يُطلب توافر خصائص مختلفة لكل نوع من الإطارات أو أجزاء الإطار. على سبيل المثال، يجب أن يوفّر مركب مداس إطار السيارة (PCR) أداءً عاليًا على الطرق المبتلة مع مقاومة منخفضة للدوران في نفس الوقت، بينما يُطلب من مركب مداس إطار الشاحنة (TBR) أن يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، ومقاومة التآكل، ومقاومة القطع.
أما جوانب الإطارات فتحتاج إلى مقاومة جيدة للعوامل الجوية، ومقاومة الشيخوخة، ومقاومة الأوزون، وغير ذلك.
لتلبية هذه المتطلبات، تُستخدم العديد من أنواع المركبات المطاطية في كل إطار. يتم تصنيع هذه المركبات المطاطية عن طريق خلط البوليمرات ومواد الحشو والملينات ومواد كيميائية أخرى متنوعة.
ثمّ سنتحدث عن البوليمرات ومواد التعزيز، أنواعها، خصائصها، واستخداماتها. كل مادة مستخدمة في المطاط تؤدي وظيفة مهمة جداً.
بوليمرات مركب المطاط:
هناك خمسة أنواع رئيسية من بوليمرات المطاط المستخدمة في تصنيع الإطارات. تتضمن هذه القائمة المطاط الطبيعي وأربعة أنواع من المطاط الصناعي.
يتم استخدام بوليمرات المطاط الصناعي بالاشتراك مع المطاط الطبيعي لإنشاء مكونات إطارات ذات خصائص فيزيائية وكيميائية محددة. تحدد خصائص المطاط هذه سمات كل مكون من مكونات الإطار والأداء العام للإطار.
المطاط الطبيعي (NR): يصنع NR من اللاتكس المأخوذ من أشجار المطاط التي تزرع principalmente في جنوب شرق آسيا. على الرغم من وجود أنواع مختلفة من المطاط الصناعي الآن، لا يزال المطاط الطبيعي يستخدم على نطاق واسع في الإطارات.
مطاط ستايرين بوتادين (SBR): أصبح SBR الآن أكثر أنواع المطاط الصناعي شيوعًا المستخدم في الإطارات. يتم تصنيعه عن طريق بلمرة الستايرين والبوتادين معًا. يتم استخدام تغييرات في محتوى الستايرين وعملية البلمرة لإنشاء أنواع مختلفة من SBR بخصائص متباينة.
مطاط البوتادين (BR): مثل SBR، يعتبر BR من المطاط الصناعي الشائع الاستخدام في الإطارات. ومع ذلك، على عكس NR أو SBR، هناك تفاعل أقل بين الجزيئات، ولهذا السبب، فإن مركب BR فقط أو المحتوى العالي من BR سيكون لديه مرونة عالية ولكن مقاومة ضعيفة للاستطالة. يوفر BR مقاومة جيدة للتآكل، ويحسن المرونة في درجات الحرارة المنخفضة. يتم خلطه عادةً مع أنواع أخرى من المطاط لتحسين أداء الإطار.
مطاط الأيزوبرين (IR): يتم إنتاج IR عن طريق التخليق الاصطناعي للأيزوبرين الذي هو المكون الرئيسي لـ NR، وبالتالي فإن خصائصه متشابهة جدًا مع NR.
مطاط البوتيل المهلجن: يتم صنع مطاط البوتيل المهلجن عن طريق الهلجنة (إضافة الكلور أو البروم) إلى مطاط البوتيل، ويوفر مقاومة ممتازة لنفاذ الهواء.
الاستخدامات الرئيسية للبوليمرات في مركب مطاط الإطارات:
مركب المطاط - مواد الحشو - أسود الكربون والسيليكا:
يستخدم أسود الكربون كحشو تعزيزي في الإطارات.
يحسن أسود الكربون بشكل كبير قوة الشد، مقاومة التمزق، مقاومة التعب، ومقاومة التآكل لمركبات المطاط. حجم جزيئات أسود الكربون المستخدم في تصنيع الإطارات يتراوح بين 10 إلى 50 نانومتر فقط.
جزيئات وبنية أسود الكربون:
اعتمادًا على خلط المطاط، تبدو جزيئات وبنية أسود الكربون كما في الشكل الموجود
تعزيز مركب المطاط بأسود الكربون:
أصبحت السيليكا مؤخرًا مادة تعزيزية شائعة لبوليمر مطاط المداس، نظرًا لفائدتها في تحسين القبضة على الأسطح المبتلة مع توفير مقاومة أقل للدوران.
يحتوي أسود الكربون على العديد من النقاط النشطة، والمسام المجهرية، والمجموعات الوظيفية على سطحه والتي تخلق تفاعلات كيميائية وفيزيائية بين أسود الكربون وسلاسل بوليمر المطاط.
بسبب التفاعل بين البوليمر وأسود الكربون، يتم تعزيز بوليمر المطاط بواسطة أسود الكربون، حيث يرتبط طرف سلسلة البوليمر كيميائياً بمادة الحشو.
تعزيز مركب المطاط بالسيليكا:
أصبحت السيليكا مؤخرًا مادة تعزيزية شائعة لبودرة مطاط المداس، نظرًا لفائدتها في تحسين القبضة على الأسطح المبتلة مع توفير مقاومة أقل للدوران.
