لاستیک طبیعی و شیمی لاستیک

لاستیک نوع ویژه ای از پلیمر است که الاستومر نامیده می شود که مولکول بزرگی است که می تواند حداقل دو برابر اندازه اصلی خود کش بیاید و باز به شکل اصلی خود برگردد. فرم های اولیه لاستیک خواص بسیار چسبنده مانندی به خصوص در آب و هوای داغ داشتند. در دمای سرد، لاستیک به ماده ای سخت و شکننده تبدیل می شد. تنها بعدا کشفی اتفاقی توسط چارلز گودیر در سال ۱۸۳۹ بود که به لاستیک نوین امکان وجود داد.

از آن زمان، لاستیک پلیمر طبیعی مهمی در اجتماع شد. ما لاستیک را از درخت صمغ (لاتکس طبیعی) و از نفت (لاستیک سنتزی) به دست می آوریم. از هر دو نوع لاستیک در بسیاری از محصولات استفاده می شود. مانند مزوآمریکایی ها (آزتک ها و مایان ها)، ورزشکاران و بچه ها امروزه با توپ های لاستیکی بازی می کنند. البته متداول ترین استفاده برای لاستیک تایرهای خودرو هستند. اما پاک کن ها، کفش ها، دستکش ها، دندان های مصنوعی و ..... همه سهمی از این ماده همه جا حاضر برده اند. در بسیاری از محصولات، لاستیک به عنوان پوششی حفاظتی هم برای ضد هوازدگی یا ضد شوک استفاده می کردند.

بهره برداری از درختان برای لاستیک طبیعی :

مردم مزوآمریکایی مانند مایان ها و آزتک ها، اولین مردمانی بودند که از صمغی که از چندین درخت موجود در آمریکای جنوبی و مرکزی به دست آمد بهره برداری کردند.

Hevea braziliensis متداول ترین درخت کائوچو در برزیل است.

Hevea guyanensis که منشا آن در اصل به گوایانای فرانسه برمی گردد.

Castilla elastica که گاهی اوقات به عنوان درخت کائوچوی مکزیک یا درخت کائوچوی پاناما از آن یاد می شود.

کاشفان و استعمارگران نمونه هایی از این نوع درختان را هنگامی که به اروپا رفتند با خود بردند. سرانجام، بذرهای این نوع درختان برای کاشت کائوچو به اقلیم های گرمسیری در طی عصر سیاست استعماری اروپا برده شد.

طبیعی ترین لاستیک از درختان منشا یافته از آمریکای لاتین بودند که برای کاشت به جنوب شرقی آسیا (تایلند، اندونزی، مالزی) و هند، سریلانکا و آفریقا برده شدند. در این مناطق می توانید درختان تولیدکننده کائوچو را ببینید که شامل این موارد است:

Ficus elastica: در جاوه و مالزی بافت می شوند. این گونه ها همچنین جز گیاهان بومی متداول گرمسیری اسست.

Funtumia elastica: در غرب آفریقا رشد می یابند.

Landolphia owariensis که در حوزه کنگو قرار دارد.

بهترین درخت تولیدکننده کائوچو H. braziliensis است.

حدود شش سال زمان می برد تا درخت کائوچو به نقطه ای از رشد برسد که برداشت شیره آن اقتصادی شود که لاتکس نامیده می شود. فرد جمع آوری کننده برش نازک و موربی را برای برداشتن پوسته نقره ای ایجاد می کنند. مایع لاتکس شیری مانند از پوسته جاری می شود که چون خونی است که از زخم کوچک سطحی روی پوست شما جاری می شود. مایع از برش پایین می آید و در سطلی جمع آوری می شود. بعد از حدود شش ساعت، جریان مایع قطع می شود. در این دوره شش ساعته، درخت می تواند یک گالن سطل را پر کند. این درخت می تواند دوباره با ایجاد یک برش تازه دیگر که معمولا روز بعد انجام می شود مورد بهره برداری قرار گیرد.

مزوآمریکایی های می توانستند لاتکس صمغ جمع آوری شده را خشک کنند و توپ ها و اشیای دیگر مانند کفش ها را با گذاشتن پای خود در لاتکس ایجاد کنند و امکان داشتند تا آن را خشک کنند. بعد از چند بار تکرار کار گذاشتن پا در صمغ و خشک شدن، می توانستند کفش را از پای خود بکنند. بعد کفش لاستیکی جدید را دود می دادند تا سخت شود. مزوآمریکایی ها همچنین پارچه هایی ضد آب را با لاتکس پوشش می دادند و امکان می یافتند تا خشک شوند. این فرآیند برای ساختن وسایل لاستیکی تا حدود سده ۱۸۰۰ انجام می شد.

کریستف کلمب توپ های لاستیکی را با خودش در دومین سفر خود از دنیای جدید به کشور خود بازگرداند و در اوایل سده ۱۷۰۰ نمونه ها و درختان صمغ دار به اروپا آورده شدند. در آن زمان، لاستیک هنوز چیز تازه ای بود. با لاستیک به روش مشابه با مزوآمریکایی مداد پاک کن را ساختند. نرم و قابل انعطاف بود. در سال ۱۷۷۰، جوزف پریستلی شیمیدان، اولین فردی بود که از لاستیک برای پارک کردن خط های سربی استفاده کرد. او کلمه لاستیک (rubber) را به کاربرد چون می توانست خط های سربی را با مالش ماده ای روی آنها پاک کند.

در حالی که پارچه های ضدآب و ساختن کفش های دست ساز مفید بود لاستیک مشکلات خودش را نیز داشت. می توانید این مشکلات را خودتان را با یک پاک کن لاستیکی ساده ببینید. پاک کن را در گرمای شدید برای چند دقیقه بگذارید. چه چیزی می بینید؟ پاک کن باید خیلی نرم و چسبنده شده باشد. بعد عکس این عمل را انجام دهید. پاک کن را بر روی یخ یا چند دقیقه در فریزر قرار دهید. چه می بینید. پاک کن باید سخت و شکننده شده باشد. نکته مشابهی برای لاستیک اولیه رخ می دهد. تصور کنید که چه چیزی خواهد شد هنگامی که با کفش های لاستیکی خود در یک روز بسیار داغ یا سرد راه می روید. کفش خوب نخواهد بود. علاوه بر این، لباس لاستیکی شما ممکن است به صندلی بچسبد در حالی که در روز گرم روی آن نشسته بوده اید.

شیمی لاستیک :

چه چیزی لاستیک را بسیار کشسان می سازد؟ لاستیک مانند پلاستیک پلیمری است که از زنجیره ای از واحدهای تکرار شونده به نام مونومر ها تشکیل شده است. در لاستیک، مونومر ترکیبی کربنی است که به نام ایزوپرن است که دارای پیوندهای دوگانه کربن کربن هستند. مایع لاتکسی که از درختان کائوچو تراوش می شوند مولکول های ایزوپرن بسیاری دارند. همانطور که لاتکس خشک می شوند مولکول های ایزوپرن باهم یک گروه می شوند و یک مولکول ایزوپرن به پیوند دوگانه کربن – کربن مولکول کناری حمله می کند. یکی از پیوندهای دوگانه که شکسته شد الکترون ها دوباره مرتب می شوند تا پیوندی را بین دو مولکول ایزوپرن ایجاد کنند.

این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد تا رشته های طولانی از مولکول های ایزوپرن زنجیره ای تشکیل شوند. این رشته های طولانی پلیمر پلی ایزوپرن نامیده می شوند. هر مولکول پلی ایزوپرن دارای هزاران مونومر ایزوپرن هستند. همانطور که عمل خشک شدن ادامه می یابد رشته های پلی ایزوپرن به یکدیگر با ایجاد پیوندهای الکترواستاتیک که بیشتر شبیه به جاذبه بین قطب های مخالف آهن رباهای میله ای هستند می چسبند. جاذبه بین رشته ها فیبرهای لاستیکی را باهم نگه می دارند و به آنها امکان می دهند تا کش بیابند و باز به حالت اولیه خود برگردند.

چارلز گودیر :

به هر حال، تغییرات دمایی می تواند بر اثرات متقابل الکترواستاتیک بین رشته های پلی ایزوپرن در لاستیک لاتکس اثر بگذارند. دماهای داغ اثرات متقابل را کاهش می دهند و لاستیک مایع تر (چسبنده) می شود. دماهای خنک تر اثرات متقابل را افزایش می دهند و لاستیک جامدتر (سخت، شکننده) می شود.

در اوایل سده ۱۸۰۰، چندین دانشمند و مخترع تغییراتی را ایجاد کردند تا لاستیک با دوام تر شود. مخترع مشهور چارلز گودیر عواملی را یافت که می توانستند چسبندگی لاستیک را در مخلوط با پودرهای خشک مختلف کاهش دهند. او با ترکیب تالک و پودرهای دیگر با لاستیک آزمایش هایی را انجام داد. در سال ۱۸۳۸ گودیر، ناتانیل هیوارد را ملاقات کرد کسی که فرآیندی را در تیمار صفحات لاستیکی با محلولی از سولفور و سقز ایجاد کرده بود و آنها را در نور خورشید خشک کرده بود. لاستیک خشک شده با نور خورشید هیوارد سخت تر و بادوام تر شد که حق امتیاز این فرآیند را ثبت کرد که به نام سولاریزاسیون بود.

گودیر حقوق ثبتی سولاریزاسیون را خرید و شروع به آزمایش با ترکیبات سولفوری کرد. با آزمون و خطا این مخترع لاستیک لاتکس را با سولفور و اکسید سرب ترکیب کرد. افسانه ای است که بعضی از این ترکیب ها را در اجاق داغی انداخت که منجر به این می شد تا لاستیک سخت تر، بادوام تر و منعطف تر شود. فرآیند تصادفی گودیر سرانجام به عنوان والکانیزاسیون (جوش) شناخته شد. او همچنین پی برد که تغییر میزان سولفور خصوصیات لاستیک را تغییر می دهد. هر چه سولفور بیشتری استفاده شود لاستیک سخت تر می شود. پس چه اتفاقی می افتد هنگامی که جوش انجام می شود؟

هنگامی که رشته های پلی ایزوپرن با سولفور و اکسید سرب گرم می شوند اتم های سولفور به پیوندهای دوگانه در رشته های پلی ایزوپرن حمله می کنند و به اتم های کربن متصل می شوند. اتم های سولفور همچنین می توانند باندهایی را در میان خودشان (باند دی سولفید) ایجاد کنند و رشته های پلی ایزوپرن مجاور با ارتباط متقابل ساختار توری مانندی را در لاستیک ایجاد کنند.

ارتباط متقابل پلی ایزوپرن را تقویت می کنند تا آن را سخت تر و بادوام تر سازند. همانطور که گودیر پی برد هر چه سولفور بیشتری استفاده شود ارتباط های متقابل بیشتری ایجاد می شوند و لاستیک سخت تر می شود. فرآیند جوش گودیر مستلزم ترکیب لاستیک لاتکس، سولفور و اکسید سرب در بخار با فشار زیاد برای شش ساعت است تا بهترین نتایج حاصل شوند.

شاهزاده یا گدای لاستیک؟

برای چارلز گودیر لاستیک به عقده روحی تبدیل شده بود. او حتی آن را در حالی که او در زندان برای بدهکاری محبوس شده بود آزمایش کرد. بعد از اینکه او جوش را در سال ۱۸۳۹اختراع کرد او صفحاتی از لاستیک گرم را ایجاد کرد که می توانستند برای پوشاک استفاده شوند. گودیر محصولات خود را به اروپا فرستاد به امید اینکه توجه سرمایه گذارانی را جلب کند. مخترع انگلیسی و پیشگام لاستیک توماس هانکوک فریفته شد. او فرآیند جوش گودیر را درک کرد و شتابان آن را پیش از گودیر در انگلیس ثبت کرد. در نهایت یسیاری از تجارت های دیگر نیز حق گودیر را نادیده گرفتند و او ثروت زیادی را برای دادخواهی و همچنین آزمایش هایی بر روی لاستیک صرف کرد. او در سال ۱۸۶۰ فقیر از دنیا رفت. او احتمالا خوشحال خواهد شد اگر بداند که شرکت لاستیک و تایر گودیر به افتخار او به نامش گذاشته شده اند.

منابع:

sanat.me

لاستیک طبیعی و شیمی لاستیک

مطالب مشابه :

در مورد لاستیک های خارجی

لاستیک طبیعی و شیمی لاستیک

هیوندای سوناتا 2009

لیست خودروهای قابل تحویل و فروش در امارات

اختراع لاستیک های ضد گلوله و بدون هوای پولاریس +عکس

مشخصات خودروی جنسیس سدان

مشخصات فنی هیوندای جنسیس 3.8

قیمت روز خرده فروشی لاستیک بارز

همه چیز درباره هیوندای جنسیس

هیوندای جنسیس GN114