित्तीय कार्बन नैनोट्यूब (MWNTs) यंग मापांक और पराभव सामर्थ्य में सुधार करते हैं। उदाहरण के लिए, किसी एपॉक्सी में MWNTs की मात्र 1 wt.% मात्रा मिलाने से शुद्ध मैट्रिक्स की तुलना में यंग मापांक और पराभव सामर्थ्य में क्रमशः 100% और 200% की वृद्धि होती है।
- एकल-भित्तीय कार्बन नैनोट्यूब (SWNTs) यांत्रिक गुणों और तापीय चालकता में सुधार करते हैं।
- कार्बन नैनोफाइबर (CNF) सामर्थ्य, ताप प्रतिरोध और टिकाऊपन बढ़ाते हैं।
- विद्युत और तापीय चालकता में सुधार के लिए निकेल, लोहा, ताँबा, जिंक, ऐलुमिनियम और चाँदी जैसे धात्विक नैनोकण मिलाए जाते हैं।
- कार्बनिक नैनोपदार्थ, जैसे मॉन्टमोरिलोनाइट , यांत्रिक और ज्वाला मंदक गुणों में सुधार करते हैं।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रणालियाँ
Hielscher Ultrasonics अल्ट्रासोनिक उपकरणों की एक व्यापक उत्पाद श्रृंखला प्रदान करता है – व्यवहार्यता परीक्षण के लिए छोटी बेंच-टॉप प्रणालियों से लेकर भारी कार्यभार के लिए बनी औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर इकाइयों तक , जिनकी शक्ति प्रति इकाई 16kW तक है। शक्ति, विश्वसनीयता, सटीक नियंत्रणीयता और मजबूती Hielscher की अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रणालियों को सूक्ष्म और नैनोकणीय फ़ॉर्मूलेशनों की उत्पादन लाइन का “कर्मठ आधार” बनाती हैं। हमारे अल्ट्रासोनिकेटर जलीय और विलायक-आधारित परिक्षेपणों को संसाधित करने में सक्षम हैं, यहाँ तक कि उच्च श्यानता (10,000cp तक) पर भी आसानी से। विभिन्न सोनोट्रोड (अल्ट्रासोनिक हॉर्न), बूस्टर (तीव्रता बढ़ाने/घटाने वाले उपकरण), प्रवाह सेल की ज्यामितियाँ और अन्य सहायक उपकरण अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर को उत्पाद और उसकी प्रक्रिया संबंधी आवश्यकताओं के अनुसार सर्वोत्तम ढंग से अनुकूलित करने की सुविधा देते हैं।
Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर बिना विलंब के 24/7 निरंतर संचालन किया जा सकता है। इससे भी उच्च आयामों के लिए, विशेष आवश्यकताओं के अनुसार निर्मित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती 24/7 संचालन को भारी कार्यभार और कठिन परिवेशों में संभव बनाती है। बड़े पैमाने पर व्यावसायिक उत्पादन के लिए Hielscher के अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर विश्वभर में स्थापित हैं।
नैनो-परिक्षेपणों के लिए विशेष आवश्यकताओं के अनुसार निर्मित अल्ट्रासोनिक व्यवस्था
| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | इससे अधिक | समूहबद्ध UIP16000 |
साहित्य / संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
संश्लेषित रबर
संश्लेषित रबर किसी भी कृत्रिम इलास्टोमर को कहते हैं। संश्लेषित रबर मुख्यतः पेट्रोलियम के उपोत्पादों से संश्लेषित बहुलक होते हैं और अन्य बहुलकों की तरह, पेट्रोलियम पर आधारित विभिन्न एकलकों से बनाए जाते हैं। सबसे अधिक प्रचलित संश्लेषित रबर स्टाइरीन-ब्यूटाडाइईन रबर (SBR) है, जो स्टाइरीन और 1,3-butadiene के सहबहुलकीकरण से प्राप्त होता है। अन्य संश्लेषित रबर आइसोप्रीन (2-methyl-1,3-butadiene), क्लोरोप्रीन (2-chloro-1,3-butadiene) और आइसोब्यूटिलीन (मिथाइलप्रोपीन) से तैयार किए जाते हैं, जिनमें क्रॉस-लिंकिंग के लिए आइसोप्रीन का एक छोटा प्रतिशत होता है। इन और अन्य एकलकों को विभिन्न अनुपातों में मिलाकर उनका सहबहुलकीकरण किया जा सकता है, ताकि विविध भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुणों वाले उत्पाद बनाए जा सकें। एकलकों को शुद्ध रूप में तैयार किया जा सकता है और सर्वोत्तम गुण प्राप्त करने के लिए अशुद्धियों या योजकों के मिलाए जाने को योजनाबद्ध ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। शुद्ध एकलकों के बहुलकीकरण को बेहतर ढंग से नियंत्रित करके सिस और ट्रांस द्विबंधों का वांछित अनुपात प्राप्त किया जा सकता है।
प्राकृतिक रबर की तरह, संश्लेषित रबर का भी मोटर वाहन उद्योग में टायर, दरवाजों और खिड़कियों की प्रोफाइल, होज़, बेल्ट, चटाइयाँ और फर्श बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
प्राकृतिक रबर
प्राकृतिक रबर को इंडिया रबर या काउचुक भी कहा जाता है। प्राकृतिक रबर को इलास्टोमर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है और इसमें मुख्यतः कार्बनिक यौगिक पॉली-सिस-आइसोप्रीन के बहुलक और पानी होते हैं। इसमें प्रोटीन, गंदगी आदि अशुद्धियाँ अल्प मात्रा में होती हैं। प्राकृतिक रबर, जिसे रबर के पेड़ Hevea Brasiliensis से लेटेक्स के रूप में प्राप्त किया जाता है, उत्कृष्ट यांत्रिक गुण प्रदर्शित करता है। हालाँकि, संश्लेषित रबर की तुलना में प्राकृतिक रबर का सामग्री संबंधी प्रदर्शन कम होता है, विशेष रूप से इसकी तापीय स्थिरता और पेट्रोलियम उत्पादों के साथ इसकी संगतता के संबंध में। प्राकृतिक रबर के अनेक उपयोग हैं, चाहे अकेले या अन्य सामग्रियों के साथ संयोजन में। मुख्यतः इसका उपयोग इसके बड़े खिंचाव अनुपात, उच्च प्रत्यास्थ पुनर्प्राप्ति क्षमता और अत्यंत उच्च जल-अभेद्यता के कारण किया जाता है। रबर का गलनांक लगभग 180°C (356°F) है।
नीचे दी गई तालिका रबर के विभिन्न प्रकारों का अवलोकन प्रस्तुत करती है:
| ISO | तकनीकी नाम | प्रचलित नाम |
|---|---|---|
| ACM | पॉलीएक्रिलेट रबर | |
| AEM | एथिलीन-एक्रिलेट रबर | |
| AU | पॉलिएस्टर यूरेथेन | |
| BIIR | ब्रोमो आइसोब्यूटिलीन आइसोप्रीन | ब्रोमोब्यूटिल |
| BR | पॉलीब्यूटाडाइईन | Buna CB |
| CIIR | क्लोरो आइसोब्यूटिलीन आइसोप्रीन | क्लोरोब्यूटिल, ब्यूटिल |
| CR | पॉलीक्लोरोप्रीन | क्लोरोप्रीन, नियोप्रीन |
| CSM | क्लोरोसल्फोनेटेड पॉलीएथिलीन | Hypalon |
| ECO | एपिक्लोरोहाइड्रिन | ECO, एपिक्लोरोहाइड्रिन, Epichlore, Epichloridrine, Herclor, Hydrin |
| EP | एथिलीन प्रोपिलीन | |
| EPDM | एथिलीन प्रोपिलीन डाइईन एकलक | EPDM, Nordel |
| EU | पॉलीईथर यूरेथेन | |
| FFKM | परफ्लोरोकार्बन रबर | Kalrez, Chemraz |
| FKM | फ्लोरीनीकृत हाइड्रोकार्बन | Viton, Fluorel |
| FMQ | फ्लोरो सिलिकॉन | FMQ, सिलिकॉन रबर |
| FPM | फ्लोरोकार्बन रबर | |
| HNBR | हाइड्रोजनीकृत नाइट्राइल ब्यूटाडाइईन | HNBR |
| IR | पॉलीआइसोप्रीन | (संश्लेषित) प्राकृतिक रबर |
| IIR | आइसोब्यूटिलीन आइसोप्रीन ब्यूटिल | ब्यूटिल |
| NBR | एक्रिलोनाइट्राइल ब्यूटाडाइईन | NBR, नाइट्राइल, Perbunan, Buna-N |
| PU | पॉलीयूरेथेन | PU, पॉलीयूरेथेन |
| SBR | स्टाइरीन ब्यूटाडाइईन | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | स्टाइरीन एथिलीन ब्यूटिलीन स्टाइरीन सहबहुलक | SEBS रबर |
| SI | पॉलीसिलोक्सेन | सिलिकॉन रबर |
| VMQ | विनाइल मिथाइल सिलिकॉन | सिलिकॉन रबर |
| XNBR | ऐक्रिलोनाइट्राइल ब्यूटाडाइन कार्बोक्सी मोनोमर | XNBR, कार्बोक्सिलीकृत नाइट्राइल |
| XSBR | स्टाइरीन ब्यूटाडाइन कार्बोक्सी मोनोमर | |
| YBPO | तापसुघट्य पॉलीईथर-एस्टर | |
| YSBR | स्टाइरीन ब्यूटाडाइन ब्लॉक सहबहुलक | |
| YXSBR | स्टाइरीन ब्यूटाडाइन कार्बोक्सी ब्लॉक सहबहुलक |
SBR
स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन या स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन रबर (SBR) उन संश्लेषित रबरों को कहा जाता है जो स्टाइरीन और ब्यूटाडाइन से प्राप्त होते हैं। प्रबलित स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन की विशेषताएँ इसका उच्च अपघर्षण प्रतिरोध और अच्छे कालप्रभावन-रोधी गुण हैं। स्टाइरीन और ब्यूटाडाइन का अनुपात बहुलक के गुणों को निर्धारित करता है: स्टाइरीन की मात्रा अधिक होने पर रबर अधिक कठोर और कम रबर जैसा हो जाता है।
अप्रबलित SBR की सीमाओं के कारण हैं प्रबलन के बिना इसकी कम मजबूती, विरूपण के बाद मूल आकार में लौटने की कम क्षमता, कम विदारण सामर्थ्य (विशेष रूप से उच्च तापमान पर) और कम चिपकने की क्षमता। इसलिए, SBR के गुणों को बेहतर बनाने के लिए प्रबलक पदार्थों और भरकों की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, मजबूती और अपघर्षण प्रतिरोध को काफी बढ़ाने के लिए कार्बन ब्लैक भरकों का उपयोग किया जाता है।
स्टाइरीन
स्टाइरीन (C8H8) को एथेनिलबेंजीन, विनाइलबेंजीन, फेनिलएथीन, फेनिलएथिलीन, सिनामीन, स्टाइरॉल, diarex HF 77, स्टाइरोलीन और स्टाइरोपॉल जैसे विभिन्न नामों से जाना जाता है। यह एक कार्बनिक यौगिक है, जिसका रासायनिक सूत्र C6H5CH=CH2 है। स्टाइरीन, पॉलीस्टाइरीन और कई सहबहुलकों का पूर्वगामी पदार्थ है।
यह बेंजीन का एक व्युत्पन्न है और रंगहीन तैलीय तरल के रूप में पाया जाता है, जो आसानी से वाष्पित हो जाता है। स्टाइरीन की गंध मीठी होती है, जो उच्च सांद्रता पर कम सुखद हो जाती है।
विनाइल समूह की उपस्थिति में स्टाइरीन एक बहुलक बनाता है। स्टाइरीन-आधारित बहुलकों का व्यावसायिक उत्पादन पॉलीस्टाइरीन, ABS, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन (SBR) रबर, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन लेटेक्स, SIS (स्टाइरीन-आइसोप्रीन-स्टाइरीन), S-EB-S (स्टाइरीन-एथिलीन/ब्यूटिलीन-स्टाइरीन), स्टाइरीन-डाइविनाइलबेंजीन (S-DVB), स्टाइरीन-ऐक्रिलोनाइट्राइल रेज़िन (SAN) और रेज़िन तथा तापदृढ़ यौगिकों में उपयोग किए जाने वाले असंतृप्त पॉलिएस्टर जैसे उत्पाद प्राप्त करने के लिए किया जाता है। ये सामग्रियाँ रबर, प्लास्टिक, इन्सुलेशन, फाइबरग्लास, पाइप, मोटर वाहनों और नावों के पुर्जों, खाद्य कंटेनरों और कालीन की आधार परत के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं।
रबर के अनुप्रयोग
रबर में मजबूती, लंबे समय तक टिकना, जल प्रतिरोध और ताप प्रतिरोध जैसे कई भौतिक गुण होते हैं। ये गुण रबर को बहुत बहुउपयोगी बनाते हैं, इसलिए इसका उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। रबर का प्रमुख उपयोग मोटर वाहन उद्योग में होता है, मुख्यतः टायर उत्पादन के लिए। फिसलन का प्रतिरोध, नरमी, टिकाऊपन और विरूपण के बाद मूल आकार में लौटने की क्षमता जैसे अतिरिक्त गुण रबर को व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक मिश्रित सामग्री बनाते हैं, जिसका उपयोग जूते, फर्श सामग्री, चिकित्सा और स्वास्थ्य देखभाल की आपूर्तियों, घरेलू उत्पादों, खिलौनों, खेल के सामान और कई अन्य रबर उत्पादों के उत्पादन के लिए किया जाता है।
नैनो-योजक और भरक
रबर में नैनो-आकार के भरक और योजक तनन सामर्थ्य, अपघर्षण प्रतिरोध, विदारण प्रतिरोध और शैथिल्य को बेहतर बनाने तथा रबर को प्रकाशीय और तापीय अपघटन से बचाने के लिए प्रबलक और सुरक्षात्मक पदार्थों के रूप में कार्य करते हैं।
सिलिका
सिलिका (SiO2, सिलिकॉन डाइऑक्साइड) का उपयोग गतिशील यांत्रिक गुणों, तापीय कालप्रभावन प्रतिरोध और आकारिकी से संबंधित सामग्री के गुणों को बेहतर बनाने के लिए कई रूपों में किया जाता है, जैसे अमोर्फ सिलिका, उदाहरण के लिए फ्यूम्ड सिलिका, सिलिका फ्यूम और अवक्षेपित सिलिका। सिलिका-भरे यौगिकों में भरक की मात्रा बढ़ने के साथ श्यानता और क्रॉसलिंक घनत्व बढ़ते हैं। सिलिका भरक की मात्रा बढ़ाने से कठोरता, मापांक, तनन सामर्थ्य और घिसाव संबंधी गुणों में क्रमिक सुधार हुआ।
कार्बन ब्लैक
कार्बन ब्लैक पैराक्रिस्टलीय कार्बन का एक रूप है, जिसकी सतह से रासायनिक अधिशोषण द्वारा ऑक्सीजन संकुल (जैसे कार्बोक्सिलिक, क्विनोनिक, लैक्टोनिक, फीनोलिक समूह और अन्य) जुड़े होते हैं। इन सतही ऑक्सीजन समूहों को आम तौर पर “वाष्पशील संकुल” कहा जाता है। इस वाष्पशील अंश के कारण कार्बन ब्लैक एक गैर-चालक पदार्थ है। कार्बन-ऑक्सीजन संकुलों से प्रकार्यात्मकित कार्बन ब्लैक कणों को परिक्षेपित करना आसान होता है।
कार्बन ब्लैक का उच्च सतह क्षेत्रफल-से-आयतन अनुपात इसे एक सामान्य प्रबलक भराव बनाता है। लगभग सभी रबर उत्पादों में, जिनके लिए तन्य सामर्थ्य और अपघर्षण प्रतिरोध आवश्यक हैं, कार्बन ब्लैक का उपयोग किया जाता है। जब रबर का प्रबलन आवश्यक हो लेकिन काले रंग से बचना हो, तब कार्बन ब्लैक के विकल्प के रूप में अवक्षेपित या धूमित सिलिका का उपयोग किया जाता है। हालांकि, सिलिका-आधारित भराव वाहन टायरों में भी बाज़ार हिस्सेदारी बढ़ा रहे हैं, क्योंकि सिलिका भराव के उपयोग से कार्बन ब्लैक से भरे टायरों की तुलना में लुढ़कने के दौरान ऊर्जा हानि कम होती है।
नीचे दी गई तालिका टायरों में उपयोग किए जाने वाले कार्बन ब्लैक के प्रकारों का अवलोकन प्रस्तुत करती है
| नाम | संक्षिप्त रूप | ASTM | कण आकार nm | तन्य सामर्थ्य MPa | सापेक्ष प्रयोगशाला अपघर्षण | सड़क पर घिसाव का सापेक्ष अपघर्षण |
|---|---|---|---|---|---|---|
| अत्यधिक अपघर्षण प्रतिरोध वाला फर्नेस | SAF | N110 | 20–25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| मध्यवर्ती SAF | ISAF | N220 | 24–33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| उच्च अपघर्षण प्रतिरोध वाला फर्नेस | HAF | N330 | 28–36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| आसान प्रसंस्करण वाला चैनल | EPC | N300 | 30–35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| तेज़ एक्सट्रूज़न वाला फर्नेस | FEF | N550 | 39–55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| उच्च मापांक वाला फर्नेस | HMF | N660 | 49–73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| अर्ध-प्रबलक फर्नेस | SRF | N770 | 70–96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| महीन थर्मल | FT | N880 | 180–200 | 12.6 | 0.22 | – |
| मध्यम थर्मल | MT | N990 | 250–350 | 9.8 | 0.18 | – |
ग्राफीन ऑक्साइड
SBR में परिक्षेपित ग्राफीन ऑक्साइड से उच्च तन्य सामर्थ्य और विदारण सामर्थ्य के साथ-साथ उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और कम लुढ़कन प्रतिरोध प्राप्त होता है, जो टायर निर्माण के लिए महत्वपूर्ण पदार्थ गुण हैं। ग्राफीन ऑक्साइड-सिलिका से प्रबलित SBR पर्यावरण के अनुकूल टायर उत्पादन के साथ-साथ उच्च प्रदर्शन वाले रबर कंपोज़िट के उत्पादन के लिए एक प्रतिस्पर्धी विकल्प प्रदान करता है। सोनिकेशन द्वारा ग्राफीन और ग्राफीन ऑक्साइड का सफलतापूर्वक, विश्वसनीय ढंग से और आसानी से परत-वियोजन किया जा सकता है। ग्राफीन के अल्ट्रासोनिक निर्माण के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!