Trong quá trình lưu hoá cao su luôn luôn có sự cạnh tranh giữa phản ứng khâu mạch và cắt mạch. Ở giai đoạn đầu khi nồng độ các tác nhân lưu hoá cũng như tâm hoạt động trên mạch cao su còn nhiều nên quá trình khâu mạch chiếm ưu thế. Ở giai đoạn sau thì nống độ tác nhân lưu hoá giảm cũng sự hiện diện của các sản phẩm phụ của quá trình lưu hoá nên quá trình cắt mạch chiếm ưu thế. Khi quá trinh khâu mạch chiếm ưu thế thì modun sẽ tăng, torque sẽ tăng.khi quá trình cắt mạch chiếm ưu thế thì ngược lại. Đối với các cao su bền nhiệt thì ảnh hưởng của quá trình cắt mạch ở giai đoạn sau không đáng kể trong khi quá trình khâu mạch gần cân bằng nên đường cong lưu hoá nằm ngang. Đối với cao sư không bền nhiệt như NR thì quá trình cắt mạch bởi nhiệt vẫn tiếp điển nên đường cong lưu hoá đi xuống. Đối với đa số cao su tổng hợp ở giai đoạn sau xảy ra đồng thời quá trình cắt mạch và lưu hoá các đoạn mạch ngắn đưa đến modun tăng, torque tăng. Torque tăng không có nghĩa là tính chất cao su lưu hoá tăng mà trong trương hợp này có thể giảm do mạch bị cắt ngắn. Đối với trường hợp này ta không thể xác định được torque max để tính thời gian lưu hoá. Thường theo kinh nghiệm thì torque mã sẽ lấy ở thời điểm mà torque tăng 1 kg-m trong thời gian 10 phút.
Hình 1: Đường cong lưu hóa đến cân bằng Đường cong bên trái đại diện cho những hợp chất cao su có thể đạt đến trạng thái lưu hóa cao nhất [mật độ kết mạng cao nhất] mà không có các phản ứng khâu mạng hóa học bổ sung nào xảy ra, điển hình là hỗn hợp cao su Silicone hoặc cao su Nitrile…
Hình 2: Lưu hóa đến momen xoắc cực đại có đảo chiều Đường cong ở giữa cho thấy một ví dụ về các hợp chất điển hình là các hợp chất của cao su thiên nhiên – Torqure sẽ giảm nếu nhiệt độ lưu hóa đã đủ cao. Đó là sự xuất hiện phản ứng cạnh tranh [phản ứng cắt mạch] với phản ứng khâu mạch trong đó phản ứng cắt mạch chiếm ưu thế hơn trong suốt quá trình phản ứng lưu hóa. Thông thường, nếu phép thử lưu hóa được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn thì sự giảm này sẽ ít hơn nhưng phép thử sẽ phải kéo dài hơn.
Hình 3: Lưu hóa không cân bằng trong momen xoắn cức đại Đường cong cho thấy một sự tăng liên tục về độ cứng và không bao giờ đạt được sự lưu hóa hoàn toàn. Điển hình một vài hợp chất EPDM sẽ có dạng lưu hóa như vậy. Tại một vài điểm trong phép thử lưu hóa, người thử nghiệm phải đưa ra quyết định về điểm dừng bởi nó sẽ không bao giờ đạt được sự lưu hóa hoàn toàn.
Cao su lưu hóa là quá trình thay đổi tính chất của cao su bằng cách sử dụng các chất hóa học hoặc phương pháp vật lý để cải thiện đặc tính của nó. Quá trình này thường bao gồm sự trộn hợp chất cao su với các chất lưu hóa và tiến hành quá trình gia nhiệt, trưng bày nhiệt độ, áp suất, hoặc xử lý bằng phương pháp khác để thay đổi cấu trúc phân tử và tính chất của cao su.
Mục đích chính của cao su lưu hóa là cải thiện các tính chất của cao su như độ bền, độ cứng, độ co giãn, độ bám dính, khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt, chống cháy, chống tia UV, khả năng chống hóa chất và các tính chất khác. Quá trình lưu hóa có thể được áp dụng cho nhiều loại cao su, bao gồm cao su tự nhiên và cao su tổng hợp. Chúng có những ưu điểm sau:
- Không gây kích ứng và tạo ra các hạt bụi/sợi bông làm ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng.
- Có khả năng chịu nhiệt cao và khả năng cách nhiệt rất tốt.
- Cũng có khả năng cách điện.
- Có thể hấp thụ tiếng ồn và chống rung hiệu quả.
- Không hấp thụ hơi nước, chống ẩm vượt trội.
- Không có mùi hôi.
- Kháng tia UV.
- Tuổi thọ lâu bền.
Ứng dụng của cao su lưu hóa là gì
Ứng dụng của cao su lưu hóa trong sản xuất lốp ô tô
Chính vì những ưu điểm trên, cao su lưu hóa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm cao su có tính chất đáp ứng yêu cầu cụ thể của ứng dụng, chẳng hạn như lốp xe, phụ tùng ô tô, ống dẫn, đồ gasket, đệm cách âm, sản phẩm y tế và nhiều ứng dụng khác.
Cao su lưu hóa được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau do khả năng cải thiện tính chất và hiệu suất của cao su. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của cao su lưu hóa:
- Ứng dụng lớn nhất là trong ngành công nghiệp ô tô, lốp ô tô và bộ phận treo, bộ phận đệm, bộ phận truyền động và bộ phận chịu va đập
- Còn có thể làm vật liệu cách nhiệt chống cháy do độ bền nhiệt và không cháy, không bắt lửa như ống dẫn, đồ gasket [miếng đệm]
- Làm Chất keo dán, các vật liệu phủ silicon, làm vật liệu cách điện, chống thấm
- Sản phẩm y tế: Cao su lưu hóa được sử dụng trong sản xuất sản phẩm y tế như bộ phận nối, bộ phận diện, bộ phận bơm, bộ phận dẫn truyền và các loại băng dính y tế
Quá trình lưu hóa cao su
Quá trình lưu hóa cao su theo công thức hóa học
Quá trình lưu hóa cao su là một quá trình phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại cao su, ứng dụng và yêu cầu cụ thể. Các công nghệ và phương pháp lưu hóa cao su liên tục được nghiên cứu và phát triển để cải thiện tính chất và hiệu suất của cao su trong các ứng dụng khác nhau.
Lưu hóa cao su là quá trình làm rắn chất đàn hồi của cao su bằng cách tạo ra các liên kết chéo giữa các phần của chuỗi polyme làm tăng độ cứng, độ bền và những đặc tính khác của cao su. Nó cũng có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt, chống hóa chất và kháng tia UV. Phương pháp lưu hóa phổ biến nhất ban đầu được sử dụng cho cao su tự nhiên bằng cách sử dụng lưu huỳnh. Tuy nhiên, hiện nay, cao su tổng hợp cũng được lưu hóa bằng các chất khác như peroxide hoặc hỗn hợp các chất lưu hóa để tạo ra các liên kết chéo.
Thử nghiệm các đặc trưng lưu hóa cao su tại Viện IMIT
Phương pháp lưu hóa cao su bằng lưu huỳnh
Phương pháp lưu hóa cao su bằng lưu huỳnh là phổ biến nhất và được sử dụng để làm rắn cao su tự nhiên và cao su Styren Butadien [SBR]. Lưu huỳnh được sử dụng để thay thế một số liên kết C-H trong chuỗi polyme bằng nguyên tử lưu huỳnh [S]. Số lượng nguyên tử lưu huỳnh trong liên kết chéo ảnh hưởng đáng kể đến tính chất vật lý của cao su lưu hóa.
Quá trình lưu hóa tạo ra các liên kết chéo giữa các phần của chuỗi polyme, làm tăng độ cứng và độ bền của cao su. Tuy nhiên, việc có quá nhiều liên kết chéo có thể làm giảm khả năng chịu nhiệt của cao su. Tấm cao su với nhiều liên kết ngắn có khả năng chịu lực tốt hơn, trong khi những liên kết chéo chứa nguyên tử lưu huỳnh mang lại tính động học tốt, giúp cao su mềm dẻo và không bị nứt bề mặt.
Lưu hóa bằng oxit kim loại
Quá trình lưu hóa cao su được tiến hành bằng cách sử dụng các oxit kim loại như MgO, ZnO hoặc Pb3O4 và được áp dụng cho việc lưu hóa cao su Neoprene và cao su polychloroprene [CR].
Khi liên kết chéo hình thành quá sớm do tác động nhiệt, chất xúc tiến lưu hóa cũng phải được điều chỉnh tùy thuộc vào loại cao su. Thông thường, việc sử dụng các chất xúc tiến có thể gặp khó khăn trong quá trình lưu hóa cao su CR.
Trong số đó, Ethylene Thiourea [ETU] được coi là chất xúc tiến quan trọng nhất nhưng cũng có tiềm ẩn nguy cơ độc hại. Vì vậy, trong ngành công nghiệp cao su ở châu Âu, đã tiến hành nghiên cứu để tìm ra các giải pháp an toàn và thay thế cho ETU.
Lưu hóa cao su silic
Đây là phương pháp sản xuất cao su silicone, với hai loại silicone lưu hóa nhiệt độ phòng được gọi là RTV-1 và RTV-2.
Đối với silicone RTV-1:
- Chúng đông cứng do tác động của độ ẩm không khí, chất xúc tác và acetoxysilan.
- Quá trình đông rắn bắt đầu từ bề mặt bên ngoài và lan tỏa dần đến phần trong.
- Silicone RTV-1 có đặc tính bám dính, đàn hồi và độ bền tốt.
- Độ cứng Shore có thể thay đổi trong khoảng từ 18 đến 60.
- Độ giãn dài khi đứt có thể nằm trong khoảng từ 150% đến 700%.
- Chúng có khả năng chống lão hóa vượt trội nhờ khả năng chống lại tia tử ngoại [UV] và điều kiện thời tiết.
Đối với silicone RTV-2:
- RTV-2 là một hỗn hợp gồm 2 thành phần, trở thành silicone RTV-2 hoàn chỉnh khi hai thành phần được trộn lẫn với nhau. Khi đó, chúng đông lại ở nhiệt độ phòng thành dạng rắn, gel hoặc bọt dẻo.
- RTV-2 vẫn duy trì tính linh hoạt từ −80 đến 250 °C [−112 đến 482 °F].
- Phân hủy xảy ra ở nhiệt độ trên 350 °C [662 °F], tạo thành cặn silica trơ, không cháy và không dễ cháy.
- Chúng có thể được sử dụng để cách điện do tính chất điện môi của chúng.
Tóm lại, silicone lưu hóa RTV-1 và RTV-2 có những đặc tính riêng biệt và có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả ứng dụng cách điện.
Opacontrol - Tổ chức Thử nghiệm & Chứng nhận cao su Uy tín
Thử nghiệm cao su tại Opacontrol
Đối với những vật liệu cao su, silicone hay vật liệu nhựa, Công Ty TNHH Chứng nhận và Kiểm định chất lượng Opacontrol [Opacontrol.com.vn]đều có năng lực làm thử nghiệm và chứng nhận. Chúng tôi với gần 10 năm kinh nghiệm đảm bảo cung cấp cho Quý Doanh nghiệp dịch vụ tốt nhất:
- Đội ngũ chuyên nghiệp: Đội ngũ kỹ thuật viên, thử nghiệm viên trình độ chuyên môn cao, có nhiều kinh nghiệm trong hoạt động thử nghiệm và chứng nhận vật liệu xây dựng;
- Tận tâm với khách hàng: Opacontrol có thể hỗ trợ và hướng dẫn doanh nghiệp đạt được chứng nhận theo các tiêu chuẩn sản phẩm bằng năng lực của tổ chức chứng nhận nhiều năm kinh nghiệm và đầy đủ năng lực pháp lý.
- Tiết kiệm: Thủ tục và chi phí rõ ràng, hợp lý đáp ứng toàn diện mọi yêu cầu của khách hàng, đem đến giá trị thực cho các doanh nghiệp hợp tác.
Dưới đây là một số chỉ tiêu đối với các sản phẩm này:
Tên chỉ tiêu thí nghiệmTiêu chuẩn kỹ thuậtXác định kích thước, dung sai kích thướcTCVN 5820:1994, ISO 3302-1Độ bền kéo, độ dãn dài khi đứt, modul đàn hồi, độ mỏiTCVN 4509:2020, TCVN 9407:2014, TCVN 5820:1994, ASTM D 412-16, ASTM D 638-14, JIS K 6251; ISO 37:2017, ASTM D882, TCVN 10266:2014, ISO 6943
Độ cứng, mức tăng độ cứng
TCVN 1595-1:2013 [ISO 7619-1:2010], ASTM D2240-15, ISO 868:2003, ISO 2439, TCVN 9810:2013 [ISO 48:2010], ISO 3387
Chất liệu cao su lưu hóa là gì?
Cao su lưu hóa [cao su bảo ôn lạnh] là một dạng cao su đặc biệt, cao su lưu hóa được biết đến như một vật liệu bảo ôn cách nhiệt các đường ống nóng lạnh với đường kính phi tiêu chuẩn. Ngoài ra cao su lưu hóa còn được dùng cách âm cho phòng hát, rạp chiếu phim có yêu cầu kỹ thuật cao…nullLưu hóa – Wikipedia tiếng Việtvi.wikipedia.org › wiki › Lưu_hóanull
Cao su lưu hóa có tính chất gì?
Cao su lưu hóa với những đặc tính như khả năng chịu nhiệt cao [-60oC đến +200oC], chống lão hoá, kháng ozone, cách nhiệt, chịu dầu nhiên liệu, kháng lubes, không có mùi, chịu nén cao hơn cho cả lực tĩnh và động nên được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cách nhiệt và cách âm.nullĐặc điểm của cao su lưu hóa - Cách âm cách nhiệt AKcachamcachnhietak.com › dac-diem-cua-cao-su-luu-hoanull
Tại sao phải lưu hóa cao su thiên nhiên?
Quá trình lưu hóa giúp tăng cường cấu trúc phân tử của cao su, làm cho nó có thể chịu được nhiệt độ cao hơn mà không bị biến dạng hoặc suy giảm tính chất. Vật liệu này cũng có khả năng cách nhiệt tốt. Cấu trúc phân tử được cải thiện qua quá trình lưu hóa giúp giữ lại nhiệt độ và ngăn chặn sự truyền nhiệt hiệu quả.nullCao su lưu hóa là gì? Cấu tạo và ứng dụng - TCBMtcbm.vn › TIN TỨCnull
Phản ứng lưu hóa cao su là gì?
Sự lưu hóa cao su được định nghĩa như sau: Là phản ứng giữa cao su và lưu huỳnh, để biến đổi cao su sống từ trạng thái có tính dẻo ưu việt trở thành trạng thái đàn hồi ưu việt bền hơn. Qua định nghĩa trên, ta liên tưởng tính đàn hồi có được là nhờ vào sự lưu hóa.nullSự lưu hóa cao su được định nghĩa như sau - Kymdanwww.kymdan.com › attachment › chuong11 › chuong11null