شتاب دهندهها از جمله موادی هستند که در طی فرایند پلیمریزاسیون یک پلیمر بکار میروند. وظیفه اصلی شتاب دهنده ها کمک به انجام سنتز لاستیک در طی فرایند پخت است که به آن پخت گوگردی نیز میگویند. شتاب دهندههای پلیمری برای تولید انواع لاستیک از قبیل: ایزوپرن، استایرن، بوتادین وNBR مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع شتاب دهندهها:
- شتاب دهنده اولیه: این دسته از شتاب دهنده ها، معمولا زمان سوختن طولانی دارند و در مرحله اصلی ولکانیزه شدن سریع پخت میشوند.
- شتاب دهنده ثانویه: اثر هم افزایی بر پخت دارند و در غلظت پایین تر استفاده میشوند.
انواع شتاب دهندههای اولیه:
به طور کلی شتاب دهندههای اولیه به دو دسته سولفنامیدها و تیازولها تقسیم میشود:
سولفنامید (Sulfonamides):
یکی از شتاب دهندههای اولیه بسیار محبوب هستند. آنها را می توان با واکنش 2- مرکاپتوبنزوتیازول (mercaptobenzothiazole) با آمینهای ساده مانند سیکلوهیلامین (cycloheylamine) یا ترت بوتیلامین (Tert-butylamine) سنتز کرد. این مواد اغلب در ترکیب با مقادیر کمی از شتاب دهندههای ثانویه پایه مانند: دی فنیل گوانیدین (DPG)، دیورتوتولیل گوانیدین (DOTG) یا تترمتیل تیورام مونو یا دی سولفید (TMTM, TMTD) استفاده میشوند. این شتاب دهندههای کمکی سرعت پخت را افزایش می دهند اما ایمنی سوختگی پلیمر را نیز کاهش می‌دهند. یکی از مشکلات سولفنامیدها پایداری محدود آنها در انبارش است. سولفنامیدها در معرض رطوبت و گرمای زیاد تجزیه میشوند و بنابراین باید در یک محیط خنک و خشک نگهداری شوند.
از انواع سولفنامیدها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- N- yclohexyl-2-benzothiazyl sulfonamide (CBS)
- N- tert- butyl benzothiazyl sulfonamide (TBBS)
تیازولها (Thiazoles):
پر کاربرد ترین شتاب دهنده ولکانیزاسیون اولیه هستند که امکان پخت در دمای بالا را فراهم میکنند و برای طیف وسیعی از محصولات لاستیکی مصرف میشوند. تیازولها توسط اکسید روی (Zinc oxide) اسید استئاریک (Stearic acid) فعال میشوند و برای افزایش سرعت پخت با مقادیر کمی از شتاب دهندههای ثانویه مثل دی فنیل گوانیدین (DPG) و دیور توتولیل گوانیدین (DOTG) ترکیب میشوند. متداولترین تیازولها شامل:
- 2-بنزوتیازول دی سولفید (MBTS)
- 2- مرکاپتو بنزوتیازول (MBT)
- نمک روی مرکاپتو بنزوتیازول (ZMBT)
انواع شتاب دهندههای ثانویه:
به طور کلی شتاب دهندههای ثانویه به دو دسته تیورام‌ها و گوانیدینها تقسیم میشود:
تیورام‌ها (Thiurams):
شتاب دهندههای سریع و موثری هستند و برای همه لاستیکهای غیر اشباع رایج مثل BR,SBR,IR,NR,NBR استفاده کرد. این ترکیبات نه تنها به عنوان تسریع کننده عمل میکنند بلکه به عنوان اهدا کننده (یعنی امکان پخت بدون گوگرد) نیز موثر هستند. همچنین این ترکیبات در سیستمهایی با مقدار گوگرد کم و یا بدون حضور گوگرد و برای لاستیکهای غیر اشباعی مثل IIR,EPDM استفاده میشوند. سه تیورام رایج در صنعت عبارتند از:
- تترا متیل تیورام مونوسولفید (TMTM)
- تترا متیل تیورام دی سولفید(TMTD)
- دی پنتا متیلین تیورام تترا سولفید(DPTT)
محصولات لاستیکی پخت شده با این مواد پخت، دارای مقاومت بالا در برابر حرارت و بخار آب هستند. با این حال مواد پخت گران تری هستند.
گوانیدینها (Guanidies):
محصولات تراکمی آمینهای معطر(آنیلین) و کربن دی سولفید هستند. دو گوانیدین مورد استفاده در مقیاس تجاری عبارتند از:
- دی فنیل گوانیدین (DPG)
- N’-N- دیور توتولیل گوانیدین (DOTG)
هر دو این گوانیدینها به تنهایی سرعت پخت پایینی دارند و برای فعال شدن نیاز به استفاده از اکسید روی(Zinc oxide) دارند. این دسته از شتاب دهندهها انتخاب خوبی برای محصولات لاستیکی با دیواره ضخیم هستند. اغلب به عنوان شتاب دهنده ثانویه در ترکیب با تیازولها استفاده میشوند. این ترکیبات اغلب برای پخت محصولات لاستیکی استفاده میشوند. ولکانیزاسیون در حضور گوانیدها خواص فیزیکی و مکانیکی خوب مانند مدول بالا به لاستیک می‌دهد. با این حال، برای محصولات با رنگ روشن توصیه نمیشود چون سبب تغییر رنگ محصول به رنگ قهوه ای میشود.
دی تیوکارباماتها (Dithiocarbamates):
این ترکیبات شتاب دهندههای فوق سریع هستند که برای فعال سازی نیاز به آغازگرهایی مانند اکسید روی/ اسید چرب دارند. سه مورد بسیار رایج از این ترکیبات عبارتند از:
- dimethyl- dithiocarbamate (ZDMC)
- diethyl- dithiocarbamate (ZDEC)
- diburyl- dithiocarbamate (ZDBC)
هر سه این ترکیبات دارای واکنش پذیری مشابهای هستند. دی تیوکارباماتها انتخاب خوبی برای پخت در دمای پایین و پخت در حضور مقدار کمتری گوگرد می باشند. همچنین این ترکیبات به عنوان شتاب دهنده ثانویه سریع برای پخت محصولات لاستیکی سفید و یا شفاف بکار میروند.
مزایای استفاده از شتاب دهندهها:
- جلوگیری از ایجاد گرد و غبار حین فرآیند
- صرفه جویی در مصرف مواد اولیه
- عدم آسیب به محیط زیست
- کیفیت خوب شتاب دهنده سبب افزایش کیفیت بازدهی و عملکرد فرآیند تولید مواد لاستیک میشود.
- سرعت بخشیدن به فرآیند پخت
معایب استفاده بیش از حد از شتاب دهندهها:
- سبب فرسودگی در محصول میشود.
- در صورت استفاده بیش از حد از گوگرد و شتاب دهنده، خواص لاستیک کاهش مییابد و محصول به سمت پلاستیکی شدن می رود.
