المطاط بالجرافين: ماذا يفعل الجرافين في الإطارات والأحزمة والخراطيم والموانع

بقلم فرانس ألكماد، الرئيس التنفيذي لشركة Graphene Integrations

المتجر: اطّلع على الأحجام ورموز SKU وورقة المواصفات لمنتج إضافة الجرافين للمطاط في متجرنا، أو تصفّح جميع منتجات الجرافين.

"المطاط بالجرافين" مركّب مطاطي أُضيف إليه الجرافين كمادة حشو. ستجده في إطارات الدراجات ونعال الأحذية والمنتجات الصناعية، وفي عدد متزايد من الأبحاث حول الإطارات والموانع واللدائن المرنة الموصلة. يشرح هذا المقال ما هو المطاط بالجرافين، وما الذي يستطيع الجرافين فعله في مركّب المطاط، وما الذي يجعل تحقيق ذلك صعبًا، وكيف يمكن لمصنّع المركّبات إضافة الجرافين دون التعامل مع المسحوق.

ما هو المطاط بالجرافين؟

نادرًا ما تكون منتجات المطاط مطاطًا فقط. فالإطارات والأحزمة والخراطيم تحتوي على مواد حشو مثل أسود الكربون والسيليكا تمنح المركّب قوته ومقاومته للتآكل. ويضيف المطاط بالجرافين الجرافين إلى هذا المزيج، إما إلى جانب مواد الحشو المعتادة أو بديلًا عن جزء منها. وقد تكون القاعدة مطاطًا طبيعيًا أو SBR أو NBR أو EPDM أو لدنًا مرنًا آخر.

ما الذي يستطيع الجرافين فعله في المطاط

تصف المراجعات حول المركّبات النانوية من المطاط والجرافين عدة مكاسب ممكنة عندما يكون الجرافين جيد التشتت (مراجعة؛ Polymers):

• التقوية: معامل أعلى وخصائص شد وتمزق أفضل، غالبًا بنسب منخفضة.
• مقاومة الاحتكاك لمداسات الإطارات والأحزمة والنعال.
• حاجز الغازات، المفيد للبطانات الداخلية والموانع.
• التوصيل الكهربائي والحراري، للقطع المضادة للكهرباء الساكنة أو المبددة للحرارة.

كما يدرس الباحثون الجرافين شريكًا لأسود الكربون والسيليكا في أنظمة الحشو الهجينة. لا تنشر Graphene Integrations أرقام اختبارات للمطاط. تُقيَّم كل نتيجة مقارنةً بمركّب العميل الحالي.

لماذا يصعب تحقيق ذلك

التحدي الرئيسي واحد في كل المراجعات: توزيع الجرافين بالتساوي في مركّب شديد اللزوجة وربطه بالمطاط. الجرافين المتكتل لا يقوّي جيدًا. ويمكن للجرافين أيضًا أن يغيّر سلوك الفلكنة وطريقة استجابة شبكة الحشو للإجهاد، لذا يجب فحص منحنيات الفلكنة والخصائص الديناميكية لا افتراضها (Rubber Chemistry and Technology).

كيف تعمل إضافة الجرافين للمطاط لدينا

إضافة الجرافين للمطاط هي جرافين يُورَّد مشتتًا مسبقًا في حامل يناسب مركّبك. تضيفها أثناء الخلط مثل أي مكوّن آخر، دون مسحوق جاف يتطاير أو يحتاج إلى ترطيب.

• لمن: مركّبات الإطارات والأحزمة والخراطيم والموانع وغيرها من المطاط الصناعي.
• الحامل: يناسب مركّبك؛ راجع ورقة البيانات الفنية.
• الجرعة: عادةً من 1% إلى 7% بالوزن، حسب الاستخدام.
• الخلط: أضفها في الخلاط الداخلي أو على المطحنة في المرحلة التي نوصي بها لمركّبك، ثم اخلط وافلكن كالمعتاد.
• صُنع في الولايات المتحدة في Charlotte, NC. براءة اختراع قيد التسجيل. لا يحتوي على أسود الكربون. لا يُباع أبدًا على شكل مسحوق.

الجرافين مقارنةً بأسود الكربون والسيليكا

أسود الكربون والسيليكا مواد حشو مقوية مجرّبة ومنخفضة التكلفة، والجرافين ليس سببًا للتخلي عنها. تنظر معظم الأبحاث إلى الجرافين كشريك: كمية صغيرة من الجرافين إلى جانب نظام الحشو الحالي، أو بديلًا عن جزء منه. ولأن رقائق الجرافين رقيقة وعريضة جدًا، يمكن لأجزاء قليلة لكل مئة أن يكون لها تأثير يتطلب كمية أكبر بكثير من مادة حشو تقليدية، لكن فقط إذا كانت جيدة التشتت ومرتبطة بالمطاط. لهذا يجب إجراء المقارنة في مركّبك، وبطريقة خلطك، ومقابل أرقامك الحالية. لا تحتوي إضافاتنا على أسود الكربون، لذا فإن أي تغيير تقيسه يأتي من الجرافين والحامل.

ما هي إضافة الجرافين؟

إضافة الجرافين هي منتج يُدخل الجرافين إلى مادة أخرى بجرعة منخفضة، كما يفعل الصبغ أو مادة الحشو المقوية. الجرافين هو الجزء الفعّال، أما الحامل المحيط به فهو الذي يحدد ما إذا كان سيمتزج بمنتجك بشكل نظيف.

لماذا يتفوق السائل المشتت مسبقًا على المسحوق. مسحوق الجرافين الجاف خفيف ومُغبِّر وصعب الترطيب، وتميل رقائقه إلى التكتل من جديد. تعمل التكتلات كعيوب، لذلك قد يجعل المسحوق المنتج أسوأ بدلًا من أفضل. نورّد إضافات الجرافين لدينا على شكل سوائل تكون رقائقها مفصولة مسبقًا في حامل يناسب نظامك، فتمتزج باستخدام المعدات التي تعمل بها بالفعل ولا يوجد غبار دقيق يجب التعامل معه. نحن لا نبيع المسحوق أبدًا.

الجرعة. تُستخدم إضافات الجرافين لدينا عادةً بنسبة 1% إلى 7% بالوزن، حسب الاستخدام. الزيادة ليست أفضل دائمًا، لذا يجب أن تشمل التجربة جرعتين أو ثلاث.

التجربة. قارن بمنتج مرجعي تصنعه بالفعل، وغيّر جرعة الإضافة فقط، وأجرِ الاختبارات التي يستخدمها عملاؤك. يقدّم دليلنا حول كيفية إجراء تجربة لإضافة الجرافين ودليلنا حول كيفية اختيار إضافة الجرافين مزيدًا من التفاصيل.

كيف تقيّمها في مركّبك

1. اختر مركّبًا حاليًا ذا بيانات معروفة كمرجع.
2. أخبرنا باللدن المرن ونظام الحشو والخاصية التي تريد تحسينها.
3. اخلط المرجع وجرعتين أو ثلاث ضمن نطاق 1% إلى 7%، بظروف الخلط والفلكنة نفسها.
4. أجرِ منحنيات الفلكنة أولًا، لأن الجرافين قد يغيّر زمن الاحتراق المبكر وزمن الفلكنة.
5. اختبر الصلادة والشد والتمزق والاحتكاك والانضغاط الدائم وأي اختبارات ديناميكية أو تقادم يحددها عملاؤك.

أين يُستخدم المطاط بالجرافين

مداسات الإطارات وبطاناتها الداخلية، وأحزمة النقل ونقل الحركة، والخراطيم، والحشيات والموانع، والأحذية، وقطع المطاط المضادة للكهرباء الساكنة هي الأهداف الأكثر شيوعًا. الجرافين أسود، لذا يندمج بشكل طبيعي في المركّبات التي تستخدم أسود الكربون بالفعل.

لتفاصيل التركيب، اقرأ كيف تقيّم إضافة الجرافين للمطاط، أو زر صفحة مركّبات البوليمر بالجرافين.

الأسئلة الشائعة

احصل على إضافة الجرافين للمطاط

هل أنت مستعد لتجربة الجرافين في منتجك؟ انتقل إلى صفحة إضافة الجرافين للمطاط في المتجر للاطلاع على الأحجام ورموز SKU وورقة المواصفات وصحيفة بيانات السلامة، أو تصفّح متجر الجرافين بالكامل. الأسعار والعينات حسب عرض السعر. اتصل على 704-659-3682 أو اطلب عرض سعر أو عينات أو ورقة مواصفات / صحيفة بيانات السلامة.