Đề tài Các nguyên vật liệu trong công nghệ chế biến và gia công cao su

độ mạng lưới không gian được hình thành trong quá trình lưu hóa không đảm bảo được các tính chất cơ lý tối ưu của vật liệu. Ngoài lưu huỳnh cao su butyl còn được lưu hóa bằng các polysunfit hữu cơ, các hợp chất dinitro và nhựa alkyl phenol formaldehyt. Tính năng kỹ thuật: Độ bền nhiệt cao, trơ với tác dụng của ozon và các môi trường hoạt động hóa học khác. Khả năng chịu dầu mỡ của cao su này rất yếu. Ví hàm lượng các liên kết không no trong mạch phân tử của cao su butyl rất nhỏ nên cao su butyl là loại vật liệu có độ thẩm thấu khí nhỏ trong các loại cao su. Mục đích sử dụng: Cao su butyl được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất săm, lốp ô tô,mô tô, xe đạp và các bao cao su chứa khí khác. Với khả năng chịu môi trường hóa học cao, chịu nhiệt cao, cao su này được sử dụng rộng rãi làm vật liệu bọc lót thiết bị chịu nhiệt, chịu tác dụng của axit, bazơ, muối trong công nghiệp hóa chất. Do có độ bền khí hậu cao nên cao su này còn được sử dụng làm vật liệu bọc lót dây dẫn điện, phủ phết lên vải với các mục đích sử dụng khác nhau. Nhược điểm chính của cao su butyl là vận tốc lưu hóa nhỏ, không đồng lưu hóa với các loại cao su dân dụng khác và khả năng kết dính ngoại rất kém. 2. Parafin. Để bảo vệ cao su bằng cách ngăn chặn sự thâm nhập của oxy không khí vào cao su trong công nghệ gia công cao su thường sử dụng các loại Cacbua hydrô no như parafin. Đó là phương pháp phòng lão vật lý. Công thức cấu tạo Parafin là Cacbua hydrô no mạch thẳng, có nhánh hoặc không nhánh với công thức tổng quát là: CnH2n+2 Phương pháp sản xuất Có nhiều phương pháp điều chế parafin, bao gồm: - Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon: Trong phương pháp này có thể dùng các chất đầu là các dẫn xuất khác nhau của hydrôcácbon, như các dẫn xuất halogen, các alcol và có thể cả các axit là những chất rất khó khử. Tác nhân khử là axit HI, thưòng dùng axit HI đặc (~80%) ở nhiệt độ 180oC ¸ 200oC và có mặt phốt pho đỏ. Phản ứng thường được tiến hành trong ống thủy tinh hàn kín. - Phương pháp tăng mạch cacbon: Tổng hợp hydrôcacbon từ CO và H2 trên xúc tác Co, Fe. Tổng hợp Wurtz. Tổng hợp Kolbe - Phương pháp giảm mạch cacbon: Khi cất khan muối kiềm hoặc kiềm thổ của axit cacboxylic với vôi tôi, xút, sẽ thu được hydrôcacbon có mạch cacbon giảm đi một nguyên tử so với axit cacboxylic. Tính năng kỹ thuật Parafin là vật liệu ít tan vào cao su ở nhiệt độ thấp và vì nó không có liên kết không no ở mạch đại phân tử nên nó hoàn toàn trơ với tác dụng của oxy và các chất oxy hóa khác. Trong quá trình phòng lão vật lý parafin là chất trơ hóa học được sử dụng như lá chắn bảo vệ các vị trí hoạt động hóa học, ngăn chặn sự hình thành các trung tâm hoạt động trong khối polyme. Tuy nhiên, rong một vài trường hợp, việc sử dụng parafin vào thành phần hỗn hợp cao su gây nhiều khó khăn cho sản xuất; làm giảm khả năng kết dính các vật liệu, giảm độ bền của các vật liệu và không hoàn toàn ngăn chặn được sự phát triển của quá trình lão hóa. Mục đích sử dụng Parafin được đưa vào cao su như một chất phòng lão vật lý. Trong điều kiện gia công cao su ( cán luyện, thành hình và lưu hóa ) mức độ hòa tan của parafin vào hợp phần cao su lớn. Trong quá trình sử dụng, ở nhiệt độ thấp, mức độ hòa tan của parafin vào cao su giảm xuống và pàain có xu hướng khuyếch tán ra bề mặt sản phẩm, tạo màng Cacbua hydrô no rất mỏng ngăn chặn sự thâm nhập của oxy không khí vào phản ứng với những vị trí hoạt động hóa học của mạch đại phân tử. 3. Chất phòng lão Trong quá trình sử dụng cao su, theo thời gian cao su bị lão hóa. Đó là quá trình thay đổi ngoại quan và các tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu. Nguyên nhân chủ yếu của quá trình lão hóa là do sự oxihóa mạch đại phân tử.Các chất phòng lão cho vào nhằm mục đích tăng thời gian sử dụng của sản phẩm cao su. 3.1 Diafenff Công thức cấu tạo NN’ difenyl – P – fenylendiamin ( diafenff ) có công thức cấu tạo như sau: Phương pháp sản xuất Diafenff nhận được trong phản ứng ngưng tụ của hydroquinon và anilin: Tính năng kỹ thuật: Tên thương phẩm : Diafen ff, DPPD Nhiệt độ nóng chảy tinh khiết : 152 Nhiệt độ nóng chảy kỹ thuật : 136 Khối lượng riêng [ kg/dm3 ] : 1200¸1280 Ngoại quan : Bột, màu nâu thẫm. Mục đích sử dụng Diafenff thường dùng phối hợp với phòng lão D làm chất phòng lão ổn định cho cao su izopren, butadien và butadien-styren. Trong hỗn hợp cao su, các diamin thơm bậc II ngoài khả năng chống lão hóa cho cao su do mang tính chất kiềm hữu cơ mạnh nên nó hoạt hóa các loại xúc tiến lưu hóa nhóm thiuram và thiazol vì vậy hỗn hợp cao su lưu hóa bằng lưu huỳnh với sự có mặt của xúc tiến lưu hóa kể trên thường bị tự lưu trong quá trình gia công. Sản phẩm ngưng tụ amin thơm bậc I, bậc II với aldehyt và axeton là nhóm các chất phòng lão được sử dụng trong công nghiệp gia công cao su. Các chất phòng lão nhóm này dùng phối hợp với phòng lão D bảo vệ cao su dưới tác dụng của nhiệt rất tốt. Khi dùng phối hợp với Quinol ED bảo vệ cao su dưới tác dụng của ozon rất hiệu quả. Cơ chế hoạt động hóa học của Diafenff Quá trình lão hóa cao su xảy ra như một phản ứng dây chuyền và phát triển ra mọi hướng. Sản phẩm đầu tiên được hình thành là các peroxit và hydroperoxit trong phản ứng oxy thâm nhập vào polyme với liên kết đôi trong mạch và với các nguyên tử cacbon nằm ở vị trí a so với liên kết đôi. Các peroxit và hydrôperoxit không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, tác dụng cơ học sẽ bị phân ly thành gốc tự do theo sơ đồ sau: ROOH ® RO· + ·OH 2ROOH ® RO· + RO2· + H2O ROOH + R’H ® RO· + R’· + H2O Quá trình lão hóa tiếp tục phát triển khi các gốc hình thành tham gia vào phản ứng chuyển gốc với mạch đại phân tử ở nguyên tử cacbon nằm ở vị trí a so với liên kết không no. Kết quả của phản ứng này là tạo thành gốc Polyme mới làm đứt mạch đại phân tử hoặc tạo mạch nhánh khi đứt mạch xảy ra với một gốc Polyme mới hoặc tham gia vào phản ứng kết hợp với oxy thâm nhập vào polyme để tạo thành gốc mới. Các gốc này làm nhiệm vụ duy trì quá trình lão hóa tiếp theo của polyme. Diafenff sử dụng làm chất phòng lão cho cao su. Diafenff là diamin bậc II có nguyên tử hydrô linh động rất dễ tách ra khỏi amin và tham gia vào phản ứng kết hợp với các gốc hoạt tính được hình thành trong phân hủy các peroxit hoặc hydrô peroxit, các polyme hình thành trong quá trình chuyển gốc. Trong kết quả của sự biến đổi này trong khối polyme vẫn tồn tại những gốc mới - gốc của các hợp chất amin. Khả năng phòng lão của cao su phụ thuộc vào mức độ ổn định và bền vững của các gốc này. Mức độ bền vững và ổn định các gốc amin lại phụ thuộc vào các cấu trúc không gian và cấu tao của các amin đó. Diafenff có khả năng bảo vệ polyme rất cao dưới tác dụng của ozon, nhiệt độ, lực tác dụng động học và có khả năng làm suy yếu mức độ oxy hóa của các kim loại có hóa trị thay đổi. Sự có mặt của 2 nhóm amin sẽ có mức độ hoạt động hóa học cao hơn so với monoamin. 3.2 SP.4010 Đây là chất phòng lão thuộc họ phenol. Công thức cấu tạo SP là hỗn hợp các sản phẩm alkyl hóa phenol bằng Styren Tính năng kỹ thuật Khối lượng riêng là 1100. Đây là chất lỏng màu vàng. Mục đích sử dụng Dùng làm chất phòng lão do có khả năng tách hydrô linh động từ nhóm chức phenol. 3.3 A Phòng lão A ( fenyl a -nafthylamin ) là loại phòng lão sử dụng rất nhiều trong công nghệ gia công cao su ở Việt Nam. Công thức cấu tạo Phương pháp sản xuất Phòng lão A nhận được trong phản ứng đa tụ a nafthol với anilin: Tính năng kỹ thuật Phòng lão A ít tan trong cao su không phân cực ( 0,78% cho cao su thiên nhiên và polyizopren ) và tan tốt trong các loại cao su có độ phân cực lớn ( 24% trong cao su CKH-40 ). Mục đích sử dụng Phòng lão A đối với hầu hết các loại cao su tổng hợp được sử dụng như một chất ổn định nhuộm màu. Đối với hỗn hợp cao su nó giữ vai trò của chất chống lão hóa. 4. ZnO Các chất xúc tiến lưu hóa hữu cơ trong quá trình lưu hóa cao su hoạt tính hơn và tạo cho cao su các tính năng kỹ thuật cao hơn nếu trong hợp phần của cao su có chứa oxit và hydrôxit một vài kim loại hóa trị cao như ZnO, PbO, CaO…Vì có những khả năng nâng cao hiệu quả tác dụng của xúc tiến lưu hóa nên trong công nghệ gia công cao su chúng được mang tên là trợ xúc tiến lưu hóa. Công thức cấu tạo ZnO Phương pháp sản xuất Được sản xuất từ quặng kẽm. Đa số quặng kẽm nghèo nên trước hết phải làm giàu quặng kẽm, sau đó nung để chuyển thành oxit. 3ZnS + 3O2 ® 2ZnO + 2SO2 Tính năng kỹ thuật Oxit kẽm có đầy đủ tính chất ưu việt hơn các loại oxit kim loại khác. ZnO ít độc, không làm đổi màu của cao su màu, dễ kiếm, giá thành rẻ, đồng thời oxit kẽm có độ ổn định cao, không gây ra hiện tượng oxy hóa mạch đại phân tử. Mục đích sử dụng Với đầy đủ các ưu điểm, oxit kẽm được sử dụng là chất trợ xúc tiến lưu hóa mặc dù về mức độ hoạt hóa quá trình lưu hóa cho một số cao su tổng hợp oxit kẽm còn thua kém một số loại oxit kim loại khác. Oxit kẽm được sử dụng cho hầu hết các loại cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. 5.Axit Stearic Tác dụng hoạt hóa các quá trình lưu hóa của các oxit kim loại còn hiệu quả hơn nữa nếu trong hợp phần cao su có một hàm lượng không lớn các axit béo hữu cơ như axit Stearic, axit oleic… Công thức cấu tạo Axit Stearic có cấu tạo như sau: n-C17H35-COOH Đây là axit béo cao thường có trong thành phần của chất béo động vật, thực vật dưới dạng estr glyxerit. Phương pháp sản xuất Axit Srearic có nhiều trong thành phần dầu dừa. Bản thân axit Stearic có thể thu được bằng cách hydrô hóa axit oleic. Mục đích sử dụng Axit Stearic trong hợp phần cao su làm tăng cường hiệu quả tác dụng của xúc tiến lưu hóa. Điều này có thể giải thích bằng việc hình thành các phức chất giữa oxit kẽm, axit béo và xúc tiến lưu hóa. Hiệu quả hoạt hóa quá trình lưu hóa cao su có thể giải thích dựa trên cơ sở sự thay đổi cấu trúc các chất trong hệ thống lưu hóa và mức độ hòa tan các phức chất tạo thành trong quá trình gia công và lưu hóa. Do phức chất được hình thành từ xúc tiến lưu hóa, axit béo, oxit kim loại có khả năng hòa tan tốt vào cao su nên hệ thống lưu hóa được khuếch tán đều trong khối cao su tạo cho cao su trong quá trình lưu hóa mật độ khâu mạch đồng đều và tính chất cơ lý cao hơn. Từ đó cho thấy các axit béo hữu cơ trong hệ thống trợ xúc tiến lưu hóa giữ vai trò mang tải hệ thống lưu hóa phân phối đồng đều trong toàn khối cao su làm cho các tính chất cơ lý của cao su lưu hóa tốt hơn. 6.Xúc tiến lưu hóa Xúc tiến lưu hóa hữu cơ dùng trong công nghệ lưu hóa cao su bắt đầu được sử dụng ở đầu thế kỷ 20. Xúc tiến lưu hóa cho vào cao su có nhiều ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và tính công nghệ của hỗn hợp cao su. Xúc tiến lưu hóa cho cao su không những chỉ giảm thời gian của quá trình lưu hóa mà còn nó còn tham gia vào định hình cấu trúc không gian của cao su lưu hóa. Như vậy nó quyết định cả tính chất của sản phẩm lưu hóa. Chính vì vậy mà đối với mỗi loại cao su cần phải chọn cho nó một hệ thống lưu hóa thích hợp 6.1 Captak 2Mercaptobenzothiazol còn gọi là captak. Đây là một chất xúc tiến lưu hóa. Công thức cấu tạo Tính năng kỹ thuật Dạng bột, màu vàng sáng với vị cay đặc trưng, khối lượng riêng 1,42 g/dm3 ¸ 1,49 g/dm3. Phụ thuộc vào điều kiện sản xuất xúc tiến loại này có nhiệt độ nóng chảy thay đổi từ 165oC ¸ 178oC. Hòa tan tốt vào CHCl3, benzen, rượu, axeton, este nhưng không hòa tan vào xăng công nghiệp. Mục đích sử dụng Captak là xúc tiến lưu hóa hoạt tính cao và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp gia công cao su. Captak dùng để lưu hóa hầu hết các loại cao su tổng hợp và cao su thiên nhiên, sự có mặt của các nhóm xúc tiến lưu hóa như thiuram, cacbamat, guanidin và aldehydamin làm tăng khả năng hoạt động hóa học của xúc tiến M. Cao su được lưu hóa bằng lưu huỳnh với sự có mặt của taptak có modun đàn hồi thấp, khả năng chống lão hóa, chống mài mòn tốt. Captak ít làm thay đổi màu của cao su trắng. Tuy nhiên, vì có vị cay đặc trưng nên captak không dùng để lưu hóa các loại sản phẩm cao su thường dùng trong công nghiệp thực phẩm. Đối với cao su clopren, captak không những không giữ vai trò xúc tiến lưu hóa mà còn là chất hãm lưu hóa tốt. Cơ chế hoạt động hóa học 2Mercaptobenzothiazol trong hỗn hợp cao su ở nhiệt độ cao ( nhiệt độ lưu hóa ) với sự có mặt của ZnO làm chất hoạt hóa quá trình lưu hóa có thể xảy ra các phản ứng theo sơ đồ sau: + S· Vì trong hệ thống luôn tồn tại H2S, dưới ảnh hưởng của sanfua hydrô mà di-2Mercaptobenzothiazol có thể dễ dàng khử thành Mercaptobenzothiazol và giải phóng lưu huỳnh hoạt tính tham gia vào tạo mạng lưới không gian cho cao su lưu hóa. Trong hỗn hợp cao su, một hệ thống nhiều cấu tử đồng thời tồn tại chất oxy hóa và chất khử. Trong quá trình lưu hóa không loại trừ khả năng xảy ra các phản ứng oxy hóa khử và các phản ứng loại khác mà kết quả của nó là tạo thành các trung tâm hoạt động tham gia vào quá trình hình thành mạng lưới không gian của cao su. Hoặc sản phẩm của quá trình phân ly xúc tiến lưu hóa. R-S-S-R ® 2RS· Các gốc vừa hình thành dễ dàng tham gia vào phản ứng chuyển gốc sang mạch polyme. -CH2-CH=CH-CH2- + RS· ® -·CH-CH=CH-CH2- + RSH Sự tồn tại các gốc polyme trong hệ thống cao su là yếu tố quan trọng để hình thành mạng lưới không gian polyme. Dưới ảnh hưởng của các gốc hình thành này vòng lưu huỳnh bị phân cực lớn đến nỗi nó bị phân ly ra và tham gia vào phản ứng hóa học. Từ những phản ứng hóa học kể trên cho thấy kết thúc của tất cả các phản ứng ta đều nhận được một kết quả là hình thành một mạng lưới không gian giữa các mạch đại phân tử qua các cầu nối S-S hayC-S hay C-C… Hay nói một cách khác quá trình lưu hóa hệ thống cao su đã được thực hiện với sự có mặt của xúc tiến lưu hóa nhóm thiazol. 6.2 Sunfenamit BT Sunfenamit BT là xúc tiến lưu hóa thuộc nhóm xúc tiến lưu hóa Sunfenamit. Xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit do có những tính chất rất quí báu nên được sử dụng nhiều hơn, rộng rãi hơn so với xúc tiến nhóm thiazol. Sufenamit được đặc trưng bằng khả năng tác dụng chậm trong khoảng thời gian đầu của quá trình lưu hóa và hoạt động hóa học rất mạnh trong khoảng thời gian tiếp theo của quá trình lưu hóa. Với tính chất đặc trưng đặc biệt như vậy nên xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit không gây nên hiện tượng tự lưu của hỗn hợp cao su trong quá trình gia công. Mặt khác do có sự thay đổi đặc biệt như vậy của động học quá trình lưu hóa, xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit cho phép lưu hóa các sản phẩm nhiều lớp như băng chuyền, băng tải, dây cu-roa, lốp ô tô, mô tô…mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm cao su. Công thức cấu tạo N,N-dietyl-2-benzothiazolsunfenamit còn gọi là Sunfenamit BT có cấu tạo hóa học như sau: Phương pháp sản xuất Có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau. Tuy nhiên ngày nay xúc tiến lưu hóa loại này chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp đồng oxy hóa các thiazol và amin tương ứng bằng các peroxit hữu cơ hoặc halogen. Tính năng kỹ thuật Sunfenamit BT là chất lỏng nhớt, màu nâu đen và mùi đặc trưng, vị cay. Khối lượng riêng 1,17 kg/dm3. Hòa tan tốt vào CHCl3, rượu, benzen và xăng công nghiệp. Không tan vào nước. Khi tiếp xúc với Sunfenamit BT thường có hiện tượng chảy nước mắt. Trong trường hợp va chạm trực tiếp với nó có thể gây bỏng. Sunfenamint BT là xúc tiến lưu hóa có hiệu quả cho cao su butyl và các phối liệu cao su có độn than hoạt tính trong công nghiệp sản xuất lốp ô tô. Xúc tiến lưu hóa Sunfenamit BT không gây hiện tượng tự lưu mà vẫn đảm bảo vận tốc của quá trình lưu hóa. Ở nhiệt độ thấp hơn 100oC hoạt động hóa học của xúc tiến lưu hóa Sunfenamit BT yếu hơn hoạt động của xúc tiến M và Sunfenamit X. Mục đích sử dụng Sunfenamit BT là xúc tiến lưu hóa được sử dụng nhiều trong công nghệ gia công và chế biến cao su. Khi dùng phối hợp với xúc tiến lưu hóa thiuram D vận tốc lưu hóa cho các loại cao su rất cao vì vậy hệ xúc tiến này thường dùng để lưu hóa cao su trong công nghiệp bọc cáp điện liên tục. Cơ chế hoạt động hóa học Một trong số các tính chất đặc trưng quan trọng của xúc tiến lưu hóa nhóm sunfenamit là sự tồn tại khoảng thời gian khởi động hoạt hóa ( Hoạt động hóa học xảy ra chậm hơn so với thời gian và hoạt động lưu hóa ) và khả năng lưu hóa cao su, đặc biệt là cao su butadien Styren ngay cả trong trường hợp không có chất lưu hóa thường dùng là S. Khả năng là chất lưu hóa và xúc tiến lưu hóa của Sunfenamit là kết quả của một loạt các phản ứng xảy ra trong hệ thống hỗn hợp cao su nhiều cấu tử. Các phản ứng này có cơ chế gốc và liên quan đến sự phân ly xúc tiến lưu hóa loại Sunfenamit ra các gốc amin và benzothiazol sunfenyl. Các gốc hoạt tính này tấn công vào mạch vòng của lưu huỳnh để giải phóng ra các đoạn mạch lưu huỳnh hoạt tính. Sự có mặt các đoạn mạch lưu huỳnh hoạt tính là điều kiện cần thiết để liên kết các mạch đại phân tử thành mạng lưới không gian. Hay nói một cách khác là thực hiện quá trình lưu hóa cao su. Sự hình thành các gốc polyme và quá trình hình thành cấu trúc không gian 3 chiều ( trong trường hợp lưu hóa cao su bằng sunfenamit không có lưu huỳnh tự do ) có thể xảy ra theo sơ đồ sau: Hoặc tham gia vào vị trí liên kết đôi trong mạch polyme. Hoạt tính của xúc tiến lưu hóa nhóm Sunfenamit phụ thuộc vào vận tốc phân ly ra các gốc R· ; RS· ; N· mà vận tốc phân ly này phụ thuộc nhiều vào năng lượng liên kết C-S; S-N… 6.3 D Xúc tiến lưu hóa D thuộc nhóm guanidin. Đây là nhóm xúc tiến lưu hóa có mức độ hoạt động hóa học yếu. Trong công nghiệp gia công cao su guanidin thường được sử dụng để lưu hóa các sản phẩm cao su cứng và các sản phẩm cao su cốt sợi. Guanidin làm tăng cường khả năng hoạt động hóa học của xúc tiến lưu hóa nhóm thiazol và thiuram. Công thức cấu tạo NN’-difenylguanidin còn gọi là xúc tiến D có công thức cấu tạo như sau: Phương pháp sản xuất Được sản xuất ở qui mô công nghiệp. Tính năng kỹ thuật NN’-difenylguanidin sản xuất ở dạng bột màu trắng, vị ngọt, khối lượng riêng 1,13 kg/dm3 ¸ 1,19 kg/dm3. Nhiệt độ nóng chảy 144oC ¸ 146oC. Hòa tan tốt vào CHCl3, rượu, benzen. Không hòa tan vào nước, xăng công nghiệp. Xúc tiến D rất bền trong quá trình bảo quản. Trong hợp phần cao su thiên nhiên và cao su butyl hoạt tính của xúc tiến D được tăng lên nếu trong phần của cao su có chứa từ 0,8 ¸ 1,0 PKL xúc tiến lưu hóa nhóm thiazol, thiazolin và thiuram. Xúc tiến D làm thay đổi màu sắc của cao su sáng sang màu nâu. Trong trường hợp sử dụng độc lập hàm lượng xúc tiến D trong đơn pha chế là 1 ¸ 4 PKL…Cao su, được lưu hóa bằng xúc tiến D và lưu huỳnh độc lập có đặc trưng chống lão hóa rất kém. Mục đích sử dụng Được dùng để lưu hóa cao su và làm tăng cường khả năng hoạt động hóa học của các xúc tiến lưu hóa nhóm khác. Được dùng phối hợp với các chất xúc tiến khác và đóng vai trò là chất trợ xúc tiến. 7. Chất độn Chất độn có 2 loại: chất độn tăng cường lực và chất độn trơ. Chất độn tăng cường lực là loại chất độn cho vào cao su để làm tăng các tính chất cơ, lý, tính năng sử dụng của vật liệu. Chất độn trơ là chất độn cho vào cao su đển làm tăng thể tích, làm giảm giá thành của vật liệu. 7.1 HAF 100 Đây là loại than hoạt tính có khả năng chống mài mòn cho cao su lưu hóa. Đó là chất độn tăng cường lực Công thức cấu tạo Phân tích cấu tạo và cấu trúc của than hoạt tính bằng tia Rơn ghen cho thấy: Than hoạt tính có cấu trúc mạng phẳng có cấu tạo từ các vòng cacbon ( vị trí sắp xếp các nguyên tử cacbon trong vòng giống như vị trí sắp xếp các nguyên tử cacbon trong benzen ). Các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học. Khoảng 3 đến 7 mạng cacbon phẳng như vậy sắp xếp thành từng lớp mạng này lên trên lớp mạng khác nhưng không chồng khít và chính xác hoàn toàn lên nhau mà các nguyên tử cacbon ở các mạng khác nhau nằm lệch nhau tạo thành các tinh thể sơ khai của than hoạt tính. Lực liên kết giữa các nguyên tử cacbon ở các mạng khác nhau nhỏ hơn nhiều so với liên kết giữa các nguyên tử cacbon của cùng một mạng.Khoảng cách giữa các nguyên tử cacbon trong củng một mạng là 1,42A°, khoảng cách giữa các nguyên tử cacbon tương ứng ở hai mạng kề nhau là 3,6A° đến 3,7A°. Ngoài cacbon, trong thành phần hóa học của than hoạt tính còn có hydrrô, lưu huỳnh, oxy và các khoáng chất khác. Phương pháp sản xuất HAF 100 là loại than hoạt tính do các hãng của Mỹ sản xuất. Loại than này thường được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp lò, máng và nhiệt phân. Tính năng kỹ thuật Độ phân tán: Mức độ phân tán của than đánh giá bằng đường kính trung bình của hạt than [ A° hoặc mm ], diện tích bề mặt riêng [ m2/g ] hoặc bằng số lượng các hạt than chứa trong một đơn vị thể tích. Kích thước hạt than được xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử và lấy giá trị trung bình. Diện tích bề mặt riêng có thể xác định bằng nhiều phương pháp: phương pháp tính toán hình học và phương pháp tính toán theo lượng chất lỏng phân tử thấp hoàn toàn trơ hóa học với than hoạt tính nhưng được hấp phụ lên bề mặt của than hoạt tính. Cấu trúc: Cấu trúc của than hoạt tính được đánh giá bằng mức độ phát triển cấu trúc bậc nhất của nó. Cấu trúc của than hoạt tính có thể xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử và có thể đánh giá gián tiếp qua lượng dầu được than hoạt tính hấp phụ. Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của than hoạt tính là đại lượng phụ thuộc vào phương pháp xác định nó. Nếu dùng các chất lỏng như rượu, axeton để xác định thì khối lượng riêng của than hoạt tính dao động từ 1800¸1900 [ kg/m3 ]; khi xác định trong heli lỏng nhận được giá trị trong khoảng 1900¸2000 kg/m3 ; khối lượng riêng của than hoạt tính được tính toán theo hằng số mạng tinh thể nhận giá trị trong khoảng 2180¸2160 kg/m3. Than hoạt tính dạng bột có khối lượng riêng nhỏ dao động trong khoảng 80¸300 kg/m3. Mục đích sử dụng Than hoạt tính là chất độn tăng cường chủ yếu được dùng trong công nghệ gia công cao su. Sự có mặt của than hoạt tính trong hợp phần cao su với hàm lượng cần thiết làm tăng các tính chất cơ lý của cao su. Các tính năng kỹ thuật của vật liệu được tăng lên. 7.2 TMG 100 Đây là loại than hoạt tính được sản xuất thêo phương pháp nhiệt phân. Nguyên liệu đưa vào sản xuất than hoạt tính loại này là hỗn hợp của 2 loại nguyên liệu lỏng, dầu, mỡ và nguyên liệu khí đốt. Diện tích bề mặt riêng của than là 100 [ m2/g ]. 7.3 TM-50 Đây là loại than hoạt tính được sản xuất theo phương pháp nhiệt phân. Nguyên liệu đưa vào sản xuất loại than hoạt tính này là nguyên liệu lỏng, dầu, mỡ. Diện tích bề mặt riêng của than là 50 [ m2/g ]. 8. Chất lưu hóa Là chất cho vào cao su để làm tăng các tính chất cơ lý, tính năng kỹ thuật của hợp phần cao su. 8.1 S Lưu huỳnh là chất tồn tại trong tự nhiên ở 3 dạng với độ ổn định nhiệt khác nhau. Dạng tồn tại nhiều, bền vững với nhịêt độ bình thường là dạng a. Công thức cấu tạo Phân tử lưu huỳnh có cấu tạo mạch vòng gồm 8 nguyên tử. Năng lượng liên kết S-S trong vòng từ 243 kJ/mol đến 260 kJ/mol. Cùng vói sự thay đổi nhiệt độ cấu tạo mạch vòng này cũng không ổn định. Ở nhiệt độ 113°C đến 160°C lưu huỳnh nóng chảy là chất lỏng linh động. Nếu tiếp tục đun nóng lưu huỳnh đến 170°C độ nhớt của lưu hùnh tăng một cách kinh khủng ( 2000 lần ). Sự tăng độ nhớt của lưu huỳnh trong quá trình gia nhiệt có thể giải thích bằng sự xuất hiện quá trình polyme hóa và tạo thành polysunfit dạng Sn (n có thể đạt giá trị 1000 nguyên tử). Polysunfit-m-polyme có độ bền vững rất thấp và có thể phân hủy thành các đoạn mạch S8; S6; S2 rất không bền vững. Sự thay đổi này cho thấy ở nhiệt độ cao có thể tạo thành các dạng của lưu huỳnh. Phương pháp sản xuất Lưu huỳnh được khai thác chủ yếu từ lưu huỳnh tự do, H2S, pirit và các sunfua kim loại. Tính năng kỹ thuật Để lưu hóa cao su lưu huỳnh được đưa vào hợp phần cao su trong quá trình hỗn luyện ở dạng bộ mịn với những đặc trưng kỹ thuật sau: Lưu huỳnh ³ 99,9% Khoáng chất (tro) < 0,05% Hợp chất hữu cơ < 0,06% Độ ẩm £ 0,05% Độ axit tính theo H2SO4 £ 0,005% Mức độ hòa tan của lưu huỳnh vào cao su thay đổi theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ 140oC mức độ hòa tan của lưu huỳnh vào cao su là 10%. Ở nhiệt độ 25oC mức độ hòa tan của lưu huỳnh vào cao su là 1,3¸2%. Vì thế hàm lượng lưu huỳnh cao trong cao su trong thời gian lưu bán thành phẩm sẽ gây ra hiện tượng lưu huỳnh khuếch tán ra bề mặt sản phẩm làm giảm độ bền kết dính ngoại và làm bề mặt sản phẩm có màu mốc trắng. Để khắc phục hiện tượng này cần phải cho vào hợp phần cao su một hàm lượng lưu hùnh thích hợp hoặc sử dụng lưu huỳnh dạng m. Vì dạng này vẫn đảm bảo vận tốc lưu hóa tương đương với vận tốc lưu hóa của lưu huỳnh dạng a. Mục đích sử dụng Lưu huỳnh được sử dụng trong công nghệ gia công và chế biến cao su làm chất lưu hóa. Trong quá trình lưu hóa, lưu huỳnh sẽ tạo ra các liên kết ngang. Đó là cầu nối giữa các mạch đại phân tử. Từ đó tạo ra cấu trúc không gian cho cao su, làm tăng các tính năng cơ lý và tính chất sử dụng của cao su. PF Công thức cấu tạo Nhựa phenol focmandehyt dùng để lưu hóa cao su có cấu tạo chung như sau: Phương pháp sản xuất Quá trình sản xuất nhựa phenol focmandehyt có thể phân ra thành một số công đoạn tách biệt. Phản ứng thế và phản ứng ngưng tụ giữa phenol và aldehyt có thể được tiến hành trong cùng một thiết bị và cùng lúc nếu cần thiết, với các chất xúc tác khác nhau. Tương ứng với sự thay đổi đa dạng của nhựa phenolic, nó được sản xuất trên khoảng nhiệt độ