Ảnh hưởng của quá trình lưu hóa đến cấu trúc và tính chất của cao su

Ảnh hưởng của quá trình lưu hóa đến cấu trúc và tính chất của cao su:

Lưu hóa là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất các sản phẩm cao su, là quá trình chuyển đổi từ cấu trúc tuyến tính sang cấu trúc thân, mang lại những thay đổi toàn diện bao gồm tính chất cơ lý, khả năng chịu nhiệt độ, khả năng kháng dung môi và khả năng chống ăn mòn, nâng cao giá trị và ứng dụng phạm vi của sản phẩm.

Cấu trúc và tính chất của cao su trải qua những thay đổi đáng kể trước và sau khi lưu hóa.Các phân tử cao su trước khi lưu hóa có cấu trúc tuyến tính với lực van der Waals tác dụng giữa chúng, thể hiện độ dẻo và độ giãn dài cũng như độ hòa tan tốt.Trong quá trình lưu hóa, các phân tử được kích hoạt và trải qua các phản ứng liên kết ngang hóa học, tạo thành cấu trúc mạng nơi các phân tử được liên kết bằng liên kết hóa học.

Cấu trúc và tính chất của cao su lưu hóa chủ yếu bao gồm:

Cấu trúc: liên kết hóa học, vị trí liên kết ngang, mức độ liên kết ngang và liên kết ngang

Hiệu suất: Tính chất cơ học (độ giãn dài không đổi, độ cứng, độ bền kéo, độ giãn dài, độ đàn hồi), tính chất vật lý, độ ổn định hóa học sau lưu hóa

Quá trình lưu hóa có thể làm thay đổi đáng kể tính chất của cao su.Lấy cao su tự nhiên làm ví dụ, khi mức độ lưu hóa tăng lên:

Thay đổi tính chất cơ học: tăng độ đàn hồi, độ bền kéo, độ bền kéo, độ bền xé và độ cứng, độ giãn dài giảm, biến dạng vĩnh viễn do nén và sinh nhiệt mỏi

Thay đổi tính chất vật lý: Độ thoáng khí và độ thấm nước giảm, không thể hòa tan, chỉ có thể trương nở, khả năng chịu nhiệt được cải thiện, độ ổn định hóa học được cải thiện, phản ứng liên kết ngang loại bỏ các nhóm hoặc nguyên tử có hoạt tính cao, khiến phản ứng lão hóa khó thực hiện.Cấu trúc mạng cản trở sự khuếch tán của các phân tử thấp, khiến các gốc tự do cao su khó khuếch tán.

Các điều kiện lưu hóa, bao gồm áp suất, nhiệt độ và thời gian, là những yếu tố chính quyết định kết quả lưu hóa.Áp suất lưu hóa có tác động quan trọng trong việc ngăn chặn sự hình thành bong bóng trong vật liệu cao su, cải thiện độ nén của vật liệu cao su và làm đầy khuôn bằng vật liệu cao su.Nó cũng có thể cải thiện độ bám dính giữa các lớp khác nhau (lớp cao su và lớp vải hoặc lớp kim loại, lớp vải và lớp vải) trong sản phẩm và cải thiện các tính chất vật lý của cao su lưu hóa (chẳng hạn như khả năng chống uốn).

Nhiệt độ lưu hóa là điều kiện cơ bản của phản ứng lưu hóa, có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ lưu hóa, chất lượng sản phẩm và lợi ích kinh tế của doanh nghiệp.Tăng nhiệt độ lưu hóa có thể đẩy nhanh tốc độ lưu hóa và nâng cao hiệu quả sản xuất, nhưng nhiệt độ lưu hóa quá cao có thể dẫn đến các vấn đề như đứt chuỗi phân tử cao su, đảo ngược lưu hóa, giảm tính chất cơ học của vật liệu cao su và giảm độ bền của hàng dệt.Nó cũng có thể rút ngắn thời gian cháy của vật liệu cao su, gây ra sự thiếu hụt cao su cục bộ và quá trình lưu hóa sản phẩm không đồng đều.Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ lưu hóa cần xem xét toàn diện các yếu tố như loại cao su, hệ thống lưu hóa và cấu trúc sản phẩm.

Xác định các điều kiện lưu hóa - bao gồm áp suất, nhiệt độ và thời gian - là một quá trình phức tạp đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố.

Áp suất lưu hóa: Việc lựa chọn áp suất lưu hóa chủ yếu phụ thuộc vào thiết kế và yêu cầu của sản phẩm cao su.Nhìn chung, việc lựa chọn áp suất chủ yếu được xác định bởi hình dạng, kích thước và độ phức tạp của sản phẩm cao su.Áp suất càng lớn thì tính lưu động của cao su càng tốt, có thể lấp đầy khuôn tốt hơn.Đồng thời, áp suất cao có thể ngăn chặn hiệu quả việc tạo ra bong bóng và cải thiện độ nén của sản phẩm.Tuy nhiên, áp suất quá cao có thể khiến vật liệu cao su chảy quá mức, gây biến dạng hình dạng của sản phẩm.

Nhiệt độ lưu hóa: Nhiệt độ lưu hóa ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và chất lượng của phản ứng lưu hóa.Nhiệt độ càng cao, phản ứng lưu hóa càng nhanh nhưng có thể gây đứt gãy chuỗi phân tử cao su, ảnh hưởng đến tính chất vật lý của sản phẩm.Nhiệt độ lưu hóa thích hợp có thể đảm bảo tốc độ lưu hóa tốt mà không gây hư hỏng nhiệt đáng kể cho vật liệu cao su.

Thời gian lưu hóa: Thời gian lưu hóa liên quan trực tiếp đến nhiệt độ lưu hóa.Nhiệt độ cao hơn có thể yêu cầu thời gian lưu hóa ngắn hơn và ngược lại.Nói chung, việc lựa chọn thời gian lưu hóa cần xem xét loại vật liệu cao su, nhiệt độ lưu hóa và độ dày của sản phẩm.Thời gian lưu hóa tối ưu được xác định thông qua các thí nghiệm có thể đảm bảo rằng vật liệu cao su đạt được các tính chất cơ học và khả năng chống lão hóa tối ưu.

Nhìn chung, xác định điều kiện lưu hóa là một quá trình đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố khác nhau như loại vật liệu cao su, hình dạng sản phẩm, thiết bị lưu hóa, v.v. Trong thực tế sản xuất, thường phải tiến hành nhiều thí nghiệm và dần dần tối ưu hóa các điều kiện lưu hóa để sản phẩm có hiệu quả tốt nhất.