کامپاندسازی لاستیک فرایندی است که
در آن لاستیک پایه با مجموعهای از مواد افزودنی ترکیب میشود تا خواص مورد نیاز
برای کاربردهای مختلف به دست آید. در یک فرمولاسیون معمولی کامپاند لاستیکی،
اجزایی مانند فیلرها، نرمکنندهها، عوامل ولکانیزاسیون، شتابدهندهها و آنتیاکسیدانها
به کار میروند. در میان این اجزا، فیلرهای تقویتی نقش بسیار مهمی در تعیین خواص
مکانیکی، فرآیندی و عملکردی محصول نهایی دارند.
دوده صنعتی طی دهههای گذشته به
عنوان اصلیترین فیلر تقویتی در کامپاندهای لاستیکی مورد استفاده قرار گرفته است.
این ماده به دلیل سطح ویژه بالا، ساختار تجمعی مناسب و برهمکنش قوی با زنجیرههای
پلیمر، قادر است خواصی مانند استحکام کششی، مدول، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی
را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. با این حال، تولید دوده وابسته به منابع
هیدروکربنی فسیلی بوده و فرآیند تولید آن با مصرف انرژی زیاد و انتشار گازهای
گلخانهای همراه است.
در سالهای اخیر، افزایش نگرانیهای
زیستمحیطی، محدودیت منابع فسیلی و نیاز به توسعه مواد پایدار باعث شده است که
پژوهشگران به بررسی استفاده از فیلرهای جایگزین در کامپاندهای لاستیکی بپردازند.
فیلرهای زیستی که از منابع تجدیدپذیر مانند زیستتوده گیاهی یا ضایعات کشاورزی به
دست میآیند، میتوانند گزینهای مناسب برای کاهش اثرات زیستمحیطی صنعت لاستیک
باشند. علاوه بر این، فناوریهایی مانند پیرولیز امکان تبدیل پسماندهای زیستی و
تایرهای مستعمل به مواد کربنی قابل استفاده در فرمولاسیون کامپاندهای لاستیکی را
فراهم کردهاند.
مواد کربنی حاصل از پیرولیز، مانند
بیوچار و کربن بازیافتی، دارای ساختار کربنی متخلخل هستند و میتوانند در برخی
موارد نقش فیلر تقویتی را در کامپاندهای لاستیکی ایفا کنند. استفاده از این مواد
نه تنها به کاهش وابستگی به منابع فسیلی کمک میکند، بلکه میتواند به مدیریت
پسماندهای زیستی و صنعتی نیز کمک نماید. با این حال، عملکرد این فیلرها در فرایند
کامپاندسازی به عواملی مانند اندازه ذرات، سطح ویژه، پراکندگی در ماتریس لاستیکی و
میزان برهمکنش با زنجیرههای پلیمری وابسته است.
لاستیکهای تقویتشده بخش بزرگی از
صنایع مدرن مانند تایرسازی، قطعات خودرو و محصولات صنعتی را تشکیل میدهند. برای
بهبود عملکرد مکانیکی لاستیک، از فیلرهای تقویتی استفاده میشود.
مهمترین فیلر صنعتی در حال حاضر دوده
صنعتی (Carbon Black) است که باعث افزایش:
- استحکام کششی
- مقاومت سایشی
- مدول الاستیک
- دوام تایر
میشود.
با این حال، تولید دوده وابسته به
سوختهای فسیلی
است و اثرات زیستمحیطی قابل توجهی دارد. در نتیجه، پژوهشگران به دنبال
فیلرهای
پایدار هستند که از
منابع تجدیدپذیر یا ضایعات صنعتی تولید میشوند.
