Chương 3: Hệ lưu hóa

Lưu hóa cao su là sự biến đổi cao su sống có xu hướng duy trì tính đàn hồi vừa làm giảm tính dẻo của nó. • Ngày nay, lưu huỳnh vẫn là chất sử dụng phổ cập trong các qui trình chế biến nên ta nhất trí vẫn dùng từ “lưu hóa” và những chất gây ra biến đổi này là “chất lưu hóa”. • Khi dùng chất khác lưu huỳnh ta thêm tên của nó, chẳng hạn trường hợp selenium ta gọi là chất lưu hóa Se hay lưu hóa cao su với selenium....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 3: Hệ lưu hóa1 3.1 Chất lưu hóa3.1.1 Khái niệm• Lưu hóa cao su là sự biến đổi cao su sống có xu hướngduy trì tính đàn hồi vừa làm giảm tính dẻo của nó.• Ngày nay, lưu huỳnh vẫn là chất sử dụng phổ cập trongcác qui trình chế biến nên ta nhất trí vẫn dùng từ “lưuhóa” và những chất gây ra biến đổi này là “chất lưu hóa”.• Khi dùng chất khác lưu huỳnh ta thêm tên của nó, chẳnghạn trường hợp selenium ta gọi là chất lưu hóa Se haylưu hóa cao su với selenium.• Lưu huỳnh (Goodyear, 1839, Hancock 1842), sulfur chloride(S2Cl2) (Parkes 1846), pentasulfur antimon (Burke, 1847). 2 3.1.1 Lưu huỳnh• Lưu hoàng, diêm sanh, diêm sinh, soufre, sulfur.• Trên thị trường có 4 thể chính: Lưu huỳnh thỏi, lưuhuỳnh thăng hoa, lưu huỳnh thăng hoa rửa lại, lưu huỳnhkết tủa. Lưu huỳnh kết tủa• Dạng bột mịn, màu vàng cực nhạt gần như trắng, khôngmùi, không vị, vô định hình. Tan hoàn toàn trong carbondisulfide.• Qui trình chế tạo phức tạp. Rất thích hợp sử dụng trongcông nghiệp chế biến cao su tinh khiết, nhất là sản phẩmcao su dùng trong các ngành dược phẩm, thực phẩm. 3 Lưu huỳnh thăng hoa rửa lại• Lưu huỳnh thăng hoa được xử lý với ammoniac loãngđể khử acid sulfuric và sulfide arsenic. Rửa tiếp vớinước qua rây lược, khử kiềm, sấy khô ở nhiệt độ thấp.• Dạng bột mịn màu vàng nhạt, khô, không mùi, không vị, cóphản ứng trung tính. Thích hợp sử dụng cho chế biến sảnphẩm cao su và latex (mủ cao su nước). 4 Lưu huỳnh thăng hoa• Bột mịn, không màu, không mùi, không vị, có cấu tạo là hỗnhợp gồm một ít lưu huỳnh tinh thể và phần lớn là lưuhuỳnh vô định hình. Tan ít trong carbon disulfide, nung nóngkéo dài ở 1000C mới tan nhiều trong dung môi này.• Có thể phân biệt loại này qua sự phai màu và vón cục khicho lâu vào nước sôi. Nó thường chứa lượng nhỏ acidsulfuric và ẩm độ. Thường được sử dụng cho chế biếnsản phẩm cao su với điều kiện hàm lượng H2SO4 khôngquá 0,2%. 5 Lưu huỳnh thỏi• Dạng thỏi cứng dòn, màu vàng lóng lánh, có cấu trúc tinhthể, vỡ bể khi nén ép, hầu như tan hoàn toàn trong carbondisulfide. Loại này còn chứa nhiều tạp chất. Không dùng chocông nghiệp cao su. 63.1.2 Công dụng• Lưu huỳnh được sử dụng là chất lưu hóa cho cao su vàlatex thiên nhiên, tổng hợp, ngoại trừ một số loại cao sukhông có nối đôi trong mạch (cao su chloroprene, silicone).• Có tác dụng lưu hóa qua sự thành lập cầu nối giữa cácphân tử hydrocarbon cao su.• Để sự lưu hóa xảy ra nhanh, cần phải sử dụng các chấtphụ trợ lưu hóa, quan trọng nhất là chất xúc tiến. Tùy theobản chất, lượng dùng của chất này, sự lưu hóa có thểthực hiện ở nhiều nhiệt độ và thời gian khác nhau, từ sựtự lưu hóa ở nhiệt độ bình thường cho tới nhiệt độ1600C. 7• Thông thường nhất là từ 1200C đến 1600C, trên độ nóngchảy của lưu huỳnh, với điều kiện không dùng chất xúctiến lưu hóa cực nhanh.• Trong qui trình cán luyện hỗn hợp cao su, hợp lý nhất làphải làm sao cho lưu huỳnh phân tán tốt trong cao su vìđây là chất chủ yếu và chỉ sử dụng lượng nhỏ. Do đóvấn đề nhồi cán lưu huỳnh trước hay sau trong qui trìnhcán luyện cần phải đặt ra, nhưng bất kỳ trước hay saucùng phải luôn luôn bảo đảm sự phân tán của nó đượctốt. 8• Hiện tượng “nổi mốc” màu trắng hoặc tinh thể óng ánhmàu vàng còn gọi là hiện tượng phát phấn ở mặt ngoàisản phẩm. Nguyên nhân là có lượng lưu huỳnh tự do còntồn tại ở sản phẩm đã lưu hóa (chưa hóa hợp hết), dichuyển kết tinh ra mặt ngoài, chủ yếu là do sử dụnglượng lưu huỳnh cao, hoặc gia nhiệt chưa đủ thời gianvà nhiệt độ qui định, hoặc do tốc độ hóa hợp với cao suchậm hoặc do sự làm nguội hỗn hợp cao su đang ở nhiệtđộ nóng chảy của lưu huỳnh. 9• Hiện tượng lão hóa làm phân hủy phân tử cao su khi gianhiệt, lưu hóa kéo dài nhất là sử dụng lượng lưu huỳnhquá cao.• Hiện tượng hậu lưu hóa: lưu huỳnh tự do còn tồn tại cóxu hướng tự hóa hợp dần dần với cao su gây biến đổicác tính chất ban đầu đạt được của sản phẩm. 10 Lượng Dùng• Cao su lưu hóa mềm: 0,5 - 3% đối với trọng lượng caosu và có sử dụng chất gia tốc lưu hóa. Có thể sử dụng lêntới 10% để sản phẩm cứng lên, nhưng thận trọng do cácphản ứng phụ dễ xảy ra.• Cao su lưu hóa bán cứng: 10 - 25% đối với trọng lượngcao su, có chất xúc tiến lưu hóa. Ít khi dùng tới lượng lưuhuỳnh này bởi chất lượng sản phẩm kém.• Cao su cứng ebonite: từ 25 - 60%, thận trọng dễ gây lưuhóa sớm. 11 3.1.2 Selenium• Selenium xám: selenium đỏ xử lý rửa với acid chlorinehydride và nước, kết tinh. Sử dụng trong tiến trình lưuhóa cao su.• Selenium đỏ: có được từ dung dịch acid selenic với cácmuối kim loại khác (chiết rút từ quặng Zorgite) xử lý quamột luồng khí SO2. Loại này không sử dụng cho chế biếnsản phẩm cao su.• Chất lưu hóa cho cao su và latex thiên nhiên. Có tác dụngpolymer hóa, thành lập cầu nối giữa các phân tửhydrocarbon cao su, nhưng khả năng kém hơn lưu huỳnh. 12• Rất hiếm khi sử dụng duy nhất mà thường phối hợpvới các chất khác.• Phối hợp với lưu huỳnh, sản phẩm cao su có tính đànhồi, độ tưng cao, nhiệt trễ thấp. Còn được biết là tăngsức chịu ma sát, lực kéo đứt.• Phối hợp với disulfur tetramethylthiuram (DTMT hayTMTD) hay disulfur tetraethyl thiuram (DTET), sản phẩm caosu lưu hóa có tính chịu nhiệt lão hóa rất tốt.• Lượng ...