अचूक आणि बुद्धिमान मापनासाठी लोनमीटर निवडा!

केवळ यांत्रिक हाताळणीच्या पलीकडे, कार्बन ब्लॅक आणि सिलिका सारख्या गंभीर रीइन्फोर्सिंग अॅडिटीव्हजचे एकसमान फैलाव साध्य करण्यासाठी स्निग्धता नियंत्रण आवश्यक आहे. या फैलावची एकसमानता अंतिम सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये तन्य शक्ती, घर्षण प्रतिरोध आणि नंतर प्रदर्शित होणारे जटिल गतिमान वर्तन यासारख्या महत्त्वपूर्ण मेट्रिक्सचा समावेश आहे.रबराच्या व्हल्कनीकरणाची प्रक्रिया.

II. स्टायरीन बुटाडीन रबर (SBR) ची मूलभूत तत्त्वे

स्टायरीन बुटाडीन रबर म्हणजे काय??

स्टायरीन बुटाडीन रबर (SBR) हे एक बहुमुखी कृत्रिम इलास्टोमर आहे, जे त्याच्या उत्कृष्ट किमती-ते-कार्यक्षमता गुणोत्तरामुळे आणि उच्च आकारमान उपलब्धतेमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. SBR हे प्रामुख्याने 1,3-बुटाडीन (अंदाजे 75%) आणि स्टायरीन मोनोमर्स (अंदाजे 25%) पासून मिळवलेल्या कोपॉलिमर म्हणून संश्लेषित केले जाते. हे मोनोमर्स कोपॉलिमरायझेशन नावाच्या रासायनिक अभिक्रियेद्वारे एकत्रित केले जातात, ज्यामुळे लांब, बहु-युनिट पॉलिमर साखळ्या तयार होतात. SBR विशेषतः उच्च टिकाऊपणा आणि अपवादात्मक घर्षण प्रतिरोधकतेची मागणी करणाऱ्या अनुप्रयोगांसाठी डिझाइन केलेले आहे, ज्यामुळे ते टायर ट्रेडसाठी एक आदर्श पर्याय बनते.

सिंथेटिक रबर उत्पादन प्रक्रिया

एसबीआर संश्लेषण दोन वेगवेगळ्या औद्योगिक पॉलिमरायझेशन पद्धतींद्वारे पूर्ण केले जाते, ज्यामुळे वेगवेगळ्या अंतर्निहित वैशिष्ट्यांसह पदार्थ तयार होतात आणि द्रव अवस्थेत विशिष्ट चिकटपणा नियंत्रणांची आवश्यकता असते.

इमल्शन पॉलिमरायझेशन (ई-एसबीआर):या क्लासिक पद्धतीमध्ये, मोनोमर साबणासारख्या सर्फॅक्टंटचा वापर करून जलीय द्रावणात विखुरले जातात किंवा इमल्सिफाइड केले जातात. ही प्रतिक्रिया फ्री रॅडिकल इनिशिएटर्सद्वारे सुरू केली जाते आणि उत्पादन खराब होण्यापासून रोखण्यासाठी स्टेबिलायझर्सची आवश्यकता असते. ई-एसबीआर गरम किंवा थंड प्रक्रिया तापमान वापरून तयार केले जाऊ शकते; विशेषतः, थंड ई-एसबीआर उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोधकता, तन्य शक्ती आणि कमी लवचिकतेसाठी ओळखले जाते.

 

सोल्युशन पॉलिमरायझेशन (S-SBR):या प्रगत पद्धतीमध्ये अ‍ॅनिओनिक पॉलिमरायझेशनचा समावेश आहे, ज्यामध्ये सामान्यत: हायड्रोकार्बन सॉल्व्हेंटमध्ये, सामान्यतः हेक्सेन किंवा सायक्लोहेक्सेनमध्ये अल्काइल लिथियम इनिशिएटर (जसे की ब्युटिलिथियम) वापरला जातो. एस-एसबीआर ग्रेडमध्ये सामान्यतः जास्त आण्विक वजन आणि अरुंद वितरण असते, ज्यामुळे चांगली लवचिकता, उच्च तन्य शक्ती आणि टायर्समध्ये लक्षणीयरीत्या कमी रोलिंग प्रतिरोध यासारखे गुणधर्म वाढतात, ज्यामुळे एस-एसबीआर एक प्रीमियम, अधिक महाग उत्पादन बनते.

महत्त्वाचे म्हणजे, दोन्ही प्रक्रियांमध्ये, अणुभट्टीच्या सांडपाण्यात साखळी टर्मिनेटर किंवा शॉर्ट-स्टॉप एजंट टाकून पॉलिमरायझेशन अभिक्रिया अचूकपणे संपवावी लागते. हे अंतिम साखळी लांबी नियंत्रित करते, एक पाऊल जे थेट प्रारंभिक आण्विक वजन आणि परिणामी, बेस स्थापित करते.रबराची चिकटपणाकंपाउंडिंग करण्यापूर्वी.

 

स्टायरीन बुटाडीन रबरचे गुणधर्म

एसबीआरला त्याच्या मजबूत भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांसाठी मूल्यवान मानले जाते:

यांत्रिक कामगिरी:मुख्य ताकदींमध्ये उच्च तन्य शक्ती समाविष्ट आहे, जी सामान्यतः 500 ते 3,000 PSI पर्यंत असते, उत्कृष्ट घर्षण प्रतिकारशक्तीसह. SBR कॉम्प्रेशन सेटला चांगला प्रतिकार आणि उच्च प्रभाव प्रतिकार देखील दर्शविते. शिवाय, हे मटेरियल मूळतः क्रॅक-प्रतिरोधक आहे, जे एक प्रमुख वैशिष्ट्य आहे जे ताकद आणि UV प्रतिरोध वाढविण्यासाठी कार्बन ब्लॅक सारख्या मोठ्या प्रमाणात रीइन्फोर्सिंग फिलर्सचा समावेश करण्यास परवानगी देते.

रासायनिक आणि थर्मल प्रोफाइल:सामान्यतः पाणी, अल्कोहोल, केटोन्स आणि काही सेंद्रिय आम्लांना प्रतिरोधक असताना, SBR लक्षणीय भेद्यता दर्शविते. पेट्रोलियम-आधारित तेले, सुगंधी हायड्रोकार्बन इंधन, ओझोन आणि हॅलोजनेटेड सॉल्व्हेंट्सना त्याचा प्रतिकार कमी आहे. थर्मलदृष्ट्या, SBR विस्तृत श्रेणीमध्ये लवचिकता राखतो, सतत वापर जास्तीत जास्त अंदाजे 225°F आणि कमी-तापमान लवचिकता -60℉ पर्यंत वाढते.

 

आण्विक वजन आणि साखळी संरचनेचा प्राथमिक सूचक म्हणून स्निग्धता

कच्च्या पॉलिमरची रिओलॉजिकल वैशिष्ट्ये मूलभूतपणे पॉलिमरायझेशन टप्प्यात स्थापित झालेल्या आण्विक रचनेद्वारे - पॉलिमर साखळ्यांच्या शाखांची लांबी आणि डिग्री - द्वारे निश्चित केली जातात. उच्च आण्विक वजन सामान्यतः उच्च स्निग्धता आणि त्यानुसार कमी वितळणारा प्रवाह दर (MFR/MVR) मध्ये अनुवादित करते. म्हणून, अणुभट्टीच्या डिस्चार्जवर ताबडतोब अंतर्गत स्निग्धता (IV) मोजणे हे कार्यात्मकदृष्ट्या इच्छित आण्विक आर्किटेक्चरच्या निर्मितीचे सतत निरीक्षण करण्यासारखे आहे.

 

III. एसबीआर प्रक्रियेचे नियमन करणारी रिओलॉजिकल तत्त्वे

 

रिओलॉजिकल तत्त्वे, कातरणे दर अवलंबित्व, तापमान/दाब संवेदनशीलता.

 

रिओलॉजी, पदार्थ कसे विकृत होतात आणि प्रवाहित होतात याचा अभ्यास, औद्योगिक प्रक्रिया परिस्थितीत SBR चे वर्तन समजून घेण्यासाठी वैज्ञानिक चौकट प्रदान करते. SBR हे एक जटिल व्हिस्कोइलास्टिक पदार्थ म्हणून ओळखले जाते, म्हणजेच ते चिकट (कायमस्वरूपी, द्रवासारखे प्रवाह) आणि लवचिक (पुनर्प्राप्त करण्यायोग्य, घनासारखे विकृतीकरण) प्रतिक्रियांचे मिश्रण करणारे गुणधर्म प्रदर्शित करते. या वैशिष्ट्यांचे वर्चस्व लागू केलेल्या भाराच्या दरावर आणि कालावधीवर लक्षणीयरीत्या अवलंबून असते.

एसबीआर संयुगे हे मूलतः नॉन-न्यूटोनियन द्रव आहेत. याचा अर्थ त्यांचे स्पष्टरबराची चिकटपणाहे स्थिर मूल्य नाही परंतु ते एक महत्त्वपूर्ण मूल्य प्रदर्शित करतेकातरणे दर अवलंबित्व; कातरणेचा दर वाढल्याने चिकटपणा लक्षणीयरीत्या कमी होतो, ज्याला कातरणे पातळ करणे म्हणतात. या नॉन-न्यूटोनियन वर्तनाचा गुणवत्ता नियंत्रणावर खोलवर परिणाम होतो. पारंपारिक मूनी व्हिस्कोमीटर चाचण्यांमध्ये मोजल्या जाणाऱ्या कमी कातरणे दरांवर मिळणारे व्हिस्कोसिटी मूल्ये, मिक्सिंग, मळणे किंवा एक्सट्रूजन ऑपरेशन्समध्ये अंतर्निहित उच्च कातरणे दरांखाली सामग्रीच्या वर्तनाचे अपुरे प्रतिनिधित्व प्रदान करू शकतात. कातरणेच्या पलीकडे, व्हिस्कोसिटी देखील तापमानासाठी अत्यंत संवेदनशील असते; प्रक्रिया उष्णता व्हिस्कोसिटी कमी करते, जी प्रवाहाला मदत करते. दाब देखील व्हिस्कोसिटीवर परिणाम करतो, परंतु स्थिर तापमान आणि सातत्यपूर्ण कातरणे इतिहास राखणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे, कारण कातरणे, दाब आणि प्रक्रिया वेळेसह व्हिस्कोसिटी गतिमानपणे बदलू शकते.

 

प्लास्टिसायझर्स, फिलर आणि प्रोसेसिंग एड्सचा एसबीआर व्हिस्कोसिटीवर होणारा परिणाम

 

दरबर प्रक्रियाकंपाउंडिंग म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या टप्प्यात असंख्य अ‍ॅडिटीव्ह एकत्रित केले जातात जे बेस एसबीआर पॉलिमरच्या रिओलॉजीमध्ये नाटकीयरित्या बदल करतात:

प्लास्टिसायझर्स:एसबीआरची लवचिकता आणि एकूण प्रक्रियाक्षमता सुधारण्यासाठी प्रक्रिया तेले महत्त्वपूर्ण आहेत. ते कंपाऊंडची संमिश्र चिकटपणा कमी करून कार्य करतात, ज्यामुळे एकाच वेळी फिलर्सचे एकसमान फैलाव सुलभ होते आणि पॉलिमर मॅट्रिक्स मऊ होते.

भरणारे:रीइन्फोर्सिंग एजंट्स, प्रामुख्याने कार्बन ब्लॅक आणि सिलिका, पदार्थाची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढवतात, ज्यामुळे फिलर-फिलर आणि फिलर-पॉलिमर परस्परसंवादामुळे होणारे जटिल भौतिक घटना घडतात. इष्टतम फैलाव साध्य करणे हे संतुलन आहे; ग्लिसरॉल सारख्या एजंट्सचा वापर लिग्नोसल्फोनेट फिलर्स मऊ करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे फिलर व्हिस्कोसिटी SBR मॅट्रिक्स व्हिस्कोसिटीच्या जवळ समायोजित केली जाते, ज्यामुळे समूह निर्मिती कमी होते आणि एकरूपता सुधारते.

व्हल्कनायझिंग एजंट्स:सल्फर आणि अ‍ॅक्सिलरेटर्ससह ही रसायने, न बरे झालेल्या संयुगाच्या रिओलॉजीमध्ये लक्षणीय बदल करतात. ते स्कॉर्च सेफ्टी (अकाली क्रॉस-लिंकिंगला प्रतिकार) सारख्या घटकांवर परिणाम करतात. फ्युमेड सिलिका सारख्या इतर विशेष अ‍ॅडिटीव्हचा वापर विशिष्ट रिओलॉजिकल उद्दिष्टे साध्य करण्यासाठी स्निग्धता वाढवणारे घटक म्हणून धोरणात्मकपणे केला जाऊ शकतो, जसे की एकूण घन पदार्थांचे प्रमाण बदलल्याशिवाय जाड फिल्म तयार करणे.

 

रबर प्रक्रियेच्या व्हल्कनायझेशन आणि अंतिम क्रॉस-लिंक घनतेशी रिओलॉजी जोडणे

 

कंपाउंडिंग आणि फॉर्मिंग दरम्यान दिले जाणारे रिओलॉजिकल कंडिशनिंग व्हल्कनाइज्ड उत्पादनाच्या अंतिम सेवा कामगिरीशी थेट जोडलेले आहे.

एकरूपता आणि फैलाव:मिश्रणादरम्यान विसंगत स्निग्धता प्रोफाइल - बहुतेकदा गैर-इष्टतम ऊर्जा इनपुटशी संबंधित - परिणामी खराब फैलाव आणि क्रॉस-लिंकिंग पॅकेजचे (सल्फर आणि प्रवेगक) असंगत वितरण होते.

रबराच्या व्हल्कनायझेशनची प्रक्रिया:या अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रक्रियेमध्ये एसबीआर कंपाऊंड गरम करणे समाविष्ट आहे, विशेषत: सल्फरसह, पॉलिमर साखळ्यांमध्ये कायमस्वरूपी क्रॉस-लिंक्स तयार करणे, ज्यामुळे रबरची ताकद, लवचिकता आणि टिकाऊपणा लक्षणीयरीत्या वाढतो. या प्रक्रियेत तीन टप्पे समाविष्ट आहेत: प्रेरण (स्कॉर्च) टप्पा जिथे प्रारंभिक आकार दिला जातो; क्रॉस-लिंकिंग किंवा क्युरिंग टप्पा (२५० ℉ ते ४०० ℉ वर जलद प्रतिक्रिया; आणि इष्टतम स्थिती.

क्रॉस-लिंक घनता:अंतिम यांत्रिक गुणधर्म साध्य केलेल्या क्रॉस-लिंक घनतेद्वारे नियंत्रित केले जातात. उच्च डी_cमूल्ये आण्विक साखळी गतीमध्ये अडथळा आणतात, स्टोरेज मापांक वाढवतात आणि पदार्थाच्या नॉन-लिनियर व्हिस्कोइलास्टिक प्रतिसादावर (ज्याला पेन इफेक्ट म्हणून ओळखले जाते) प्रभाव पाडतात. म्हणून, त्यानंतरच्या क्युरिंग रिअॅक्शनसाठी आण्विक पूर्वसूचक योग्यरित्या तयार आहेत याची खात्री करण्यासाठी अशुद्ध, प्रक्रिया टप्प्यांमध्ये अचूक रिओलॉजिकल नियंत्रण आवश्यक आहे.

 

IV. स्निग्धता मापनातील विद्यमान समस्या

पारंपारिक ऑफलाइन चाचणीच्या मर्यादा

पारंपारिक, अखंड आणि श्रम-केंद्रित गुणवत्ता नियंत्रण पद्धतींवरील व्यापक अवलंबित्व सतत SBR उत्पादनावर महत्त्वपूर्ण ऑपरेशनल मर्यादा लादते, ज्यामुळे जलद प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशनला प्रतिबंध होतो.

मूनी व्हिस्कोसिटी अंदाज आणि अंतर:एक मुख्य गुणवत्ता निर्देशांक, मूनी व्हिस्कोसिटी, पारंपारिकपणे ऑफलाइन मोजला जातो. औद्योगिकरबर उत्पादन प्रक्रिया, अंतर्गत मिक्सरमध्ये ते थेट रिअल-टाइममध्ये मोजता येत नाही. शिवाय, पारंपारिक अनुभवजन्य मॉडेल्स वापरून हे मूल्य अचूकपणे भाकित करणे आव्हानात्मक आहे, विशेषतः फिलर्स समाविष्ट करणाऱ्या संयुगांसाठी. प्रयोगशाळेच्या चाचणीशी संबंधित वेळेच्या अंतरामुळे सुधारात्मक कृतींना विलंब होतो, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात ऑफ-स्पेसिफिकेशन सामग्री तयार होण्याचा आर्थिक धोका वाढतो.

बदललेला यांत्रिक इतिहास:केशिका रिओमेट्री, जरी प्रवाह वर्तनाचे वर्णन करण्यास सक्षम असली तरी, त्यासाठी व्यापक नमुना तयारी आवश्यक आहे. चाचणीपूर्वी सामग्रीला विशिष्ट दंडगोलाकार परिमाणांमध्ये पुन्हा तयार करणे आवश्यक आहे, ही प्रक्रिया संयुगाच्या यांत्रिक इतिहासात बदल करते. परिणामी, मोजलेली चिकटपणा औद्योगिक प्रक्रियेदरम्यान संयुगाची वास्तविक स्थिती अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकत नाही.रबर प्रक्रिया.

अपुरा एकल-बिंदू डेटा:मानक मेल्ट फ्लो रेट (MFR) किंवा मेल्ट व्हॉल्यूम रेट (MVR) चाचण्या निश्चित परिस्थितीत फक्त एकच फ्लो इंडेक्स देतात. नॉन-न्यूटोनियन SBR साठी हे पुरेसे नाही. दोन वेगवेगळ्या बॅचेसमध्ये एकसारखे MVR मूल्ये असू शकतात परंतु एक्सट्रूजनशी संबंधित उच्च कातर दरांवर त्यांच्यात मोठ्या प्रमाणात भिन्न स्निग्धता असू शकते. या असमानतेमुळे अप्रत्याशित प्रक्रिया अपयशी ठरू शकते.

खर्च आणि लॉजिस्टिकचा भार:ऑफ-साइट प्रयोगशाळेच्या विश्लेषणावर अवलंबून राहिल्याने लक्षणीय लॉजिस्टिक खर्च आणि वेळ विलंब होतो. सतत देखरेख केल्याने बाह्य विश्लेषणाची आवश्यकता असलेल्या नमुन्यांची संख्या नाटकीयरित्या कमी होऊन आर्थिक फायदा होतो.

उच्च-व्हिस्कोसिटी आणि मल्टी-फेज एसबीआर संयुगे मोजण्याचे आव्हान

रबर संयुगांच्या औद्योगिक हाताळणीमध्ये अत्यंत उच्च स्निग्धता आणि जटिल व्हिस्कोइलास्टिक वर्तन दर्शविणारे पदार्थ समाविष्ट असतात, ज्यामुळे थेट मोजमापासाठी अद्वितीय आव्हाने निर्माण होतात.

घसरणे आणि फ्रॅक्चर:पारंपारिक ओपन-बाउंड्री रिओमीटरमध्ये चाचणी केल्यावर उच्च-स्निग्धता, व्हिस्कोइलास्टिक रबर मटेरियल भिंतीच्या घसरणी आणि लवचिकतेमुळे होणारे नमुना फ्रॅक्चर यासारख्या समस्यांना बळी पडतात. या परिणामांवर मात करण्यासाठी, विशेषतः भरलेल्या मटेरियलमध्ये जिथे जटिल पॉलिमर-फिलर परस्परसंवाद होतात, अशा दातेदार, बंद-बाउंड्री डिझाइनसह ऑसीलेटिंग डाय रिओमीटरसारखी विशेष उपकरणे आवश्यक आहेत.

देखभाल आणि स्वच्छता:पॉलिमर आणि फिलर्सच्या चिकट, उच्च-स्निग्धता स्वरूपामुळे मानक ऑनलाइन फ्लो-थ्रू किंवा केशिका प्रणालींमध्ये वारंवार अडथळा येतो. यामुळे विस्तृत साफसफाई प्रोटोकॉलची आवश्यकता असते आणि महागडा डाउनटाइम होतो, जो सतत उत्पादन सेटिंग्जमध्ये एक गंभीर गैरसोय आहे.

पॉलिमर सोल्यूशन्ससाठी एका मजबूत आंतरिक व्हिस्कोसिटी इन्स्ट्रुमेंटची आवश्यकता.

सुरुवातीच्या द्रावणात किंवा स्लरी टप्प्यात, पॉलिमरायझेशननंतर, गंभीर मापन म्हणजे आंतरिक स्निग्धता (IV) असते, जी थेट आण्विक वजन आणि पॉलिमर कामगिरीशी संबंधित असते. पारंपारिक प्रयोगशाळेतील पद्धती (उदा., GPC किंवा काचेच्या केशिका) रिअल-टाइम नियंत्रणासाठी खूप मंद असतात.

औद्योगिक वातावरणासाठी स्वयंचलित आणि मजबूतअंतर्गत चिकटपणा साधन. IVA Versa सारखे आधुनिक उपाय, द्रावणाची चिकटपणा मोजण्यासाठी दुहेरी-केशिका सापेक्ष व्हिस्कोमीटर वापरून संपूर्ण प्रक्रिया स्वयंचलित करतात, सॉल्व्हेंट्सशी वापरकर्त्याचा संपर्क कमी करतात आणि उच्च अचूकता (1% पेक्षा कमी RSD मूल्ये) प्राप्त करतात. मेल्ट फेजमधील इनलाइन अनुप्रयोगांसाठी, साइड स्ट्रीम ऑनलाइन-रिओमीटर (SSR) स्थिर शीअर रेटवर सतत शीअर व्हिस्कोसिटी मापनांवर आधारित IV-रिओ मूल्य निश्चित करू शकतात. हे मोजमाप एक अनुभवजन्य सहसंबंध स्थापित करते जे मेल्ट स्ट्रीममधील MW बदलांचे निरीक्षण करण्यास अनुमती देते.