درست اور ذہین پیمائش کے لیے لون میٹر کا انتخاب کریں!

محض مکینیکل ہینڈلنگ کے علاوہ، کاربن بلیک اور سلیکا جیسے اہم تقویت دینے والے اضافی اشیاء کی یکساں بازی حاصل کرنے کے لیے viscosity کنٹرول ضروری ہے۔ اس بازی کی یکسانیت حتمی مادے کی مکینیکل خصوصیات کا حکم دیتی ہے، بشمول تناؤ کی طاقت، کھرچنے کے خلاف مزاحمت، اور اس کے بعد ظاہر ہونے والا پیچیدہ متحرک رویہ۔ربڑ کی vulcanization کے عمل.

II Styrene Butadiene ربڑ (SBR) کے بنیادی اصول

Styrene Butadiene ربڑ کیا ہے؟?

Styrene Butadiene ربڑ (SBR) ایک ورسٹائل مصنوعی ایلسٹومر ہے، جو اس کی بہترین لاگت سے کارکردگی کے تناسب اور اعلی حجم کی دستیابی کی وجہ سے وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ SBR بنیادی طور پر 1,3-butadiene (تقریباً 75%) اور styrene monomers (تقریباً 25%) سے اخذ کردہ کوپولیمر کے طور پر ترکیب کیا جاتا ہے۔ یہ monomers ایک کیمیائی رد عمل کے ذریعے جوڑ کر copolymerization کہتے ہیں، لمبی، کثیر یونٹ پولیمر زنجیریں بناتے ہیں۔ ایس بی آر کو خاص طور پر ایسی ایپلی کیشنز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جو اعلی پائیداری اور غیر معمولی رگڑنے کے خلاف مزاحمت کا مطالبہ کرتے ہیں، یہ ٹائروں کے لیے ایک مثالی انتخاب ہے۔

مصنوعی ربڑ کی تیاری کا عمل

ایس بی آر کی ترکیب کو دو الگ الگ صنعتی پولیمرائزیشن طریقوں کے ذریعے مکمل کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں مختلف موروثی خصوصیات کے ساتھ مواد بنتا ہے اور مائع مرحلے کے دوران مخصوص viscosity کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

ایملشن پولیمرائزیشن (E-SBR):اس کلاسک طریقہ میں، صابن نما سرفیکٹنٹ کا استعمال کرتے ہوئے ایک آبی محلول میں مونومر کو منتشر یا ایملیس کیا جاتا ہے۔ رد عمل آزاد بنیاد پرستوں کے ذریعہ شروع کیا جاتا ہے اور مصنوعات کی خرابی کو روکنے کے لئے اسٹیبلائزرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ E-SBR کو گرم یا سرد درجہ حرارت کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے۔ کولڈ ای-ایس بی آر، خاص طور پر، اعلی کھرچنے والی مزاحمت، تناؤ کی طاقت، اور کم لچک کے لیے جانا جاتا ہے۔

 

حل پولیمرائزیشن (S-SBR):اس جدید طریقہ میں اینیونک پولیمرائزیشن شامل ہے، عام طور پر ہائیڈرو کاربن سالوینٹس کے اندر الکائل لیتھیم انیشیٹر (جیسے بٹیلیتھیم) کو استعمال کیا جاتا ہے، عام طور پر ہیکسین یا سائکلوہیکسین۔ S-SBR گریڈز عام طور پر زیادہ مالیکیولر وزن اور ایک تنگ تقسیم کے مالک ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں بہتر خصوصیات جیسے بہتر لچک، زیادہ تناؤ کی طاقت، اور ٹائروں میں نمایاں طور پر کم رولنگ مزاحمت، S-SBR کو ایک پریمیم، زیادہ مہنگی پروڈکٹ بناتی ہے۔

اہم طور پر، دونوں عملوں میں، پولیمرائزیشن کے رد عمل کو ری ایکٹر کے اخراج میں چین ٹرمینیٹر یا شارٹ اسٹاپ ایجنٹ متعارف کروا کر قطعی طور پر ختم کیا جانا چاہیے۔ یہ آخری زنجیر کی لمبائی کو کنٹرول کرتا ہے، ایک ایسا قدم جو براہ راست ابتدائی مالیکیولر وزن کو قائم کرتا ہے اور اس کے نتیجے میں، بنیادربڑ کی viscosityمرکب کرنے سے پہلے.

 

اسٹائرین بوٹاڈین ربڑ کی خصوصیات

SBR جسمانی اور مکینیکل خصوصیات کے مضبوط پروفائل کے لیے قابل قدر ہے:

مکینیکل کارکردگی:کلیدی طاقتوں میں اعلی تناؤ کی طاقت شامل ہے، جو عام طور پر 500 سے 3,000 PSI تک ہوتی ہے، جس کے ساتھ ساتھ بہترین رگڑائی مزاحمت بھی ہوتی ہے۔ ایس بی آر کمپریشن سیٹ اور اعلی اثر مزاحمت کے خلاف اچھی مزاحمت کا بھی مظاہرہ کرتا ہے۔ مزید برآں، مواد فطری طور پر کریک ریزسٹنٹ ہے، جو کہ ایک اہم خصوصیت ہے جو طاقت اور UV مزاحمت کو بڑھانے کے لیے کاربن بلیک جیسے ریانفورسنگ فلرز کی بڑی مقدار کو شامل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

کیمیکل اور تھرمل پروفائل:جبکہ عام طور پر پانی، الکحل، کیٹونز اور بعض نامیاتی تیزابوں کے خلاف مزاحم ہوتا ہے، ایس بی آر قابل ذکر کمزوریوں کو ظاہر کرتا ہے۔ اس میں پیٹرولیم پر مبنی تیل، خوشبو دار ہائیڈرو کاربن ایندھن، اوزون، اور ہیلوجنیٹڈ سالوینٹس کے خلاف مزاحمت کم ہے۔ تھرمل طور پر، SBR وسیع رینج میں لچک برقرار رکھتا ہے، جس کے مسلسل استعمال زیادہ سے زیادہ تقریباً 225°F اور کم درجہ حرارت کی لچک -60℉ تک ہوتی ہے۔

 

سالماتی وزن اور زنجیر کی ساخت کے بنیادی اشارے کے طور پر Viscosity

خام پولیمر کی rheological خصوصیات بنیادی طور پر مالیکیولر ڈھانچے سے طے کی جاتی ہیں — پولیمر زنجیروں کی لمبائی اور برانچنگ — پولیمرائزیشن کے مرحلے کے دوران قائم ہوتی ہیں۔ ایک اعلی مالیکیولر وزن عام طور پر اعلی viscosity اور اسی طرح کم پگھلنے کے بہاؤ کی شرح (MFR/MVR) میں ترجمہ کرتا ہے۔ لہٰذا، ری ایکٹر کے خارج ہونے پر فوری طور پر اندرونی viscosity (IV) کی پیمائش کرنا مطلوبہ مالیکیولر آرکیٹیکچر کی تشکیل کی مسلسل نگرانی کرنے کے مترادف ہے۔

 

III SBR پروسیسنگ کو کنٹرول کرنے والے Rheological اصول

 

Rheological اصول، قینچ کی شرح پر انحصار، درجہ حرارت/دباؤ کی حساسیت۔

 

Rheology، اس بات کا مطالعہ کہ مواد کس طرح خراب اور بہہ جاتا ہے، صنعتی پروسیسنگ کے حالات میں SBR کے رویے کو سمجھنے کے لیے سائنسی فریم ورک فراہم کرتا ہے۔ ایس بی آر کو ایک پیچیدہ ویسکوئلاسٹک مواد کے طور پر نمایاں کیا گیا ہے، یعنی یہ چپکنے والی (مستقل، مائع کی طرح بہاؤ) اور لچکدار (بازیابی، ٹھوس کی طرح کی اخترتی) ردعمل کو ملانے والی خصوصیات کی نمائش کرتا ہے۔ ان خصوصیات کا غلبہ قابل اطلاق بوجھ کی شرح اور مدت پر نمایاں طور پر منحصر ہے۔

ایس بی آر مرکبات بنیادی طور پر غیر نیوٹنین سیال ہیں۔ اس کا مطلب ان کا ظاہر ہے۔ربڑ viscosityایک مستقل قدر نہیں ہے لیکن ایک اہم نمائش ہے۔قینچ کی شرح انحصار; واسکاسیٹی نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے کیونکہ قینچ کی شرح ایک ایسے رجحان کو بڑھاتی ہے جسے قینچ پتلا ہونا کہا جاتا ہے۔ یہ غیر نیوٹنین طرز عمل کوالٹی کنٹرول پر گہرے اثرات رکھتا ہے۔ قینچ کی کم شرحوں پر حاصل کی جانے والی واسکاسیٹی اقدار، جیسے کہ روایتی Mooney viscometer ٹیسٹوں میں ماپا جاتا ہے، اختلاط، گوندھنے، یا اخراج کی کارروائیوں میں موروثی اعلی قینچ کی شرح کے تحت مواد کے رویے کی ناکافی نمائندگی فراہم کر سکتا ہے۔ قینچ سے آگے، viscosity درجہ حرارت کے لیے بھی انتہائی حساس ہے؛ عمل گرمی viscosity کو کم کرتا ہے، جو بہاؤ میں مدد کرتا ہے. جب کہ دباؤ بھی viscosity کو متاثر کرتا ہے، ایک مستحکم درجہ حرارت اور مسلسل قینچ کی تاریخ کو برقرار رکھنا سب سے اہم ہے، کیونکہ viscosity قینچ، دباؤ اور پروسیسنگ کے وقت کے ساتھ متحرک طور پر مختلف ہو سکتی ہے۔

 

SBR Viscosity پر پلاسٹکائزرز، فلرز، اور پروسیسنگ ایڈز کا اثر

 

دیربڑ پروسیسنگاسٹیج، جسے کمپاؤنڈنگ کے نام سے جانا جاتا ہے، اس میں متعدد اضافی اشیاء کو شامل کرنا شامل ہے جو بنیادی SBR پولیمر کی rheology کو ڈرامائی طور پر تبدیل کرتے ہیں:

پلاسٹکائزر:ایس بی آر کی لچک اور مجموعی عمل کو بہتر بنانے کے لیے پراسیس آئل بہت اہم ہیں۔ وہ کمپاؤنڈ کی جامع وسکوسیٹی کو کم کرکے کام کرتے ہیں، جو بیک وقت فلرز کے یکساں پھیلاؤ کو آسان بناتا ہے اور پولیمر میٹرکس کو نرم کرتا ہے۔

فلرز:مضبوط کرنے والے ایجنٹ، بنیادی طور پر کاربن بلیک اور سیلیکا، مواد کی چپکنے والی کو کافی حد تک بڑھاتے ہیں، جس کے نتیجے میں فلر فلر اور فلر پولیمر کے تعاملات کے ذریعے چلنے والے پیچیدہ جسمانی مظاہر ہوتے ہیں۔ زیادہ سے زیادہ بازی حاصل کرنا ایک توازن ہے۔ گلیسرول جیسے ایجنٹوں کو لگنو سلفونیٹ فلرز کو نرم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، فلر کی ویسکوسٹی کو SBR میٹرکس viscosity کے قریب ایڈجسٹ کرتے ہوئے، اس طرح مجموعی کی تشکیل کو کم کرنے اور یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

Vulcanizing ایجنٹس:یہ کیمیکلز، بشمول سلفر اور ایکسلریٹر، غیر علاج شدہ کمپاؤنڈ کی ریالوجی میں اہم تبدیلیاں کرتے ہیں۔ وہ اسکارچ سیفٹی (قبل از وقت کراس لنکنگ کے خلاف مزاحمت) جیسے عوامل کو متاثر کرتے ہیں۔ دیگر خصوصی اضافی اشیاء، جیسے فیومڈ سلیکا، کو سٹریٹجک طور پر viscosity بڑھانے والے ایجنٹوں کے طور پر مخصوص rheological مقاصد حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ کل ٹھوس مواد کو تبدیل کیے بغیر موٹی فلمیں بنانا۔

 

ربڑ کے عمل اور فائنل کراس لنک کثافت کے Vulcanization سے Rheology کو جوڑنا

 

کمپاؤنڈنگ اور فارمنگ کے دوران دی جانے والی ریولوجیکل کنڈیشنگ کا براہ راست وولکینائزڈ پروڈکٹ کی آخری سروس کی کارکردگی سے تعلق ہے۔

یکسانیت اور بازی:اختلاط کے دوران متضاد viscosity پروفائلز - اکثر غیر زیادہ سے زیادہ توانائی کے ان پٹ کے ساتھ منسلک ہوتے ہیں - جس کے نتیجے میں کراس لنکنگ پیکیج (سلفر اور ایکسلریٹر) کی خراب بازی اور غیر ہم جنس تقسیم ہوتی ہے۔

ربڑ کی ولکنائزیشن کا عمل:اس ناقابل واپسی کیمیائی عمل میں SBR کمپاؤنڈ کو گرم کرنا، عام طور پر سلفر سے، پولیمر زنجیروں کے درمیان مستقل کراس روابط بنانے کے لیے شامل ہوتا ہے، جس سے ربڑ کی طاقت، لچک اور استحکام میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ اس عمل میں تین مراحل شامل ہیں: انڈکشن (سکارچ) مرحلہ جہاں ابتدائی شکل سازی ہوتی ہے۔ کراس لنکنگ یا علاج کا مرحلہ (250 ℉ سے 400 ℉ پر تیز ردعمل؛ اور بہترین حالت۔

کراس لنک کثافت:حتمی مکینیکل خصوصیات حاصل شدہ کراس لنک کثافت سے چلتی ہیں۔ اعلیٰ ڈی_cقدریں مالیکیولر چین موشن میں رکاوٹ بنتی ہیں، سٹوریج ماڈیولس کو بڑھاتی ہیں اور مواد کے غیر لکیری ویسکوئلاسٹک ردعمل کو متاثر کرتی ہیں (جسے پینے اثر کہا جاتا ہے)۔ لہذا، غیر علاج شدہ، پروسیسنگ کے مراحل میں عین مطابق ریولوجیکل کنٹرول اس بات کو یقینی بنانے کے لیے ضروری ہے کہ مالیکیولر پیشگی بعد کے علاج کے رد عمل کے لیے صحیح طریقے سے تیار ہوں۔

 

چہارم Viscosity کی پیمائش میں موجودہ مسائل

روایتی آف لائن ٹیسٹنگ کی حدود

روایتی، منقطع، اور محنت پر مبنی کوالٹی کنٹرول کے طریقوں پر وسیع پیمانے پر انحصار SBR کی مسلسل پیداوار پر اہم آپریشنل رکاوٹیں عائد کرتا ہے، جس سے عمل کی تیز رفتار اصلاح کو روکا جاتا ہے۔

Mooney Viscosity کی پیشن گوئی اور وقفہ:ایک بنیادی کوالٹی انڈیکس، Mooney viscosity، روایتی طور پر آف لائن ماپا جاتا ہے۔ صنعتی کی جسمانی پیچیدگی اور اعلی viscosity کی وجہ سےربڑ کی تیاری کا عمل، اسے اندرونی مکسر کے اندر حقیقی وقت میں براہ راست ماپا نہیں جا سکتا۔ مزید برآں، روایتی تجرباتی ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے اس قدر کی درست پیش گوئی کرنا مشکل ہے، خاص طور پر فلرز کو شامل کرنے والے مرکبات کے لیے۔ لیبارٹری ٹیسٹنگ سے وابستہ وقت کا وقفہ اصلاحی کارروائیوں میں تاخیر کرتا ہے، جس سے بڑی مقدار میں غیر مخصوص مواد تیار کرنے کا مالی خطرہ بڑھ جاتا ہے۔

تبدیل شدہ مکینیکل ہسٹری:کیپلیری ریومیٹری، جبکہ بہاؤ کے رویے کو نمایاں کرنے کے قابل ہے، وسیع نمونے کی تیاری کی ضرورت ہے۔ مواد کو جانچ سے پہلے مخصوص بیلناکار جہتوں میں دوبارہ تشکیل دیا جانا چاہیے، ایسا عمل جو کمپاؤنڈ کی مکینیکل تاریخ کو تبدیل کرتا ہے۔ نتیجتاً، ماپا ہوا viscosity صنعت کے دوران کمپاؤنڈ کی اصل حالت کی درست عکاسی نہیں کر سکتاربڑ پروسیسنگ.

ناکافی سنگل پوائنٹ ڈیٹا:معیاری پگھلنے کے بہاؤ کی شرح (MFR) یا پگھلنے والی حجم کی شرح (MVR) ٹیسٹ مقررہ حالات میں صرف ایک بہاؤ انڈیکس حاصل کرتے ہیں۔ یہ غیر نیوٹنین ایس بی آر کے لیے ناکافی ہے۔ دو مختلف بیچز ایک جیسی MVR اقدار کی نمائش کر سکتے ہیں لیکن اخراج سے متعلقہ اعلی قینچ کی شرح پر بہت زیادہ مختلف viscosities رکھتے ہیں۔ اس تفاوت کے نتیجے میں پروسیسنگ میں غیر متوقع ناکامی ہو سکتی ہے۔

لاگت اور لاجسٹک بوجھ:آف سائٹ لیبارٹری تجزیہ پر انحصار کرنے سے اہم لاجسٹک اخراجات اور وقت میں تاخیر ہوتی ہے۔ مسلسل نگرانی بیرونی تجزیہ کی ضرورت والے نمونوں کی تعداد کو ڈرامائی طور پر کم کرکے معاشی فائدہ فراہم کرتی ہے۔

ہائی واسکاسیٹی اور ملٹی فیز ایس بی آر مرکبات کی پیمائش کا چیلنج

ربڑ کے مرکبات کی صنعتی ہینڈلنگ میں انتہائی اعلی viscosities اور پیچیدہ viscoelastic رویے کی نمائش کرنے والا مواد شامل ہوتا ہے، جس سے براہ راست پیمائش کے لیے منفرد چیلنجز پیدا ہوتے ہیں۔

پھسلنا اور فریکچر:جب روایتی اوپن باؤنڈری ریومیٹر میں جانچا جاتا ہے تو ہائی ویسکوسیٹی، ویزکوئلاسٹک ربڑ کے مواد کو دیوار کی پھسلن اور لچک کی وجہ سے نمونے کے فریکچر جیسے مسائل کا خطرہ ہوتا ہے۔ ان اثرات پر قابو پانے کے لیے خصوصی سازوسامان، جیسے سیرٹیڈ، بند باؤنڈری ڈیزائن کے ساتھ oscillating die rheometer، ضروری ہے، خاص طور پر بھرے ہوئے مواد میں جہاں پیچیدہ پولیمر فلر تعاملات پائے جاتے ہیں۔

دیکھ بھال اور صفائی:معیاری آن لائن فلو تھرو یا کیپلیری سسٹم اکثر پولیمر اور فلرز کی چپچپا، اعلی وسکوسیٹی نوعیت کی وجہ سے بند ہونے کا شکار ہوتے ہیں۔ اس سے صفائی کے وسیع پروٹوکول کی ضرورت پڑتی ہے اور مہنگے ڈاون ٹائم کا باعث بنتا ہے، جو مسلسل پیداواری ترتیبات میں ایک شدید نقصان ہے۔

پولیمر حل کے لیے ایک مضبوط اندرونی چپکنے والے آلے کی ضرورت۔

ابتدائی حل یا سلیری مرحلے میں، پولیمرائزیشن کے بعد، اہم پیمائش اندرونی viscosity (IV) ہے، جو مالیکیولر وزن اور پولیمر کی کارکردگی کے ساتھ براہ راست تعلق رکھتی ہے۔ روایتی لیب کے طریقے (مثال کے طور پر، GPC یا شیشے کی کیپلیریاں) ریئل ٹائم کنٹرول کے لیے بہت سست ہیں۔

صنعتی ماحول خودکار اور مضبوط کا تقاضا کرتا ہے۔اندرونی viscosity آلہ. جدید حل، جیسے کہ IVA ورسا، حل کی چپکنے کی پیمائش کرنے، سالوینٹس کے ساتھ صارف کے رابطے کو کم سے کم کرنے اور اعلی درستگی (RSD قدریں 1% سے کم) حاصل کرنے کے لیے ایک دوہری کیپلیری رشتہ دار ویزکومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے پورے عمل کو خودکار بناتے ہیں۔ پگھلنے کے مرحلے میں ان لائن ایپلی کیشنز کے لیے، سائیڈ سٹریم آن لائن ریو میٹرز (SSR) ایک IV-Rheo قدر کا تعین کر سکتا ہے جس کی بنیاد پر مسلسل قینچ کی viscosity کی پیمائش ہوتی ہے۔ یہ پیمائش ایک تجرباتی ارتباط قائم کرتی ہے جو پگھلنے والی ندی میں میگاواٹ تبدیلیوں کی نگرانی کرنے کی اجازت دیتی ہے۔