تتميز رغوة NBR (رغوة مطاط النتريل) ورغوة السيليكون (رغوة مطاط السيليكون)، باعتبارهما مادتين رغويتين تستخدمان على نطاق واسع-من المطاط، بمبادئ رغوة أساسية مختلفة وخصائص المواد بسبب الاختلافات في بنيتها الجزيئية وآليات التفاعل الكيميائي. تحدد هذه الاختلافات بشكل مباشر معايير الاختيار لكل مادة في التطبيقات الصناعية.
من منظور آلية الرغوة الأساسية، تعتمد رغوة NBR على العمل التآزري للرغوة الكيميائية-المتحللة بدرجة الحرارة العالية والربط المتبادل -بالكبريت. يتكون العمود الفقري الجزيئي لـ NBR من روابط كربون - كربون (C–C)، مع مجموعات جانبية تحتوي على أكريلونيتريل (-CN) وروابط بوتادين مزدوجة (C=C). تندرج عملية الرغوة ضمن فئة رغوة التحلل الحراري غير المتجانسة. في الإنتاج الصناعي، يتم استخدام أزوديكربوناميد (AC)، أو بيكربونات الصوديوم، أو N,N'- دينيتروسوبيراميديتيترامين (DPT) بشكل شائع كعوامل نفخ. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 150-180 درجة، تخضع عوامل النفخ هذه للتحلل الحراري، مما يؤدي إلى إطلاق غازات مثل N₂ وCO₂ وNH₃. تتوسع هذه الغازات داخل ذوبان NBR لتشكل المسام. في الوقت نفسه، تحدث تفاعلات فلكنة الكبريت بشكل متزامن، مما يؤدي إلى -ارتباط متقاطع لروابط البيوتادين المزدوجة وتكوين هياكل شبكية C–C وC–S–C، مما يؤدي في النهاية إلى استقرار شكل المسام. يكمن جوهر هذه الشبكة-المترابطة في تجسير التفاعلات بين روابط الكربون-عبر جسور الكبريت، مع روابط-متقاطعة تتكون في الغالب من روابط C–S–C وروابط كبريت مفردة/مزدوجة. نظرًا لطاقة الروابط المنخفضة نسبيًا، تظهر هذه الشبكات استقرارًا حراريًا محدودًا.
في المقابل، تتضمن آلية تكوين رغوة السيليكون تفاعلًا متزامنًا للارتباط المتقاطع-المحفز للبلاتينيوم وتطور الهيدروجين في الموقع أثناء الرغوة، مما يشكل نظام رغوة تفاعلي قائم على النواة-متجانس. مصفوفة السيليكون الرغوي هي بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)، مع عمود فقري جزيئي يتكون من روابط الأكسجين السيليكونية - (Si–O–Si) ومجموعات الميثيل الجانبية (–CH₃). يتم تحقيق الرغوة والمعالجة عادةً باستخدام نظام مكونين-: المكون A يتكون من زيت السيليكون الفينيل الذي يحتوي على Si–CH=CH₂، بينما يشتمل المكون B على الهيدروجين- الذي يحتوي على زيت السيليكون مع روابط Si–H ومحفز البلاتين. أثناء التفاعل، تحدث عمليتان حاسمتان في وقت واحد: أولاً، تفاعل الارتباط المتقاطع المحفز بالبلاتين- حيث ترتبط Si–CH=CH₂ مع Si–H لتكوين روابط Si–C، مما يتيح معالجة الغروانية؛ ثانيًا، تفاعل رغوي لتطور الهيدروجين حيث يتفاعل Si-H مع Si-OH لتكوين روابط Si-O-Si ويطلق H₂. تنوى الهيدروجين وتتوسع داخل مصفوفة البوليمر، لتشكل في النهاية إما هياكل خلايا-مغلقة أو هياكل خلايا مفتوحة-. تتمركز الشبكة المترابطة- حول السلاسل الرئيسية Si–O–Si وروابط Si–C المتقاطعة-، مع إظهار روابط Si–O طاقة تصل إلى 452 كيلو جول/مول-أعلى بكثير من 347 كيلو جول/مول من روابط C–C في NBR-مما يضمن الثبات الحراري الاستثنائي لرغوة السيليكون (PMC, 2025; MDPI، 2024).
ومن حيث خصائص المواد، فإن الاختلافات بين المادتين تنعكس بشكل أساسي في المؤشرات الرئيسية مثل مقاومة درجات الحرارة، والمقاومة الكيميائية، والخواص الميكانيكية، والاستقرار البيئي. من منظور فيزيائي أساسي، تتمتع رغوة NBR بكثافة تبلغ 0.3–0.8 جم/سم مكعب، وصلابة Shore A تبلغ 20–70 درجة، وبنية خلايا مغلقة في الغالب- بأحجام مسام تتراوح من 50–300 ميكرومتر ومسامية 40–70%. في المقابل، يُظهر السيليكون الرغوي كثافة أقل (0.2-1.1 جم/سم مكعب)، وصلابة أكثر ليونة (الشاطئ A 1-50 درجة)، وأحجام مسام أكثر اتساقًا (20-100 ميكرومتر)، ومسامية أعلى (50-80%). تشير البيانات التجريبية إلى أن اتساق حجم المسام يفوق 40% من رغوة NBR (MDPI, 2024; PMC, 2025).
تعد المقاومة الحرارية واحدة من أهم الاختلافات الأساسية بين المادتين. تتميز رغوة NBR بنطاق درجة حرارة خدمة طويل الأمد- يتراوح من -30 درجة إلى +120 درجة، مع فقدان الوزن للحرارة بنسبة 5% عند 280 درجة تقريبًا. بعد التعتيق عند 150 درجة لمدة 72 ساعة، فإنه يظهر تصلبًا وانكماشًا بنسبة 10-15% وفقدان المرونة بما يتجاوز 50%. في المقابل، يمكن أن يتحمل السيليكون الرغوي درجات حرارة الاستخدام طويلة الأمد- والتي تتراوح من -60 درجة إلى +230 درجة ويتحمل التعرض قصير الأمد- إلى 280 درجة، مع فقدان الوزن الحراري بنسبة 5% عند حوالي 480 درجة. حتى بعد التعتيق عند 200 درجة لمدة 72 ساعة، يظل تشوه الضغط الدائم أقل من أو يساوي 30%، ويتجاوز الاحتفاظ بالمرونة 70% (بيانات من Solid Rocket Technology, 2019). يكمن السبب الأساسي لهذا الاختلاف في التباين في قوة الروابط الكيميائية: فالثبات العالي لروابط Si-O يمكّن السيليكون من مقاومة التحلل في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة.
فيما يتعلق بمقاومة درجات الحرارة، قامت إحدى الشركات الصينية بتطوير رغوة السيليكون التي يمكنها تحمل درجة حرارة 315 درجة لفترة قصيرة.
فيما يتعلق بالمقاومة الكيميائية، تُظهر رغوة NBR مقاومة رائعة للزيت، بينما يُظهر السيليكون الرغوي أداءً متميزًا ضد الأحماض والقلويات والأوزون والأشعة فوق البنفسجية. تظهر البيانات التجريبية من وايلي (2019) أنه بعد الغمر في زيت المحرك رقم 3 عند 100 درجة لمدة 72 ساعة، كان التغير في حجم رغوة NBR 2.1% فقط، مما يشير إلى تحمل ممتاز للزيوت المعدنية وزيوت المحركات ووقود الديزل، فضلاً عن المقاومة الجيدة للعطريات والإسترات؛ ومع ذلك، فإن أدائه ضد الأحماض والقلويات والماء متوسط. في المقابل، أظهر السيليكون الرغوي معدل توسع في الحجم يصل إلى 42.7% في ظل ظروف مماثلة، مما يظهر مقاومة ضعيفة للزيت ولكن تحمل استثنائي للأحماض والقلويات والماء والأوزون والأشعة فوق البنفسجية، مع عمر خدمة خارجي يصل إلى 20-30 عامًا دون تقادم. بالمقارنة، فإن عمر رغوة NBR في الهواء الطلق يبلغ من 3 إلى 5 سنوات فقط ويتطور إلى التشقق بعد شيخوخة الأوزون (50 جزء في المليون، 40 درجة، 72 ساعة)، في حين أن الشيخوخة فوق البنفسجية لمدة 300 ساعة تؤدي إلى التصلب والهشاشة ومسحوق السطح (البيانات مستشهد بها من مجلة جامعة ووهان، 2022).
من حيث الخواص الميكانيكية، تُظهر رغوة NBR قوة شد أعلى (0.8-2.5 ميجا باسكال)، وتشوه ضغط دائم (25%، 72 ساعة، 70 درجة) أقل من أو يساوي 25%، ومرونة معتدلة (50-60%). يُظهر السيليكون الرغوي قوة شد أقل قليلاً (0.5–0.8 ميجا باسكال) ولكن استطالة أعلى عند الكسر (أكبر من أو تساوي 300%) ومرونة فائقة (70-85%)، مع ثبات ميكانيكي أفضل بشكل ملحوظ في ظل -ظروف درجات الحرارة المرتفعة-يظل تشوه الضغط الدائم أقل من 30% عند 200 درجة (بيانات من مجلة جامعة ووهان، 2022). فيما يتعلق بمثبطات اللهب والسلامة، تتطلب رغوة NBR مثبطات اللهب لتحقيق مقاومة اللهب وخصائص الإطفاء الذاتي عند إزالتها من اللهب؛ فهو ينتج دخانًا كثيفًا أثناء الاحتراق ويطلق غازات سامة مثل CN⁻ وSO₂. في المقابل، يتميز السيليكون الرغوي بمقاومة جوهرية للهب، ويتوافق مع معايير UL94 V-0، وهو غير -قابل للاشتعال، وخالي من الدخان-، وغير- سام/عديم الرائحة، ويتوافق مع متطلبات درجة الغذاء (FDA 21 CFR 177.2600).
باختصار، تنبع الاختلافات بين رغاوي NBR والسيليكون الرغوي من بنياتهما الجزيئية المتميزة بشكل أساسي وآليات الرغوة/الربط المتقاطع-: تعتمد رغاوي NBR على سلسلة كربون-، وتحقق شكلها من خلال فلكنة الكبريت والتحلل الحراري، مما يوفر مقاومة قوية للزيت وتكلفة أقل، ولكن مع مقاومة محدودة لدرجة الحرارة والاستقرار البيئي؛ يتمركز السيليكون الرغوي على عمود فقري من السيليكون-من الأكسجين، حيث يحدث الارتباط المتقاطع-المحفز بواسطة البلاتين في وقت واحد مع تطور الهيدروجين أثناء الرغوة، مما يُظهر مقاومة استثنائية لدرجة الحرارة، ومقاومة التقادم، والسلامة، على الرغم من أنه يتمتع بمقاومة أقل للزيت وتكلفة أعلى. تحدد هذه الاختلافات المميزة بوضوح سيناريوهات التطبيق لكل مادة وتوفر أساسًا متينًا للاختيار الصناعي.
إذا لم تكن متأكدًا من استخدام رغوة NBR ورغوة السيليكون في الطقس، فيمكنك التعاقد معنا للحصول على ورقة البيانات وأحدث اتجاهات التطوير لورقة إسفنجة السيليكون.