مقاله تهیة گوگرد پلیمری بعنوان عامل اصلی پخت در ساخت مصنوعات پلیمری
گوگرد(Sulfur) : گوگرد جامدی است زردرنگ که نسبت به دیگر مواد شیمیایی دارای تاریخچه‌ای منحصر به فرد است. در قدیم بت پرستان طی مراسم و تشریفات مذهبی این ماده را می‌سوزاندند تا شیاطین را از خود دور نمایند. و همچنین از بخار یا دود گوگرد حاصل از سوزاندن آن برای سفیدکردن پارچه و حصیر استفاده می‌نمودند.
این عنصر غیر فلزی که بطور گسترده در طبیعت پراکنده شده و از نظر فیزیکی و اقتصادی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است از زمانهای بسیار قدیم شناخته شده و از آن در صنایع دارویی و شیمیایی استفاده می‌شده است.
این جامد زردرنگ در آب نامحلول بوده ولی در دی سولفیدکربن، بنزین و سایر حلالهای غیر قطبی حل می‌شود. این جامد مولکولی دارای هشت اتم گوگرد بوده که بصورت حلقه و توسط پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده‌اند. به دلیل وجود نیروی لاندن در شبکه بلور این ماده ، نقطه ذوب آن پایین می‌‌باشد.
عنصر شیمیایی S دارای نمره اتمی 16 و وزن مولکولی 064/32 در طبیعت به شکل جامد زردرنگ و جلای زرین موجود است.
جامد مولکولی آن دارای هشت اتم گوگرد است. دارای 3 آلوتروپ است که معمولاً آنها را با نامهای آلفا ()، بتا ()، گاما() می‌شناسیم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده
مقدمه
فصل اول :
مقدمه 2
1-1 تولید 6
1-1-1 فرایندهای جذب در مایع و اکسیداسیون 6
1-1-2 فرایندهای اکسیداسیون مستقیم 14
1-1-3 تولید گوگرد در جهان 20
1-1-4 تولید گوگرد در ایران 21
1-2 صادرات گوگرد در جهان 23
1-2-1 وضعیت صادرات گوگرد ایران 24
1-3 وضعیت مصرف گوگرد در جهان 26
1-3-1 مصرف گوگرد در صنایع داخلی 28
1-4 مصارف گوگرد 31
1-4-1 اسید سولفوریک 32
1-4-2 کشاورزی 33
1-4-3 باتریهای قابل شارژ 34
1-4-4 گوگرد در بتن 34
1-4-5 لامپ گوگردی 35
1-4-6 حذف جیوه در آب 35
عنوان صفحه
1-4-7 تولید کف 36
1-4-8 گوگرد در آسفالت 36
1-4-9 گوگرد در صنایع لاستیک سازی 37
فصل دوم : (لاستیک)
تاریخچه صنعت لاستیک 39
2-1 معرفی چند اصطلاح 39
2-2 مواد در آمیزه کاری لاستیک 41
2-3 کائوچو 42
2-3-1 کائوچوها از دیدگاه بازرگانی 43
2-3-2 کائوچوها از دیدگاه مقاومتی 43
2-3-3 کائوچوها از دیدگاه فرآوری و تهیه 44
2-3-3-1 کائوچوهای طبیعی 44
2-3-3-2 کائوچوی مصنوعی 47
2-4 فرآیند پخت کائوچو 50
2-5 ترکیبات مؤثر در آمیزه کاری کائوچو 51
2-5-1 گوگرد 51
2-5-2 شتابدهنده ها 51
2-5-3 فعال کننده ها 42
2-5-4 تاخیر دهنده ها 53
2-5-5 پر کننده ها 54
2-5-6 نرم کننده ها 54
عنوان صفحه
2-5-7 پپتایزرها 55
2-6 آزمونهای معمولی در تضمین مصنوعات پلیمری 55
2-6-1 آزمونهای روی آمیزه پخت شده 55
2-6-2 آزمونها آمیزه خام 56
2-6-2-1گرانروی 56
2-6-2-2 رئومتر 57
2-6-2-3 جرم مخصوص 60
2-6-2-4 چسبندگی 60
2-6-2-5 پراکنش دوده 60
2-6-1 آزمونهای آمیزه پخت شده 61
2-6-1-1 کشش 61
2-6-1-2 مانائی فشاری 62
2-6-1-3 سختی 62
2-6-1-4 سایش 62
2-6-1-5 مقاومت در مقابل پارگی 62
2-6-1-6 مقاومت خمشی 63
فصل سوم : گوگرد در لاستیک
مقدمه 65
3-1 ولکانیزاسیون 66
3-1-1 درجه ولکانیزاسیون 66
3-1-2 مراحل ولکانیزاسیون 67
عنوان صفحه
3-1-3 تغییر خواص نسبت به درجه 69
تاثیر افزایش دانسیته اتصالات عرضی 74
3-2 اثر ساختمان اتصال عرضی 77
3-2-1 نوع ساختمان اتصال عرضی 77
3-2-3 خواص مکانیکی 78
3-2-4 رفتار فرسودگی حرارتی 79
3-2-5 خواص دینامیکی 80
خواص بهینه در آمیزه های ولکانیزه شده 82
3-3 سیستم های پخت 82
3-4 پخت گوگردی 83
دلایل ترجیح سیستم پخت گوگردی 83
3-4-1 گوگرد 85
3-4-1-1 گوگرد ولکانیزاسیون 85
3-4-1-2 درصد خلوص گوگرد 87
3-4-2 مواد گوگرد دهنده 87
3-5 پخت پراکسیدی 90
3-5-1 فواید پخت پراکسیدی 91
3-5-2 معایب پخت پراکسیدی 92
3-6 روشهای پخت 92
3-6-1 پخت غیرمداوم 93
3-6-1-1 قالبگیری 93
عنوان صفحه
3-6-1-2 پخت گاز 93
3-6-1-3 پخت با غلاف سری 94
3-6-2 پخت مداوم 94
3-6-2-1 پخت با روتوکیور 94
3-6-2-2 پخت در مایعات داغ 95
3-6-2-3 پخت در بسترة ذرات داغ شناور 95
3-7 آلوتروپ های گوگرد مورد استفاده در صنایع لاستیک 95
فصل چهارم : بخش تجربی
4-1 دستگاهها و وسایل مورد استفاده 99
4-2 نقطة ذوب گوگرد محلول 100
4-3 نقطة ذوب گوگرد نامحلول 100
4-4 تعیین مقدار گوگرد محلول در تولوئن 101
4-5 تهیه گوگرد نامحلول از روش ذوب 102
4-6 روش تعیین درصد گوگرد نامحلول 103
4-7 بهینه کردن درصد گوگرد 104
4-7-1 اپتیمم کردن دما 104
4-7-2 اپتیمم کردن دور همزن 105
4-7-3 اپتیمم کردن درصد کاهندة کشش سطحی 105
4-7-4 اپتیمم کردن درصد پایدار کننده 106
4-8 استخراج گوگرد نامحلول بدست آمده 107
4-9 روغن پوشی گوگرد نامحلول بدست آمده 108
عنوان صفحه
4-10 تعیین میزان روغن گوگرد روغنی 109
4-11 تهیه گرانول گوگرد نامحلول 110
4-12 تهیه گوگرد نامحلول در مقیاس bench 111
4-13تهیه گوگرد نامحلول در مقیاس پایلوت 113
4-14 تهیه گوگرد نامحلول بوسیلة هیدرولیز 115
4-15 بکارگیری گوگرد تهیه شده در ساخت آمیزه 116
فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری
5-1 گوگرد نامحلول 119
5-2 تاثیر منفی شکفتگی بر خواص آمیزه 123
5-3 گوگرد ، موهبت یا آفت 125
5-4 روشهای تهیه گوگرد نامحلول 127
الف-سرد کردن سریع گوگرد مذاب 127
ب-اکسیداسیون نافص 127
ج-هیدرولیز مستقیم 128
روش بکارگرفته شده در این پژوهش در هیدرولیز 128
5-5 روش ذوب ، روشی کاملاً کاربردی 130
5-6 مقایسة آمیزه های تهیه شده 132
پیشنهادات 134
پیوست
منابع
مقدمه :
گوگرد به عنوان محصول جانبی صنایع نفت و گاز سالانه بیش از 41 میلیون تن در سال طی فرآیند شیرین‌سازی تولید می شود . همچنین میزان تولید کل گوگرد در جهان رقمی بیش از 64 میلیون تن در سال است . حائز اهمیت قرار گرفتن مسائل زیست محیطی از عوامل مؤثر در تولید گوگرد است . به همین خاطر برای جلوگیری از مشکلات زیست محیطی و همچنین به دلیل افزایش استحصال منابع نفت و گاز ، میزان تولید گوگرد رشدی صعودی خواهد داشت . ضمن اینکه مصرف این ماده نسبت به تولید آن کمتر است .
کشور ما با داشتن منابع نفت و گاز فراوان یکی از عمده ترین تولید کنندگان گوگرد در خاورمیانه است و سالانه بیش از 5/1 میلیون تن گوگرد تولید می کند که با راه اندازی فازهای جدید پالایشگاهها این رقم به 5/2 میلیون تن در سال خواهد رسید . مصرف سالانه کشور در حال حاضر حدود 300 هزار تن در سال است . صادرات گوگرد نیز با توجه به کاهش قیمت گوگرد مقرون به صرفه نیست . بنابراین یافتن راههایی برای مصرف این ماده و یا تبدیل آن به موادی که دارای ارزش اقتصادی بیشتری باشند حائز اهمیت و توجه فراوان است .
تهیه گوگرد نامحلول از گوگرد معمولی می تواند یکی از راه حلهای این معضل باشد . گوگرد نامحلول بدلیل حساس نبودن حلالیت آن به کاهش دما می تواند جایگزین مناسبی برای گوگرد معمولی در صنایع لاستیک و همچنین تایر باشد . گوگرد معمولی حلالیستش در گسترة دمائی متفاوت است و با کاهش دما حلالیت آن کاهش می یابد . بنابراین با استفاده از گوگرد محلول در پخت آمیزه های لاستیکی با مشکلات عدیده ای از جمله پدیده سفیدک زدن یا شکفتگی مواجه می‌شویم . تنها راه حل مناسب برای جلوگیری از این مشکل استفاده از گوگرد نامحلول است که در این پژوهش به روشهای تهیه آن و همچنین روشهای کاربردی و نوین تهیه گوگرد نامحلول اشاره شود . با تولید این ماده با ارزش ضمن کاهش خسارات ناشی از مصرف گوگرد معمولی و همچنین افزایش کیفیت محصولات تولیدی می توان واردات آن را به کشور کاهش داد و حتی در آینده ای نزدیک با تولید متناسب با مصرف داخلی از واردات آن جلوگیری کرد .
چکیده
رایجترین سیستم پخت در آمیزه های لاستیکی پخت گوگردی است که علاوه بر اقتصادی بودن از تنوع زیادی برخوردار است و امکان دستیابی به محدودة گسترده ای از خواص را فراهم می‌کند. گوگرد با قرار گرفتن در بین زنجیر پلیمرها بین آنها اتصالات عرضی تشکیل میدهد و موجب تشکیل ساختار شبکه‌ای می شود . مشکل عدیده این سیستم پخت پدیده شکفتگی(blooming) گوگرد در آمیزه های لاستیکی است که این پدیده بااستفاده از گوگرد نامحلول بر طرف می شود. زیرا وابستگی حلالیت این نوع گوگرد در بستر پلیمری به دما بسیار نامحسوس است. قیمت بالای گوگرد نامحلول و وارداتی بودن آن مشکلاتی را برای صنایع لاستیک بوجود آورده است. روشهای مختلف ارائه شده برای تهیه گوگرد نامحلول در کشور، نیز به دلایل اقتصادی و یا مشکلات دستگاهی و یا مواد اولیه قابل اجرا نبوده‌اند.
