3. NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT 1 Nguyên vật liệu cho tất cả các bán thành phẩm.
3.1.3.1 Chất lưu hoá.
3.1.3.1.1 Lưu huỳnh.
Lưu huỳnh là chất dùng để lưu hoá cao su. Trong quá trình lưu hoá xảy ra phản ứng hoá học kết hợp giữa lưu huỳnh và mạch đại phân tử cao su. Sản phẩm
nhận được là sunfit có thành phần (C5H8S)n. Trong cao su lưu hoá lưu huỳnh tạo
ra các cầu nối (liên kết) ngang giữa các mạch đại phân tử cao su và có cấu trúc là không gian 3 chiều.
Vận tốc hình thành cầu nối phụ thuộc vào nhiệt độ bản chất hoá học của cao su (mật độ liên kết đôi) và mức độ hoạt động hoá học của các chất xúc tiến dùng phối hợp với lưu huỳnh trong hệ lưu hoá.
Cấu tạo phân tử lưu huỳnh là mạch vòng gồm 8 nguyên tử:
Năng lượng liên kết S − S trong khoảng từ 243 ÷ 260 kJ/mol. Ở nhiệt độ
113÷160oC lưu huỳnh nóng chảy là chất lỏng linh động. Nếu tăng nhiệt độ đến
170oC, độ nhớt của lưu nhuỳnh tăng lên rất nhiều (gấp 2000 lần) do quá trình
polyme hoá tạo thành polysunfit dạng Sn (n ≈ 1000) poly sunfit - µ - polyme có
độ bền vững rất thấp và có thể phân huỷ thành các đoạn mạch lưu huỳnh S8, S6,
S2 rất không bền vững.
Hoạt động hoá học của lưu huỳnh trong hỗn hợp cao su phụ thuộc vào sự có mặt của các xúc tiến lưu hoá. Trong trường hợp không có xúc tiến lưu hoá ở
nhiệt độ lưu hoá (150oC) xảy ra quá trình phá vòng của phân tử lưu huỳnh theo
S S S S
S S S S
cơ chế gốc hoặc cơ chế ion phụ thuộc vào sự có mặt và sự tác dụng tương hỗ của các chất phối hợp trong thành phần cao su.
Các gốc hoặc ion hoạt tính tham gia phản ứng với các đoạn mạch hoạt
tính của các mạch đại phân tử cao su ở vị trí α-metylen hoặc ở liên kết đôi. Kết
quả là hình thành một số cầu nối mạch đại phân tử polysunfit và một số persunfit, có khả năng tham gia phản ứng khâu mạch tiếp theo ở mạch đại phân tử. Nếu không có mặt các xúc tiến lưu hóa thì quá trình lưu hóa xảy ra rất chậm và đòi hỏi nhiều nhiệt năng cho quá trình phân hủy lưu huỳnh.
Để lưu hóa cao su, lưu huỳnh được đưa vào hợp phần cao su trong quá trình hỗn luyện ở dạng bột mịn và có những đặc trưng kỹ thuật như sau:
Lưu huỳnh ≥ 99,9%
Khoáng chất (tro) < 0,05%
Hợp chất hữu cơ < 0,06%
Độ ẩm ≤ 0,05%
Độ axit (tính theo H2SO4) ≤0,005%
Hàm lượng S trong hợp phần cao su thông dụng từ 2 PKL đến 3 PKL. Sự có mặt của lưu huỳnh và chất xúc tiến lưu hóa dễ làm cho hợp phần cao su bị tự lưu trong quá trình gia công do nhiệt độ cao, làm giảm tính chất công nghệ của vật liệu, vì vậy thường cho lưu huỳnh vào hợp phần cao su ở nhiệt độ thấp và sau khi đã trộn đều các chất phối hợp với cao su.
3.1.3.1.2 Nhựa phenolformandehyt (PF). S8 +S 8 .. S8 150oC + S S S S S S S S • S S S S S S S S
Nhựa phenolformandehyt dùng làm chất lưu hóa các loại cao su mạch cacbua no hoặc có chứa rất ít các liên kết đôi trong mạch (cao su Butyl). Nhựa phenolformandehyt dùng để lưu hóa cao su có cấu tạo chung như sau:
Một trong những điều kiện quan trọng cho phép loại nhựa này có khả
năng lưu hóa là hàm lượng các nhóm metylol và các ete metylic ≥ 3%.
Cơ chế khâu mạch đại phân tử bằng nhựa PF rất phức tạp. Tuy nhiên có thể khẳng định rằng ở nhiệt độ lưu hóa một vài nhóm hoạt động hóa học của nhựa bị phân hủy tạo gốc. Các gốc này sẽ tham gia vào phản ứng tạo mạng không gian như các loại gốc khác. Hàm lượng của nhựa phenolformandehyt làm chất lưu hóa trong hợp phần cao su thường sử dụng từ 5 PKL đến 12 PKL.