Các loại cao su tổng hợp

Hình: Cao su tổng hợp

1.Cao su Polybutadien (BR)
1.1Tính chất cơ lý
          BR khó sơ luyện, khó định hình, khó đùn so với cao su SBR. 
          Khi tăng nhiệt độ lên quá 100oF, BR trở nên khô nhám không bám trục cán, kém dính và võng xuống do đó khó cán luyện. 
          Có khả năng ngậm chất độn rất cao mà không giảm tính năng cơ lý của thành phẩm.
          Cao su BR phối hợp với các loại cao su khác để tăng tính kháng mỏi mệt, kháng mòn, kháng nứt.
          Với mức chất độn bằng nhau, sản phẩm BR cho sức kháng xé, sức kháng hút nước và độ kháng mòn thấp hơn cao su thiên nhiên và cao su SBR.
          Vì tính thấm khí cao nên điện trở và tính kháng điện của BR gần giống cao su thiên nhiên. Ở nhiệt độ thấp, độ nẩy của BR không thay đổi nhiều do đó BR được kết hợp với các loại cao su khác để cải thiện tính năng này cho hỗn hợp.
          Cao su BR dùng trong băng tải phối hợp với cao su thiên nhiên để cải thiện tính cắt, tính xé rách, tính kháng
mòn, kháng nhiệt tốt và tính kháng uốn khúc dập nứt tốt. 

1.2.Ứng dụng
          Sử dụng làm cao su mặt lốp xe khi trộn với các cao su khác để cải thiện tính kháng mòn và chống nứt.
          Trong vải mành thân lốp và hỗn hợp hông lốp để cải thiện tính kháng nhiệt.
          Sức bám mặt đường ẩm ướt của hỗn hợp BR/cao su thiên nhiên hoặc BR/SBR tốt hơn so với hỗn hợp chỉ dùng BR. 

2.Cao su Styrene Butadiene (SBR) 

2.1Tính chất cơ lý

          Tính kháng nứt thấp nhất là ở nhiệt độ cao. Ở 100oC 

sẽ mất đi 60% tính kháng nứt. 

          Tính chịu nhiệt thấp, ở 94độC cao su lưu hoá mất đi 2/3 cường lực và 30% tỷ lệ dãn dài. .

          Độ loang vết nứt lớn. 

          Lượng tiêu hao năng lượng trong sơ luyện, hỗn luyện lớn. Nếu sơ luyện lâu dài độ dẻo giảm. 

          Độ dẻo thấp nên khó điền đầy khuôn, có thể tăng độ dẻo bằng dầu naphthalene, nhựa thông... 

          Nhiệt nội sinh lớn so với cao su thiên nhiên gây tổn thất lớn đối với sản phẩm bị uốn ép nhiều lần. 

          NBR không có chất độn, cường lực kéo đứt rất thấp, không đáp ứng yêu cầu sử dụng do đó khi sử dụng cần phải có một lượng chất độn gia cường lớn đặc biệt là than đen. 

          Tốc độ lưu hóa SBR chậm hơn so với cao su thiên nhiên. 

2.2.Ứng dụng 

          Sử dụng SBR kinh tế nhất là cao su mặt lốp xe du lịch. Thí nghiệm cho thấy cao su mặt lốp xe du lịch làm

bằng cao su SBR độn gia cường bằng than HAF khả năng kháng mòn có thể bằng hoặc hơn mặt lốp xe du lịch làm bằng cao su thiên nhiên gia cường bằng than EPC. 

          Cao su SBR có thể thêm vào để làm keo lót lốp xe, tỷ lệ thêm vào là 30-50% SBR và 70-75% cao su thiên nhiên. 

          Vì tình trạng thiếu trầm trọng cao su thiên nhiên, vì nhu cầu chiến tranh thế giới lần thứ hai, vì nhu cầu tiêu thụ cao su trên thế giới ngày càng tăng, nền công nghiệp dầu mỏ phát triển mạnh số lượng phụ phẩm phải được giải quyết nên cao su tổng hợp có cơ hội phát triển, trong đó sản lượng cao su SBR chiếm phần quan trọng.

3. Cao su Butyl (IIR) 

3.1Tính chất cơ lý

          Iso Butylene tạo cho cao su Butyl một độ kín khí rất cao do đó được dùng rất nhiều để làm xăm xe. Độ kín khí của cao su Butyl tốt hơn 8 lần độ kín khí của cao su thiên nhiên. 

           Cao su Butyl lưu hoá với hệ thống lưu huỳnh về chất xúc tiến khuynh hướng biến mềm nếu thường xuyên tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ 300– 400oF.

          Nếu dùng hệ thống lưu hoá bằng resin để làm cho sản phẩm kết mạng kháng nhiệt rất tốt, khám phá này được áp

dụng săm lốp lưu hoá lốp xe. 

          Cao su Butyl độ kháng bão hoà rất thấp, kháng Ozone tốt nhất cùng với hệ thống chất lưu hoá phù hợp để kháng

Ozone, kháng nhiệt, kháng thời tiết tối đa, sử dụng làm bọc cáp điện, tấm lợp nhà, tấm trải phòng tắm. 

          Tính nhớt dẻo (Viscoclastic) của cao su Butyl phản ảnh cấu trúc của dây Polysicobo Tylene với hai dãy Methyl ở hai bên có tác dụng giảm chấn, giảm biến dạng. Tính chất này được áp dụng để sản xuất các loại đệm chống rung trong kỹ nghệ ô tô. 

          Cao su Butyl chống ẩm rất tốt. Dùng để sản xuất các vật liệu cách điện. Thành phần Olefine không bão hoà thấp dẫn đến tính kháng Acid cao. 

          Sản phẩm cao su không có chất độn mặc dầu cường lực kéo đứt rất cao nhưng tính chống nứt thấp do đó phải thêm

chất độn (có thể đến 100% so với trọng lượng cao su )để cải thiện tính này đồng thời gia tăng cường lực định dãn, tăng tính chống mòn. 

          Phương diện công nghệ, cao su Butyl khó hỗn luyện và tiêu hao năng lượng. Để giảm bớt tiêu hao năng lượng có thể thêm chất hóa dẻo Trichloro diphenyl ether, Phenyl, Methyl ether, Chloro dipheny, Ethyl diphenyl ether. Các loại này làm tăng tính đàn tính của mẻ luyện làm cho hỗn hợp để cán tráng, ép xuất. Lưu ý là không dùng các chất làm mềm chưa bão hoà ví dụ như nhựa thông v.v… sẽ làm chậm tốc độ lưu hoá. 

3.2.Ứng dụng 

          Sản lượng và lượng tiêu thụ cao su Butyl đứng hàng thứ ba trong các loại cao su tổng hợp (sau SBR và BR ).Việc áp dụng rất đa dạng nhưng số lượng sử dụng lớn nhất là làm săm ô tô. 

          Để sản xuất chịu nhiệt như săm lưu hoá lốp, tấm lợp, bao cáp điện, thảm lót phòng tắm có thể chịu được nước

thường xuyên. 

          Dùng cao su này để làm các nệm hơi, nệm giảm xóc, các đệm thành cửa kiếng, ô tô v.v… và với tính kháng Acid

loãng, kháng dầu thực vật người ta sản xuất các dụng cụ thường xuyên tiếp cận với các loại hoá chất này. 

4.Cao su Silicone (Siloxane) 

4.1.Tính chất cơ lý

          Khoảng nhiệt độ sử dụng khá rộng– 150oF – 600oF, tuy rằng có những tính chất cơ lý thua những loại cao su tổng hợp khác nhưng khả năng sử dụng ở nhiệt độ khá cao 400oF từ 2 – 5 năm, 5 – 10 năm ở 300oF,ở 250oF trong thời gian 10 – 20 năm. 

          Khả năng kháng biến dạng nén của Silicone rất cao. Cao su silicone được sử dụng bọc đường dây điện nhờ những tính chất ưu việt của nó: tính kháng cháy ngay cả khi tiếp xúc với ngọn lửa, bị cháy thành than nhưng không dẫn điện, kháng ôzôn tốt, chịu được khí hậu mưa nắng, lạnh…sau 15 năm mà tính chất của nó không bị suy giảm, ngoài ra còn chịu được nhiều hóa chất tác dụng. 

          Silicone không mùi, không độc, không bị ăn mòn,độ trương nở trong họ thơm thấp, silicone được lưu hóa bằng perôxyd. 

4.2.Ứng dụng

          Kỹ nghệ không gian: Các đệm kín thiết bị, đệm cửa. Ống dẫn khí nóng. Các màng điều hoà áp suất Oxy và không khí. Ống khởi động máy phản lực. Đệm tròn dùng cho chất lỏng bôi trơn và hệ thống thuỷ lực. Bọc dây điện cho máy bay và tên lửa. Bao cách điện và cách nhiệt cho tên lửa. 

          Kỹ nghệ ôtô: Áo nền đánh lửa. Bao cấp dày đánh lửa. Đệm truyền lực. Ống dẫn chịu nhiệt. 

          Dụng cụ gia đình: Cửa lò,đệm máy giặt và sấy. Đệm vật cách điện cho bàn ủi, chảo rán, phin cà phê v.v… 

          Kỹ nghệ điện:Ống cao su, bình điện,dung dịch tẩm bọc dày điện. Băng cách điện có và không có vải. Đệm đèn hình máy truyền hình. Lớp bọc kiếng. Dây cấp năng lượng hạt nhân. 

          Kỹ nghệ xây dựng: Các đệm,các lớp phủ (tường, mái, kệ) chống tác động môi trường. 

          Các áp dụng khác: Trục cao su. Cao su xếp. Dụng cụ y tế. Nút chai thuốc. Ống truyền dịch v.v… 

5.Cao Su Acrylonitryle Butadiene (NBR) 

5.1.Tính chất cơ lý 

          Trọng lượng của hai monome này gần bằng nhau cho nên khi gọi tỉ số phối hợp thì có thể hiểu vừa là tỉ số phân tử vừa là tỉ số khối lượng. 

          Nếu hàm lượng nitrile cao thì khả năng CS làm việc chịu được môi trường xăng dầu, dầu họ thơm, dầu thực

vật, chất béo. Nói chung là trong môi trường những chất không phân cực. 

          Hàm lượng trung bình và thấp thì được sử dụng ở nhiệt độ thường là một sản phẩm mềm dẻo hơn là sản phẩm chống dầu. 

          Kháng mỏi mệt tốt, kháng biến dạng nén tốt. Kháng mòn tốt và tính không thấm khí còn tốt hơn cao su butyl nếu có hàm lượng acrylonitrile cao. 

          Cao su Nitrile dính tốt với kim loại nhất là trên bề mặt kim loại đã tẩy sạch có phết một dung dịch 15% CS chloroprene trong dung môi toluene. 

          Tính kháng lão hóa của cao su nitrile tương đối cao : 90oC có thể sử dụng liên tục, 120 oC trong 40 ngày, 150oC trong 3 ngày. Kháng mệt mỏi tương đối tốt, kháng biến dạng nén tốt, kháng mòn tốt, kháng thẩm khí tốt, nên được sử dụng tương đối nhiều trong công nghệ trục in ( những trục tiếp xúc với dung môi

không phân cực ). 

          Cao su butadien acrylonitrile hàm lượng nitrile cao được sử dụng để sản xuất các sản phẩm trực tiếp tiếp xúc với xăng

dầu, dung môi, dầu họ thơm. 

5.2.Ứng dụng :Cao su nitrile chủ yếu để làm các sản phẩm chịu dầu ở nhiệt độ cao, trong kỹ nghệ dầu mỏ, ô tô, máy bay, tàu biển, xe quân sự và máy móc. 

6.Cao Su Chlorobutyl 

6.1Tính chất cơ lý 

          Vì tính chất của cao su chlorobutyl giống với cao su butyl do đó tính năng sử dụng loại cao su này giống tính năng sử dụng của cao su butyl. Các tính năng chung như sau: 

- Tính thấm khí, thấm ẩm thấp.

- Tính biến dạng trễ cao (chống sốc, chống rung). 

- Kháng oxi, kháng ozon tốt. 

- Chống mệt mỏi tốt. 

- Kháng hoá chất tốt.

          Cao su chlorobutyl kháng nhiệt cao hơn là cao su butyl lưu hoá bằng hệ thống lưu huỳnh. Sản phẩm chlorobutyl không bị biến dạng mềm khi kéo dài thời gian tiếp xúc với nhiệ tở nhiệt độ 193oC cao su chlorobutyl có thể chịu đựng đựơc, trong lúc các loại cao su khác bị phân huỷ hay biến mềm. Cao su chlorobutyl ít bị mệt mỏi khi kéo căng hơn cao su butyl.

6.2.Ứng dụng 

          Làm lớp lót trong của lốp không săm, kết hợp các tính chất ít thấm khí, chịu nhiệt cao, kháng uốn dập (ít nứt), lưu hoá nhanh . 

          Làm hông lốp xe, cao su chlorobutyl giúp làm đẹp ngoại quan, chắc chắn, chống được ảnh hưởng của khí hậu và ánh nắng, hơn nữa giá tương đối thấp. 

          Làm săm xe tải chống nhiệt: Chlorobutyl chống được sự biến miềm độ nhiệt nhưng vẫn giữ được tính thấm khí, ít đápứng yêu cầu vận tốc cao, chở nặng và chịu nhiệt độ đến 140 –150oC. 

          Làm sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm khi lưu hoá với ZnO và Acid Stearic, sản xuất ống (hơi nước, ô tô) đệm nắp băng tải, keo dán săm lưu hoá lốp, lớp phủ trong các bể chứa. Đệm chăn máy xe tải,máy bay, đệm đường sắt, cầu, nút đậy dược phẩm và các chi tiết khác. 

CHẤT ĐỘN

1. Mục tiêu sử dụng 

          Chất độn tăng cường lực cao su là chất pha trộn vào cao su với một lượng lớn giúp cho hỗn hợp cao su lưu hóa tăng cường được các tính chất cơ học. 

          Chất độn trơ là chất pha trộn vào cao su (với lượng lớn) để hạ giá thành hỗn hợp cao su lưu hóa không làm tăng các tính chất cơ học. 

          Chất độn pha loãng là chất có tính tương hợp với cao su, pha trộn vào (lượng lớn) để hạ giá thành, vừa có tác dụng lên một số tính chất đặc biệt. 

2. Phân Loại 

          Chất độn vô cơ: set kaolin (bột đất ), CaCO3, khói carbonđen v.v... 

          Chất độn hữu cơ: bột gỗ, lignine, bột cao su tái sinh, bột cao su đã lưu hóa v.v... Phân biệ̣t tác dụng chất độn tăng cường cơ lý cho cao su: khói carbon đen, silica đặc biệt, bột lignin cực mịn, v.v.. 

          Chất độn trơ: CaCO3 thô, bột đất thô v.v... 

          Chất độn pha loãng: cao su tái sinh, cao su đã lưu hóa... 

3. Các yếu tố ảnh hường khả năng gia cường 

          Độ mịn cao thì khả năng gia cường càng cao (đường kích hạt, kích thước

hạt), thông thường phải kiểm tra qua rây. 

          Phân tán tốt trong cao su, khả năng phân tán rất khó kiểm tra bằng mắt thường, tránh hiện tượng kế́t tụ. 

          Ngược lại, các chất không đạt hai yêu cầu như trên sẽ là nhóm chất độn trơ. 

          pH sẽ ảnh hưởng đến tốc độ lưu hóa hoặc ảnh hưởng đến khả năng tác dụng của chất xúc tiế́n. 

          Khả năng hấp phụ chất độn của mỗi loại cao su khác nhau: ảnh hưởng lượng dùng, thành phần công thức. 

          Hàm lượng tạp chất: Fe, Cadium, chỉ ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm sau lưu hóa. Đồng và mangan ảnh hưởng đến sự lão hóa cao su. 

          Độ ẩm ảnh hưởng đến khả năng phân tán, tạo bóng khí, tốc độ lưu hóa. 

          Hàm lượng chất độn sẽ ảnh hưởng đến tính chất cao su chưa lưu hóa và sau khi lưu hóa. 

HỆ LƯUHÓA

1. Chất lưu hóa 

1.1. Khái niệm 

          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. 

          Lưu huỳnh (Goodyear, 1839, Hancock 1842), sulfur chloride (S2Cl2) (Parkes1846), pentasulfur antimon (Burke, 1847). 

2. Chất xúc tiến 

2.1. Khái niệm 

          Chất gia tốc lưu hóa, còn gọi là chất xúc tiến, là chất hữu cơ có tác dụng tăng tốc độ lưu hóa cao su. Được sử dụng với một lượng nhỏ, có khả năng làm giảm thời gian hay hạ nhiệt độ gia nhiệt, giảm tỷ lệ sử dụng chất lưu hóa và cải thiện chất lượng sản phẩm. 

2.2. Phân loại 

•Theo pH: baz, trung tính, acid. 

•Theo tốc độ lưu hóa: 

-Gia tốc lưu hóa chậm. 

-Gia tốc lưu hóa trung bình. 

-Gia tốc lưu hóa nhanh. 

-Gia tốc lưu hóa bán cực nhanh. 

-Gia tốc lưu hóa cực nhanh. 

          Theo nhóm hóa học: Amine, Amino – alcol, Aldehyde – amine Thiourea và urea, dùng phổ biến như: Guanidine, Thiazole và Thiazoline, Sulfenamide, Thiuram, Sulfenamide, Thiuram, Dithiocarbamate hiocarbamate tan và không tan trong nước, Xanthate. 

3. Chất hoạt hóa 

3.1. Khái niệm 

          Là chất có tác dụng phụ trợ gia tốc lưu hóa cao su, tăng cường hoạt tính chất gia tốc hay bổ chỉnh tác dụng nghịch của một số hóa chất khác trong cấu tạo hỗn hợp cao su (bao gồm latex). 

3.2. Phân loại 

•Nhóm vô cơ: oxide kim loại. 

•Nhóm hữu cơ: các acid béo, chất gia tốc lưu hoá yếu hoặc các chất gia tốc lưu hóa mạnh lượng dùng thấp so với lượng bình thường.

CHẤT PHỤ GIA

1. Chất kháng oxygen hóa và ozone hóa 

          Chất phòng lão còn gọi là chất kháng lão có chức năng cản trở hay giảm tối thiểu sự hư hỏng của cao su lưu hóa. 

          Sự hư hỏng thể hiện qua sự biến đổi giảm mất các đặc tính bđầu, thường đưa đến h/tượng “chảy nhão”. 

          Kháng oxygen: Kháng lại oxide hóa cao su ở các điều kiện tồn trữ và sử dụng khi không ra nắng. 

          Kháng kim loại Cu và Mn: Kháng lại tác dụng xúc tác quá trình oxide hóa phân hủy cao su của đồng (Cu) hay mangan (Mn). 

          Kháng quang hủy và ozone: Kháng oxide hóa hay ozone hóa cao su ở các điều kiện phơi ra ánh nắng mặt trời hay ra khí trời liên tục. 

          Sự phòng khám phối hợp: Tùy theo yêu cầu sản phẩm cao su chế biến mà cần thiết phải có sự phòng lão thích hợp, thường là phối hợp để hiệu quả đạt tối ưu. Chẳng hạn, mặt hàng vỏ xe (lốp) vận tải là sản phẩm tiêu dùng ngoài trời chịu những điều kiện khắc nghiệt, hỗn hợp cao su mặt ngoài phải có sự phòng lão hoàn hảo nhất.

2. Chất hóa dẻo

          Cao su cấu tạo bởi những chuỗi phân tử rối loạn dài, dưới tác dụng kéo dãn, chúng căng thành một dạng thể trật tự. Những chuỗi này được nối với nhau bởi những lực tự nhiên khác nhau và do ảnh hưởng nhiệt chúng sẽ tự nới lỏng ra. Khi một chất hóa dẻo cao su tiếp xúc với một hệ thống như thế, nó xen vào giữa những chuỗi cao su vừa làm tách những chuỗi ra vừa làm giảm lực hút giữa các phân tử. à Phân biệt hai loại chất hóa dẻo: loại dung môi cao su và loại không phải là dung môi. 

          Nhóm dung môi tương hợp với cao su ở mọi tỷ lệ và người ta thừa nhận những chất hóa dẻo thuộc loại này không chỉ làm giảm lực hút giữa phân tử của các chuỗi, mà còn cho những nhóm đặc biệt ở polymer, cũng như lập ra những lực hút mới không chỉ giữa polymer với polymer mà còn giữa polymer với chất hóa dẻo cao su. 

          Nhóm phi dung môi có chức năng pha loãng và tác dụng của nó thuần túy là cơ học. Nó làm tăng đơn thuần khoảng cách giữa các chuỗi. 

          Chất hóa dẻo có chức năng lớn trong cao su giúp chế biến và gia công hỗn hợp cao su được dễ dàng, làm biến đổi vài cơ lý tính của cao su lưu hóa. 

          Vài chất cải thiện được quá trình ép đùn, cán làm tăng hay làm mất tính dính như keo, vài chất làm cho hỗn hợp cao su ở trạng thái sống hóa dẻo nhưng lại làm cho cao su lưu hóa cứng, vài chất lại làm biến đổi các cơ lý tính khi sp đã hoàn tất. 

          Tác dụng với cao su chưa lưu hóa: công dụng chính của chất hóa dẻo cao su là dễ dàng cho xử lý ban đầu các loại cao su. Việc xử lý ban đầu cao su càng dễ dàng bao nhiêu, chất hóa dẻo càng phải tan vào cao su bấy nhiêu. Về xử lý ban đầu, vài chất hóa dẻo giúp cho ta nhồi trộn được chất độn vào với tỷ lệ cao và giúp chất độn phân tán tốt trong cao su; dễ dàng định hình về sau, giúp thực hiện nhồi trộn các chất phụ gia và chất độn ở nhiệt độ thấp. 

          Tác dụng với cao su đã lưu hóa: Ta có thể dùng một chất hóa dẻo cao su để biến đổi sức chịu kéo dãn, module, độ dãn dài, độ cứng của một cao su lưu hóa.     Chất hóa dẻo cũng có thể ảnh hưởng tới tính đàn hồi, độ trễ, xé rách, sức chịu ma sát, sức chịu lạnh, chịu ozone và chịu dung môi. Tất cả những đặc tính này là tùy thuộc vào cấu tạo vật lý và hóa học của chất hóa dẻo mà ta dùng.

=> Quy trình sản xuất cao su tổng hợp

http://master-ken.forumvi.com/t504-topic

Posted in: ban cao su,ban cao su nhan tao,ban cao su tong hop,cao su,cao su nhan tao,Cao su tong hop,gia cao su nhan tao,gia cao su tong hop,san xuat cao su tong hop,tinh chat cao su tong hop