15:16
Unknown
.jpg "Nguyên liệu 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.
1.1Tính 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.
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.
http://master-ken.forumvi.com/t504-topic
.jpg)
