أفضل 5 أنواع من المطاط الصناعي لتطبيقات الحشيات والأختام
ما هي الإيلاستومرات؟ يُشتق المصطلح من كلمة "مرن"، وهي إحدى الخصائص الأساسية للمطاط. تُستخدم كلمتا "مطاط" و"إيلاستومر" بشكل متبادل للإشارة إلى البوليمرات ذات اللزوجة المرنة، والتي تُعرف عادةً باسم "المرونة". تشمل الخصائص المتأصلة للإيلاستومرات المرونة، والاستطالة العالية، ومزيجًا من المرونة والتخميد (التخميد هو خاصية للمطاط تجعله يحول الطاقة الميكانيكية إلى حرارة عند تعرضه للانحراف). هذه المجموعة الفريدة من الخصائص تجعل الإيلاستومرات مادة مثالية للحشيات، والأختام، والعوازل، وما شابه ذلك.
على مر السنين، تطور إنتاج المطاط الصناعي من المطاط الطبيعي المستخرج من عصارة الأشجار إلى تركيبات مطاطية هندسية متطورة. ويتم الحصول على خصائص محددة لهذه التركيبات باستخدام إضافات مثل الحشوات أو الملدنات، أو عن طريق تغيير نسب المكونات في بنية البوليمر المشترك. وقد أدى هذا التطور في إنتاج المطاط الصناعي إلى ظهور عدد هائل من الإمكانيات المتاحة، والتي يمكن هندستها وتصنيعها وتوفيرها في السوق.
لاختيار المادة المناسبة، ينبغي أولاً دراسة المعايير الشائعة لأداء المطاط الصناعي في تطبيقات الحشيات والمانعات. عند اختيار مادة فعالة، غالبًا ما يتعين على المهندسين مراعاة عوامل متعددة. يجب دراسة ظروف التشغيل بعناية، مثل نطاق درجة حرارة التشغيل، والظروف البيئية، والتلامس الكيميائي، والمتطلبات الميكانيكية أو الفيزيائية. وبحسب التطبيق، يمكن أن تؤثر ظروف التشغيل هذه بشكل كبير على أداء الحشية أو المانع الصناعي وعمره الافتراضي.
مع وضع هذه المفاهيم في الاعتبار، دعونا نفحص خمسة من أكثر أنواع المطاط الصناعي استخدامًا في تطبيقات الحشيات والأختام.
1)بونا-إن/نتريل/إن بي آر
جميع المصطلحات المترادفة، هذا البوليمر المطاطي الصناعي من الأكريلونيتريل (ACN) والبيوتادين، أو مطاط النتريل بيوتادين (NBR)، هو خيار شائع يتم تحديده غالبًا عند وجود البنزين والزيوت و/أو الشحوم.
الخصائص الرئيسية:
أقصى نطاق لدرجة الحرارة من ~ -54 درجة مئوية إلى 121 درجة مئوية (-65 درجة - 250 درجة فهرنهايت).
مقاومة جيدة جداً للزيوت والمذيبات والوقود.
مقاومة جيدة للتآكل، انسيابية جيدة في درجات الحرارة المنخفضة، مقاومة للتمزق.
يفضل استخدامه في التطبيقات التي تستخدم النيتروجين أو الهيليوم.
مقاومة ضعيفة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والعوامل الجوية.
مقاومة ضعيفة للكيتونات والهيدروكربونات المكلورة.
يُستخدم غالباً في:
تطبيقات مناولة الوقود في مجال الطيران والفضاء والسيارات
التكلفة النسبية:
منخفض إلى متوسط
2)EPDM
يبدأ تركيب مادة EPDM بعملية البلمرة المشتركة للإيثيلين والبروبيلين. ثم يُضاف مونومر ثالث، وهو ثنائي الإين، لكي تتم عملية الفلكنة للمادة بالكبريت. يُعرف المركب الناتج باسم مونومر إيثيلين بروبيلين ثنائي الإين (EPDM).
الخصائص الرئيسية:
أقصى نطاق لدرجة الحرارة من ~ -59 درجة مئوية إلى 149 درجة مئوية (-75 درجة - 300 درجة فهرنهايت).
مقاومة ممتازة للحرارة والأوزون والظروف الجوية.
مقاومة جيدة للمواد القطبية والبخار.
خصائص عزل كهربائي ممتازة.
مقاومة جيدة للكيتونات والأحماض المخففة العادية والقلويات.
مقاومة ضعيفة للزيوت والبنزين والكيروسين.
مقاومة ضعيفة للهيدروكربونات الأليفاتية والمذيبات المهلجنة والأحماض المركزة.
يُستخدم غالباً في:
بيئات التبريد/غرف التبريد
تطبيقات أنظمة تبريد السيارات ومانعات تسرب الهواء
التكلفة النسبية:
منخفض - متوسط
3) النيوبرين
يتم إنتاج عائلة النيوبرين من المطاط الصناعي عن طريق بلمرة الكلوروبرين، وهي تُعرف أيضًا باسم البوليكلوروبرين أو الكلوروبرين (CR).
الخصائص الرئيسية:
أقصى نطاق لدرجة الحرارة من ~ -57 درجة مئوية إلى 138 درجة مئوية (-70 درجة - 280 درجة فهرنهايت).
خصائص ممتازة في مقاومة الصدمات والتآكل واللهب.
مقاومة جيدة للتمزق والضغط.
مقاومة ممتازة للماء.
مقاومة جيدة للتعرض المعتدل للأوزون والأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية بالإضافة إلى الزيوت والشحوم والمذيبات الخفيفة.
مقاومة ضعيفة للأحماض القوية والمذيبات والإسترات والكيتونات.
مقاومة ضعيفة للهيدروكربونات المكلورة والعطرية والنيترو.
يُستخدم غالباً في:
تطبيقات البيئة المائية
إلكتروني
التكلفة النسبية:
قليل
4) السيليكون
تُعدّ مطاطات السيليكون من البوليمرات العالية من فينيل ميثيل بولي سيلوكسان، ويُرمز لها بـ (VMQ)، وتتميز بأدائها الممتاز في البيئات الحرارية الصعبة. وبفضل نقائها، تُعدّ مطاطات السيليكون مناسبة بشكل خاص للتطبيقات الصحية.
الخصائص الرئيسية:
أقصى نطاق لدرجة الحرارة من ~ -100 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية (-148 درجة - 482 درجة فهرنهايت).
مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية.
مقاومة فائقة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والظروف الجوية.
يتميز بأفضل مرونة في درجات الحرارة المنخفضة من بين المواد المذكورة.
خصائص عازلة جيدة جداً.
ضعف قوة الشد ومقاومة التمزق.
مقاومة ضعيفة للمذيبات والزيوت والأحماض المركزة.
مقاومة ضعيفة للبخار.
يُستخدم غالباً في:
تطبيقات الأغذية والمشروبات
تطبيقات البيئة الصيدلانية (باستثناء التعقيم بالبخار)
التكلفة النسبية:
متوسط - أعلى
5) فلوروإيلاستومر/فيتون®
تُصنف مطاطات الفلورو فيتون® تحت تسمية FKM. هذه الفئة من المطاطات هي عائلة تتكون من بوليمرات مشتركة من سداسي فلورو بروبيلين (HFP) وفينيليدين فلورايد (VDF أو VF2).
تُلاحظ البوليمرات الثلاثية من رباعي فلورو الإيثيلين (TFE) وفلوريد الفينيليدين (VDF) وسداسي فلورو البروبيلين (HFP) بالإضافة إلى المواد المتخصصة التي تحتوي على بيرفلورو ميثيل فينيل إيثر (PMVE) في الدرجات المتقدمة.
يُعرف FKM بأنه الحل الأمثل عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة درجات الحرارة العالية بالإضافة إلى المقاومة الكيميائية.
الخصائص الرئيسية:
أقصى نطاق لدرجة الحرارة من ~ -30 درجة مئوية إلى 315 درجة مئوية (-20 درجة - 600 درجة فهرنهايت).
أفضل مقاومة لدرجات الحرارة العالية.
مقاومة فائقة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون والظروف الجوية.
مقاومة ضعيفة للكيتونات، وإسترات ذات وزن جزيئي منخفض.
مقاومة ضعيفة للكحولات والمركبات المحتوية على النيترو
مقاومة ضعيفة لدرجات الحرارة المنخفضة.
يُستخدم غالباً في:
تطبيقات منع التسرب في البيئات المائية/الغوص
تطبيقات وقود السيارات ذات التركيزات العالية من الديزل الحيوي
تطبيقات مانعات التسرب في مجال الطيران لدعم أنظمة الوقود ومواد التشحيم والأنظمة الهيدروليكية
التكلفة النسبية:
عالي
تاريخ النشر: 15 أبريل 2020