Hiện nay trên thị trường các sản phẩm làm từ vật liệu cao su đang chiếm một vị trí lớn trong thị trường tiêu thụ hiện nay. Các sản phẩm làm từ cao su đã và đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như đời sống. Vì vậy, ngành cao su đang phát triển ngày càng lớn. Vậy một câu hỏi được đặt ra là vật liệu cao su có đặc điểm gì hay thành phần thế nào mà lại có ứng dụng rộng rãi và phổ biến như vậy.
Thành phần cơ bản trong 1 sản phẩm cao su.
Các thành phần cơ bản trong một sản phẩm cao su gồm:
Cao su.
Chất độn.
Trợ xúc tiến
Xúc tiến lưu hóa
Phòng lão
Chất hóa dẻo.
Chất lưu hóa.
Cao su:
Cao su là thành phần chính và không thể thiếu trong đơn phối liệu. Cao su là loại vật liệu có các đặc trưng có độ bền cơ học cao và khả năng biến dạng đàn hồi lớn. cao su ít bị biến đổi khi gặp nóng hoặc lạnh, cách nhiệt, cách điện, không tan trong nước nhưng tan trong một số dung môi hữu cơ khác. Trên thị trường có 2 loại cao su chính là cao su tự nhiên và cao su tổng hợp.
Chất độn :
Chất độn thường chiếm một thể tích khá lớn trong cao su. Trong các sản phẩm thường dùng chất độn chiếm từ 30 – 70% so với trọng lượng cao su nguyên chất. Tùy thuộc vào bản chất, các chất độn có tính chất sau:
Cải thiện một số tính chất sản phẩm: Tăng độ cứng, tăng lực kéo đứt, tăng tính kháng mài mòn, tính kháng dầu, tính kháng nhiệt, giảm tính co ngót của sản phẩm sau khi lưu hóa, tăng khả năng truyền nhiệt, giảm nhiệt nội sinh.
Cải thiện quy trình chế tạo sản phẩm: Dễ đúc khuôn, cán tráng, dễ ép đùn. Làm cho ngoại hình của sản phẩm đẹp, giảm tính co ngót của sản phẩm.
Một trong số những loại chất độn hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất vật liệu cao su phải kể đến là than đen kỹ thuật. Than hoạt tính kỹ thuật là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các hợp chất cacbua hydro. Than hoạt tính là chất độn chủ yếu được dùng trong công nghệ gia công cao su. Sự có mặt của than hoạt tính trong đơn phối liệu với hàm lượng cần thiết làm tăng các tính chất cơ lý của cao su.
Bên cạnh đó silica cũng là chất độn được sử dụng khá rộng rãi trong gia công cao su. Silica là tên gọi khác của silic đioxit có công thức hóa học là SiO2. Silica là chất độn phổ biến được sử dụng từ 50 năm trước, được sử dụng trong các quá trình gia công sản xuất săm, lốp xe đạp, ô tô,… Khi sử dụng silica trong gia công cao su sẽ tạo thành các liên kết O-Si-O, liên kết này có độ bền cao làm tăng các tính chất cơ học của sản phẩm.
Dầu hóa dẻo:
Khi gia công các loại cao su xốp, cứng thì bổ sung thêm dầu hóa dẻo giúp quá trình dẻo hóa cao su xảy ra dễ dàng hơn. Các loại dầu hóa dẻo thường được sử dụng như DOP, Naphtalen.
Dầu Naphtalen được tinh chế từ các sản phẩm chưng cất dầu thô, đóng vai trò là chất bôi trơn và làm mát kim loại. Ngoài ra, dầu naphtalen có khả năng hòa tan tốt và khả năng tạo nhũ tương ổn định, mang lại lợi thế rõ ràng so với dầu gốc parafin. Loại dầu này rất phổ biến, giá cả hợp lý. Trong hợp chất cao su, dầu naphtalen đóng vai trò là chất trợ phân tán cho các hạt độn vô cơ.
Dầu hóa dẻo DOP có công thức hóa học: C24H38O4, tên gọi khác: Dioctyl phthalate. DOP là chất lỏng, trong suốt, gần như không màu. DOP tan nhiều trong các loại dung môi hữu cơ. Có thể trộn lẫn và tương hợp với các chất hóa dẻo đơn phân tử thường được dùng trong PVC, không tan trong nước. Dầu DOP đưa vào cao su làm hóa dẻo cao su, bôi trơn mạch phân tử, tạo điều kiện cho việc thực hiện quá trình gia công dễ dàng hơn.
Trợ xúc tiến lưu hóa:
Các chất xúc tiến lưu hóa trong quá trình lưu hóa cao su hoạt tính hơn và mang lại các tính năng kỹ thuật cho cao su. Trong gia công cao su một số chất trợ xúc tiến được sử dụng nhiều nhất là oxit kẽm, ngoài ra acid stearic cũng là một trợ xúc tiến sử dụng phổ biến.
Kẽm oxit:
Kẽm oxit ở điều kiện thường có dạng bột trắng mịn, ở trạng thái vô định hình hay hình kim tùy theo điều kiện oxy hóa kẽm, kích thước trung bình thay đổi giữa 0,1-0,9μm, khi nung trên 300°C chuyển sang màu vàng, khi làm lạnh trở lại thành màu trắng.
Kẽm oxit là chất trợ xúc tiến quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất, thường kết hợp với các axit béo để tạo thành muối kẽm tan được trong nguyên liệu cao su. Trong hỗn hợp cao su, ZnO có tác dụng dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt, thích hợp cho các sản phẩm dày hoặc sản phẩm khi sử dụng có nhiệt nội sinh cao như lốp xe.
Acid stearic:
Axit stearic là một axit béo, tồn tại dưới dạng tinh thể lá mỏng, màu trắng sáng. Trên thị trường thường gặp dưới dạng: bột, hạt, vảy, phiến, cục. Tan được trong rượu, ete, clorofom, cacbon disunfua, không tan trong nước.
Axit stearic được sử dụng làm chất có tác dụng hóa dẻo cao su cán luyện, khuếch tán chất độn và hóa chất khác, kháng lão hóa vật lý cho cao su lưu hóa nhờ axit stearic, có độ tan giới hạn trong cao su nên khi có lượng tự do sẽ khuếch tán ra ngoài cao su tiếp xúc với không khí. Hàm lượng sử dụng axit stearic trong đơn pha chế từ 1-4 phần khối lượng cho các chất xúc tiến cần sự tăng hoạt tính.
Xúc tiến lưu hóa:
Chất xúc tiến là hóa chất được thêm vào trong quá trình gia công với mục đích là điều chỉnh vận tốc của quá trình lưu hóa cao su nhưng không làm ảnh hưởng đến tính chất hóa học của các hóa chất khác.
Trong quá trình gia công cao su, chất tăng tốc độ lưu hóa, hay còn gọi là chất xúc tiến lưu hóa, là chất hữu cơ có tác dụng tăng tốc độ lưu hóa cao su. Xúc tiến lưu hóa cao su không những chỉ giảm thời gian của quá trình lưu hóa mà nó còn tham gia vào định hình cấu trúc không gian lưu hóa. Xúc tiến lưu hóa được sử dụng hàm lượng nhỏ trong quá trình gia công cao su. Một số xúc tiến lưu hóa thường được sử dụng như: Dithiocacbamat, thiuram sunfit, nhóm thiazol, nhóm sunfenamit,…
Phòng lão:
Trong cao su, đặc biệt phân tử cao su chứa nhiều nối đôi, đây cũng là một trong những điểm dễ bị tác động làm đứt vỡ mạch cao su gây lão hóa cao su.
Chính vì vậy trong quá trình gia công cũng như quá trình sử dụng cao su sẽ bị lão hóa do tác động của yếu tố môi trường và điều kiện làm việc. Việc sử dụng chất phòng lão cho cao su chủ yếu là dập gốc tự do sinh ra hoặc nối các gốc tự do lại với nhau.
Phòng lão là chất chống oxy hóa hiệu quả cao được sử dụng cho các sản phẩm cao su, độc tính thấp và lượng chiết dung môi thấp. Đồng thời phòng lão cũng được sử dụng như một chất ổn định trong cao su tổng hợp và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại sản phẩm cao su.
Lưu hóa:
Lưu hóa là quá trình phản ứng hóa học mà qua đó cao su có sự dịch chuyển từ trạng thái mạch thẳng sang trạng thái không gian ba chiều, không nóng chảy, không hòa tan trong dung môi, ổn định hình dạng dưới tác động của tải trọng.
Chất lưu hóa thường sử dụng phổ biến nhất là lưu huỳnh.
Lưu huỳnh là chất có màu vàng, không mùi, không vị, có tỷ trọng d = 2,07, không tan trong nước, tan ít trong cồn, ete, glycerin và tan nhiều trong cacbon disunfua. Đây là hợp chất có độ dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
Lưu huỳnh được sử dụng làm chất lưu hóa cho cao su đồng thời với sử dụng chất xúc tiến để điều chỉnh tốc độ phản ứng lưu hóa. Từ bản chất và hàm lượng của chất xúc tiến sẽ xác định được thời gian và nhiệt độ lưu hóa thích hợp.
Quá trình lưu hóa xảy ra phản ứng kết hợp giữa lưu huỳnh và mạch đại phân tử cao su, vì vậy việc phân tán tốt lưu huỳnh trong pha cao su là vô cùng quan trọng. Trong quy trình cán luyện hỗn hợp cao su, phải đảm bảo các điều kiện cần thiết để việc trộn hợp lưu huỳnh vào cao su trở nên đồng đều, làm tiền đề cho mẫu lưu hóa đạt cơ tính cao.
Kết luận.
Trên đây là các thông tin về thành phần cơ bản trong một sản phẩm cao su. Hy vọng qua bài viết này bạn đọc sẽ phần nào biết được các thành phần cơ bản trong gia công cao su.
Nếu bạn có nhu cầu mua hóa chất, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để biết thêm thông tin về đặc tính sản phẩm, giá cả và chính sách ưu đãi.
