تعيين مقدار ژل (اتصالات عرضي C-C) در لاستيك پلي‌بوتادي‌ان به روش گرماسنجي پويشي تفاضلي

Determination of Gel Content (C-C Crosslink) in Polybutadiene Rubber by Differential Scanning Calorimetry

به علت تشكيل ژل در پلي‌بوتادي‌ان و برخي مشكلات مطرح شده از سوي صنايع لاستيك‌سازي مبني بر وجود مشكل ترك شيار در محصولات، تعيين مقدار ژل و شناسايي ريزساختار الاستومر بوتادي‌ان اهميت بسيار زيادي دارد. در پژوهش حاضر، مقدار ژل در لاستيك پلي‌بوتادي‌ان (PBR) با گرماسنجي پويشي تفاضلي معين شد. تجزيه گرمايي لاستيك پلي‌بوتادي‌ان در محدوده دمايي C°650-0 به روش‌هاي آزمون گرمايي بررسي و مطالعه شد. تجزيه هم‌دماي نمونه‌هاي پليمري با درصد ژل مختلف در شرايط مشابه نشان داد، اكسايش و تجزيه نمونه‌ها در سه مرحله مختلف انجام مي‌شود. منحني‌هاي آزمون گرمايي نشان داد، هرچه مقدار ژل افزايش مي‌يابد، تبديل سيس به ترانس در محدوده دمايي گسترده‌تر و در دماهاي كمتري رخ مي‌دهد. همچنين با افزايش مقدار ژل، غلظت پيوند دوگانه كاهش يافته و مقدار انرژي آزاد شده در ناحيه اكسايش و تجزيه به دليل بازشدن شبكه‌هاي پليمري و شكسته‌شدن اتصالات عرضي بين زنجيرها افزايش مي‌يابد. با توجه به مقادير حاصل از آنتالپي و شدت جريان در گرماسنج پويشي تفاضلي در دو بيشينه دمايي مربوط به دو فرايند تبديل سيس به ترانس و واكنش‌هاي شبكه‌اي و حلقوي‌شدن براي نمونه‌ها، شاخص گرمايي به‌دست آمد. با توجه به ارتباط به‌دست آمده بين شاخص نسبت جريان گرما و مقدار ژل موجود در نمونه‌ها، از اين روش براي تعيين مقدار ژل (اتصالات عرضي C-C) موجود در PBR استفاده شده است.

Due to the gel formation in polybutadiene and some of the problems raised in rubber industry such as groove cracking in products, quantification of the gel content and identification of the microstructure of butadiene elastomer is extremely important. In this paper, the gel content in polybutadiene rubber was identified by differential scanning calorimetry. The thermal decomposition of the polybutadiene rubber was studied by thermal analysis methods in 0-650°C. The thermal decomposition, in the same temperature range, of the polymer with different gel contents under the similar conditions showed that the oxidation and decomposition of the samples occur in three steps. The thermal analysis curves showed that the cis-trans isomerization occurs by increases in the gel content at lower temperatures of a wider thermal range with rising trans isomer and decreases in cis isomer contents, respectively. Also, with the increase in the gel content there is a tendency in lowering double bond density and there is higher energy release in oxidation and decomposition regions due to the breakage in crosslink density of polymer networks. According to the values resulting from enthalpy and heat flow rate, the thermal index was obtained for samples at two maximum temperatures related to two processes of cis-trans isomerization and the cyclization reaction. The gel content (C-C crosslink) in polybutadiene rubber is determined by the interconnection between the ratio of heat flow index and gel content from the differential scanning calorimetry curves.