Đề tài Sản xuất cao su kỹ thuật

gt; khó ép hình. Rất dính kim loại -> khó hỗn luyện • Cường lực kéo ñứt, ñộ dãn dài khi ñứt, chịu lạnh/ nhiệt ñộ kém
Ứng dụng: Loại thường: sản phẩm ñúc khuôn, ép xuất, ống băng tải, bọc cáp, ñế, gót giầy, lốp xe, cán tráng vải, ñệm chịu dầu,... Loại dính: keo dính nhanh với cường ñộ lớn Loại ñặc biệt: sản phẩm chịu dầu cao, cứng – rắn, ñế dép. e. Cao su buna S /styrene butadiene (SBR) Thành phần: Styrene + Butadien Tính năng và ứng dụng:
Giới thiệu Là loại cao su tổng hợp ñược sản xuất nhiều nhất. Cao su SBR là sản phẩm ñồng trùng hợp của Styrene và Butadien, ñã ñược các nhà nghiên cứu người ðức ñưa ra năm 1930.
Nguyên liệu và phương pháp sản xuất • Nguyên liệu ñể sản xuất SBR là: Butadien: có nguồn gốc từ dầu mỏ ñược sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân: CH2 = CH – CH = CH2 Styrene: ñược sản xuất từ Ethylbenzen do tác dụng của Benzen và Ethylene: CH2 = CH – C6H5 • Các thành phần trong cao su SBR: - Nước: 180 phần theo trọng lượng. 15 - Soap flakes: 5 phần theo trọng lượng. - n podecul mercaptan: 0.5 phần theo trọng lượng. - Stynene: 25 phần theo trọng lượng. - Butadien: 75 phần theo trọng lượng. - Short stop-hydroquinone: 0.1 phần theo trọng lượng. - Antioxidant: 1.25 phần theo trọng lượng.
Phản ứng ñồng trùng hợp - Nhiệt ñộ trùng hợp 1220F phần theo trọng lượng. (- CH2 – CH = CH – CH2 -)x –(- C – C -)y 
ðặc tính - SBR ñược ñồng trùng hợp ở 50oC ñược gọi là SBR phương pháp nóng (phương pháp cũ), ñược ñồng trùng hợp ở 5oC ñược gọi là SBR phương pháp lạnh có tính năng cơ lý tốt hơn phương pháp nóng. Trong cấu tạo phân tử SBR có liên kết ñơn nên có thể lưu hóa bằng lưu huỳnh, SBR thường có hàm lượng Styrene từ 20÷25%, 75÷80% còn lại là Butadien. Khi hàm lượng Styren cao hơn 50%, SBR ñược gọi là nhựa có hàm lượng Styren cao (high styren resin). - Trong công thức cấu tạo của SBR thành phần Butadien thực hiện tính chất cao su, thành phần Styren thực hiện tính chất nhựa. • Một số SBR thường gặp:  SBR 1502: là SBR trùng hợp bằng phương pháp lạnh có hàm lượng Styren khoảng từ 23÷25% là loại SBR có thể sử dụng cao su mạnh.  SBR 1500: SBR ñồng trùnh hợp bằng phương pháp lạnh hàm lượng Styren từ 23÷25% sử dụng sản xuất sản phẩm màu ñen.  SBR 1712: SBR ñược ñồng trùng hợp bằng phương pháp lạnh, hàm lượng Styren từ 23÷25%, hàm lượng gốc dầu thơm (Aromatic) lớn hơn 37,5%, sử dụng sản phẩm màu ñen. 16  SBR 1778: tương tự như loại SBR 1712 nhưng hàm lượng dầu gốc Naphtenic là 37,5%, sử dụng sản phẩm màu sáng.  KHS 68: là loại nhựa có hàm lượng Styren 68%, sử dụng trong trường hợp sản phẩm có ñộ cứng cao, sử dụng chất ñộn. - Chống dập nứt thấp ở nhiệt ñộ cao. Ở 1000C sẽ mất 60% tính chống nứt. - Tính chịu nhiệt thấp (Ở 940C cao su lưu hoá mất ñi 2/3 cường lực và 30% tỉ lệ dãn dài). - ðộ loang vết nứt lớn (Grack grow) - So sánh với cao su thiên nhiên:  SBR ñóng rắn chậm hơn cao su thiên nhiên.  SBR kháng nhiệt tốt hơn cao su thiên nhiên nhưng thấp hơn cao su Nitrile.  SBR có tính kháng dầu tốt hơn cao su Chloroprene.  SBR có tính kháng ñiện, dầu acid, hoá chất tương tự cao su thiên nhiên.
Gia công - Tiêu hao năng lượng hơn khi hỗn luyện. Chú ý không quá sơ luyện sẽ làm giảm ñộ dẻo vì phân tử sẽ tạo liên kết không gian ba chiều. ðộ giảm làm cho cao su khó ñiền ñầy khuôn. Nên cải thiện tính chất này bằng cách dùng dầu Napthalene nhựa thông, dầu Coumanrone… - Nhiệt nội sinh lớn làm cho sản phẩm bị tổn thất khi uốn ép nhiều lần. - Thành phần ñộn rất quan trọng ảnh hưởng ñến các tính chất cơ lý của sản phẩm. - Vận tốc lưu hoá chậm hơn cao su thiên nhiên. - SBR trên thị trường còn ngâm phòng lão D Acid stearic, dầu vv…liều lượng do nhà sản xuất quy ñịnh. Thường là 1,5% phòng lão D, 3,5% Acid stearic • SBR lạnh chịu mài mòn tốt hơn SBR nóng -> mặt lốp xe. • Chống nứt thấp ở nhiệt ñộ cao, ñộ loang vết nứt lớn, chịu nhiệt kém. • Tốn năng lượng khi sơ luyện, ñộ dẻo thấp -> khó ñiền khuôn, tốc ñộ lưu hóa chậm. 17 • Nhiệt nội sinh lớn, cường lực kéo ñứt thấp khi không ñộn.
Ứng dụng - Lốp, ñai, ống, giày, dây cáp, khung cửa, ñệm giảm chấn, tráng vải … - Công nghệ săm lốp xe, phụ tùng cao su, băng tải - Công nhệ ống, bọc cáp, giày dép, vòng ñệm joint, keo dán… f. Cao su ethylene –propylene (EPM, EPDM) Thành phần: Ethylene + Propylene, EPDM: 40/60 Tính năng và ứng dụng: • ðối với EPDM, nhóm Dien ñược thêm vào ñể có liên kết không bão hòa nên có thể lưu hóa bằng lưu huỳnh. Các Dien thường là 1,4 Hexa Dien, Diclo Pentadien. • Tùy theo cấu tạo của Ethylen, Propylene và Dien mà EPDM có tính chất khác nhau • Tỷ lệ Propylen cao thì cao su EPDM dễ cán luyện hơn nhưng nếu thành phần Ethylen cao hơn thì tính năng cơ lý và tính chất ép ñùn (ép xuất) tốt hơn. • ðộ nhớt Mooney càng cao, tính năng cơ lý tốt hơn cao su có khả năng hấp thụ chất ñộn nhiều hơn nhưng quá trìng gia công khó. • Các Dien ñược thêm vào ñể cao su EPDM lưu hoá bằng lưu huỳnh nhưng chúng ñều ở mạch nhánh, do ñó EPDM có mạch chính là các liên kết bão hòa nên EPDM có tính chịu nhiệt tốt như Ozone, ánh sáng. • ðộ ngậm dầu, ñộn lớn -> hạ giá thành sản phẩm. • Phản lưu hóa bằng Peroxide (ít dùng) và tốc ñộ lưu hóa chậm, dính kém -> khó thành hình.
Ứng dụng: Rất rộng rãi (trừ sản phẩm kháng dầu, dung môi): hông, mặt lốp xe, chi tiết máy, bọc cáp ñiện, ống nước, băng tải, ñệm, bao bì, giầy dép, Parechoc (cản). g. Cao su silicon (dimetyl siloxan)
Tính chất 18 Cao su Silicon có khả năng chịu Oxy hóa, thời tiết, Ozone, nuớc, hơi nuớc và một số hợp chất dung môi. Tính chống cháy tốt, tự dập tắt ngọn lửa, không mùi, không vị, không ñộc nên ñược sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm, y tế… Khoảng nhiệt ñộ làm việc rất rộng từ -150oF ÷ 600oF (ñiều kiện tĩnh), - 100oF ÷ 600oF (ñiều kiện ñộng).
Ứng dụng Sử dụng trong các chi tiết với mục ñích chịu nhiệt, trong các ngành công nghiệp. Trong dân dụng các sản phẩm trong lĩnh vực thực phẩm, y tế, sử dụng trong ngành ñiện do có tính chất cách ñiện và chịu ñược môi trường thời tiết. 2.1.3. Cao su tái sinh và cao su bột a. Cao su tái sinh
Khái niệm cao su tái sinh Cao su tái sinh là các sản phẩm cao su phế thải ñã qua sử dụng, vứt bỏ ñi, ñược ñem ñi tái sinh ñể thu lại nguyên liệu cao su phục vụ cho sản xuất.
Phương pháp sản xuất cao su tái sinh Sau giai ñoạn chọn lựa sơ khởi, các sản phẩm cao su phế thải ñược cho vào máy nghiền, cao su và các vật liệu khác như: vải mành, dây thép niềng bị cắt xé và nghiền vụn tạo bột, loại bột này cho qua một vùng có từ tính mạnh ñể thu hút các vật có ái lực mạnh như sắt thép. Sau ñó xử lý bột bằng dung dịch Sút 5% ở 180oC trong 8 ñến 10 giờ. Sau ñó bột ñược hấp thụ trong nước sôi ở áp suất 7÷40 Atmosphere. Và bột sẽ ñược rửa, lọc, sấy khô và tinh luyện qua máy bằng vít vô tận.
Tính chất cao su tái sinh • Cao su tái sinh ñược sử dụng như chất phụ thêm ñể giảm giá thành của mẻ luyện • Cải thiện ñộ dẻo, giảm thời gian cho chất ñộn vào mẻ luyện. • Gia tăng tốc ñộ áp suất, giảm ñộ phồng của cao su từ miệng ñùn. 19 • Cải thiện ngọai quan của sản phẩm ñùn và giữ cho sản phẩm không bị co rút. • Giảm tiêu hao năng lượng vì một phần chất ñộn có sẵn trong cao su tái sinh. • Tăng nhẹ tính dính vì trọng lượng phân tử cao su tái sinh bị giảm trầm trọng.
Những trở ngại và ảnh hưởng của cao su tái sinh Khi thiết lập ñơn pha chế có sử dụng cao su tái sinh phải lưu ý ñến hàm lượng các chất còn tồn ñọng trong cao su: • Hàm lượng chất ñộn • Hàm lượng lưu hùynh • Hàm lượng chất xúc tiến Nếu cao su tái sinh luyện không kỹ, lẫn nhiều chất bẩn thô. Nếu tỷ lệ cao su tái sinh thêm vào là 10% thì tính năng kháng mòn, kháng xé rách, kháng mỏi sẽ suy giảm nghiêm trọng. Do ñó không nên vượt quá lượng dùng là 15% so với cao su sống. Người ta sử dụng cao su tái sinh có gốc là cao su thiên nhiên, cao su SBR (Styrene Butadien Rubber) và cao su Butyl, không sử dụng cao su tái sinh có gốc Nitril hoặc Poly Cloroprene vì các lọai cao su này bị biến cứng. b. Cao su bột
Khái niệm Thêm vào mẻ luyện khoảng 5% sẽ cải thiện ñược công nghệ của nó. Nếu tỷ lệ thêm vào cao thì tính chất của sản phẩm cũng bị suy giảm nghiêm trọng ñặc biệt là lực kéo ñứt, ñộ kháng xé và tính chất ñộn của sản phẩm. Người ta có thể sử dụng 100% bột cao su ñã lưu hóa ñể sản xuất sản phẩm bằng cách lưu hóa dưới áp lực cao ở 150oC có sự hiện diện của lưu huỳnh, tuy nhiên tính năng của sản phẩm rất kém. 20 Hình ảnh một số lọai cao su 21 2.2. Chất phụ gia 2.2.1. Chất lưu hóa
Sự lưu hóa - Lưu hóa là quá trình hóa học, các phân tử cao su ñược nối với nhau bằng những cầu nối hóa học, tạo ra những mạng lưới cao su ở những mức ñộ khác nhau. - Tạo ra những liên kết ngang cộng hóa trị rất bền, ñồng thời ñây là quá trình không thuận nghịch. 22 a. Lưu huỳnh
Khái quát − Tên khác: diêm sanh, sulfur − Ký hiệu: S − Phân loại: trên thị trường có 4 loại chính: lưu huỳnh thỏi, lưu huỳnh thăng hoa, lưu huỳnh thăng rửa lại, lưu huỳnh kết tủa. − Trong ñó lưu huỳnh thỏi ñược sử dụng nhiều nhất, nó có cấu trúc kết tinh gồm 8 nguyên tử lưu huỳnh (S8) và ñược sản xuất từ lưu huỳnh hình cầu qua quá trình nghiền và sàng. ðiểm nóng chảy của lưu huỳnh hình thoi từ 118 ÷ 119 ºC
Tính chất chung − Chất màu vàng, tỷ trọng 2.07, không màu, không mùi, không tan trong nước, tan ít trong cồn, ether, glycerine, tan nhiều trong cacbon disulfide. − Nóng chảy ở 119 ºC, thành chất lỏng màu vàng nhạt, nhiệt ñộ bốc cháy ở 266 ºC và ngọn lửa màu xanh lam và bốc khí anderhyde sulfurous (SO2) hôi. − Tạo mạng lưới không gian ba chiều. Tính năng của cao su sau khi lưu hóa sẽ phụ thuộc rất nhiều vào mật ñộ liên kết không gian ba chiều. − Lưu huỳnh có thể tác dụng với các liên kết ñôi của mạch phân tử ñể tạo mạng lưới không gian thông qua các cầu nối Sunfua. − Nếu dây lưu huỳnh có nhiều phân tử (x>2) -> ñàn hồi, uốn dập tốt, nhưng cơ tính và kháng lão kém -> dùng xúc tiến.
Lượng sử dụng − Cao su lưu hóa mềm: lượng sử dụng từ 1 ÷ 3% ñối với trọng lượng cao su và có sử dụng chất xúc tiến − Cao su bán cứng: lượng sử dụng từ 10 ÷ 25% ñối với trọng lượng cao su và có sử dụng chất xúc tiến, nhưng thường ít sử dụng ñến lượng này vì làm cho tính chất sản phẩm kém. 23 − Cao su cứng ebonite: từ 25 ÷ 60%, khi sử dụng hàm lượng này cần phải thận trọng vì dễ gây lưu hóa sớm b. Selenium
Khái quát − Tên thương mại: VANDEX … − Ký hiệu: Se − Phân loại: có 2 loại Se xám và Se ñỏ, trong ñó Se xám thường ñược sử dụng làm chất lưu hóa cao su
Tính chất chung - Se ở dạng thỏi hay dạng bột, tỷ trọng 4,79 ÷ 4,81, nóng chảy ở nhiệt ñộ > 217ºC, không tan trong nước và các dung môi hữu cơ. - Làm chất lưu hóa cho cao su và latex, thành lập cầu nối giữa các phân tử hydrocarbon cao su, nhưng khả năng kém hơn lưu huỳnh.
Lượng sử dụng - Lượng sử dụng: 0.5 ÷ 1% ñối với lượng cao su, thường sử dụng chung với các chất khác như TMTD hay DTET, sản phẩm cao su thường có tính chiệu nhiệt ñộ rất tốt. c. Tellurium
Lượng dùng: 0,5 % kết hợp TMTD/ TETD trong hỗn hợp không lưu huỳnh, sản phẩm -> không biến mềm, chịu nhiệt, hơi nuớc.
Ngoài lưu huỳnh người ta còn sử dụng Selenium và Tellurium sẽ cho sản phẩm có một số ñặc tính tốt như là lực kéo ñứt tốt, kháng mòn tốt, chịu nhiệt, chịu hơi nước tốt tuy nhiên giá ñắt nên ít dùng. Bảng 2.3: Các hợp chất lưu hóa không sử dụng lưu huỳnh STT Hệ lưu hóa Tác nhân lưu hóa Loại nối ngang Loại cao su sử dụng 1 peroxide Benzoyl Peroxide Dicumyl Peroxide EPDM Silicone 2 Oxit KL ZnO, MgO CR Hypalon 24 4 Nhựa Nhựa phenolic P quinonedioxime O O Bytyl CFM − Các hỗn hợp 2 chức: tạo cầu nối giữa các dây phân tử polymer thành dạng không gian 3 chiều − Các peroxide: sử dụng cho các loại cao su có dây phân tử bão hòa hoặc không có các nhóm có khả năng phản ứng tạo mạng, các loại chất lưu hóa này không vào dây phân tử polymer nhưng tạo các ñiểm hoạt ñộng ñể nối lại nguyên tử carbon của hai dây kế cận. 2.2.2. Chọn lựa hệ lưu hóa − Lưu hóa nhanh − Hoạt tính cao (lưu hóa hiệu quả) − Tan trong cao su (không trổ phấn, phân tán tốt) − Chậm kích hoạt (an toàn khi gia công) − Lưu trữ an toàn − Mâm lưu hóa rộng − Hiệu quả trên khoảng nhiệt ñộ rộng − Tương hợp với các phụ gia khác − An toàn và không gây hại khi sử dụng − Không có hiệu ứng phụ trên các tính chất khác 2.2.3. Chất xúc tiến
ðịnh nghĩa Chất xúc tiến hay còn gọi là chất gia tốc lưu hóa, là chất hữu cơ có tác dụng tăng tốc ñộ lưu hóa cao su. ðược sử dụng với lượng nhỏ, có khả năng làm giảm thời gian hay hạ nhiệt ñộ gia nhiệt sản phẩm, giảm tỷ lệ gia nhiệt chất lưu hóa và cải thiện chất lượng sản phẩm.
Phân loại • Theo pH: acid, bazơ, trung tính. 25 • Theo tốc ñộ 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 - acol − Anderhyde - amine − Thiourea và urea − Guanidine − Thiazole và thiazoline − Sulfonamide − Thiuram − Dithiocaramate tan và không tan trong nước − Xanthate
ðiều kiện chọn chất xúc tiến • Việc lựa chọn chất xúc tiến chịu sự ảnh hưởng của 3 yếu tố: thời gian gia nhiệt, tốc ñộ lưu hóa, chiều dài và số lượng cầu nối ngang lưu huỳnh trong sản phẩm cao su, 3 yếu tố này có mối quan hệ mật thiết ñến việc kích hoạt các muối kẽm. • Một trong các tính chất quan trọng của chất xúc tiến là hiệu ứng kết hợp. trong thực tế, người ta luôn sử dụng kết hợp các chất xúc tiến cùng 1 ñơn pha chế ñể ñạt ñược các tính chất tối ưu cho sản phẩm. • Khi chọn hàm lượng chất xúc tiến cần phải chú ý ñến bản chất chất xúc tiến, hàm lượng càng cao thì tốc ñộ phản ứng càng nhanh. Tuy nhiên giá trị này có 1 giới hạn nhất ñịnh. a. Diphenyl guanidine (DPG) 26
Khái quát − Tên thương mại: DPG, VULKACITD... − Công thức:
Tính chất chung - D: 1.13 ÷ 1.19 - To chảy: >145oC - Không tan trong nước và xăng, tan ít trong benzen, Trichloroethylene; tan nhiều trong Aceton, Chloroform, ít bị biến tính khi cất giữ. - DGP thường dùng làm chất xúc tiến phụ cho MBT hoặc MBTS. Nếu dùng làm chất xúc tiến chính sẽ ảnh hưởng ñến màu sắc sản phẩm. - Xúc tiến trung bình, dùng cho những vật dày. - Dùng như chất xúc tiến thứ 2 với các vật khác như: thiazoles
Lượng sử dụng - Dùng làm hóa dẻo cho cao su CR 1 ÷ 4% - Dùng như chất xúc tiến: 1 ÷ 2% - Dùng làm chất tăng hoạt: 0.2 ÷ 0.7% dùng kèm với DM hay MBT b. Mercaptobenz thiazole (MBT)
Khái quát - Tên thương mại: MBT, THIOTAX… - Tên khác: 2 – metcaptobenzothiazole 2 – benzothiazol-tiol - Công thức: 27
Tính chất chung - Dạng bột hay xốp, vàng nhạt, vị ñắng, có mùi ñặc trưng. - Tỷ trọng: 1.48 ÷ 1.5 - To chảy: 163 ÷ 179oC - Không tan trong nước và xăng, tan ít trong dicloroethylene, tan nhiều trong benzene, Chloroform.
Lượng sử dụng - Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.5 ÷ 1.5% - Sử dụng như chất tăng hoạt mạnh cho chất gia tốc bazơ: 0.5 ÷ 1.5% dùng kèm với DPG 0.2 ÷ 0.7%, trở thành hỗn hợp xúc tiến bán cực nhanh. c. Disulfur benzothiazyl (MBTS hay DM)
Khái quát - Tên thương mại: MBTS, ACCELERATOR DM… - Tên khác: 2- benzothiazolyl disulfide 2,2 –ditio-bis-benzothiazole - Công thức: 28
Tính chất chung - Dạng bột hoặc hạt xốp nhỏ màu vàng nhạt hơi trắng, không mùi, không ñộc - Tỷ trọng: 1.5 - To chảy: 170oC - Tan trong benzene, chloroform, acetone, ether. Không tan trong nước, xăng.
Lượng sử dụng - Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.8 ÷ 1.5%, với lượng S sử dụng là 1 ÷ 2% - Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.5 ÷ 1.5% dùng kèm với DPG 0.4 ÷ 0.7%, lượng S sử dụng 1.5 ÷ 2.5 cho sự lưu hóa chậm hơn. - Sử dụng như chất trì hoãn lưu hóa cho cao su chloroprene: 0.25 ÷ 1% d. Cyclodexyl – 2 – benzothiazyl sulfenamide (CBS)
Khái quát - Tên thương mại: CBS, CONAC S, SANTOCURE … - Tên khác: 2- benzothiazole cyclohexyl sulfenamide - Công thức:
Tính chất chung - Dạng bột hoặc hạt màu trắng hơi vàng (màu kem), có vị ñắng - Tỷ trọng: 1.27 ÷ 1.3 - To chảy > 95oC - Tan trong dung môi hữu cơ thông dụng, không tan trong nước
Lượng sử dụng 29 - Dùng như chất chì hoãn, rất thích hợp cho các hỗn hợp cao su có chứa khói ñen có pH cao (SRF, FF, SAF, ISAF), và các hỗn hợp ép ñùn, lượng sử dụng: 0.5 ÷ 1% - CBS có thể sử dụng thay thế cho sự kết hợp giữa DM và DPG, có hiệu quả gia tốc tương ñương. - Có khả năng tự tăng họat nên chỉ cẩn sử dụng 1 lượng nhỏ ZnO 1÷ 2% và Acid stearic 0.5% - Ở hỗn hợp cán luyện khả năng phân tán vào trong cao su rất tốt, bởi nó có nhiệt ñộ nóng chảy thấp và hiện tượng chết trên máy dường như không xảy ra khi ta dùng duy nhất. e. Monosulfur tetramethyl thiuram (TMTM)
Khái quát - Tên thương mại: TMTM, THIONEX … - Tên khác: Tetramethylthiuram monosulfur Bis-dimethyl thicarbamyl sulfide - Công thức:
Tính chất chung - Dạng bột hoặc hạt màu vàng hoặc vàng chanh, không mùi, không vị - Tỷ trọng: 1.37 ÷ 1.4 - To chảy > 95oC - Tan trong dung môi hữu cơ thông dụng: benzene, chloroform, acetone, không tan trong nước và gasoline, tan ít trong ether, cồn
Lượng sử dụng - Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.15 ÷ 0.3%, với lượng S sử dụng là 1,5 ÷ 3% 30 - Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.05 ÷ 0.5% khi ñó chất gia tốc chính nên dùng là DM với lượng 0.5 ÷ 1% - Sử dụng như chất trì hoãn lưu hóa cho cao su chloroprene: 0.5 ÷ 1% khi ñó lượng lưu huỳnh sử dụng 0.5 ÷ 1% f. Diethyl dithiocarbamate kẽm (EZ)
Khái quát - Tên thương mại: ETHASAN, SOXINOL EZ … - Công thức:
Tính chất chung - Dạng bột màu trắng - Tỷ trọng: 1.47 - To chảy: 171 ÷ 178oC - Tan trong benzene, chloroform, cavbon disulfide, không tan trong nước, xăng, cồn tan ít trong ether, cồn, ít tan trong carbon tetrachloro acetone.
Lượng sử dụng - Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.25 ÷ 1%, với lượng S sử dụng là 0.75 ÷ 2% - Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.5 ÷ 1.5% cho các chất gia tốc chính g. Disulfur tetramethylthiuram (TMTD)
Khái quát - Tên thương mại: TMTD, VULKACIT THIURAM v.v… - Công thức: 31
Tính chất chung - Dạng bột mịn, hoặc màu kem nhạt, gần trắng, không mùi - Tỷ trọng: 1.29 - To chảy: 135 - 140oC - Tan trong các dung môi hữu cơ thông dụng, không tan trong nước, xăng, acid loãng, chất kiềm, tan ít trong trichloroethylene. - Dưới tác dụng của nhiệt, nó giải phóng 13% lưu huỳnh và chính lượng lưu huỳnh này ñã tham gia tạo sự lưu hóa.
Lượng sử dụng - Dùng như chất lưu hóa không sử dụng lưu huỳnh: 2.5 ÷ 4 %, hoặc 1,5 ÷ 3% kết hợp với hàm lượng lưu huỳnh thấp - Dùng làm chất gia tốc lưu hóa chính: 0.15 ÷ 0.5%, với lượng S sử dụng là 1 ÷ 3 % - Sử dụng như chất tăng hoạt: 0.05 ÷ 0.3 % khi ñó chất xúc tiến chính là 0.5 ÷ 1 % MBT hay DM, lượng lưu huỳnh sử dụng là 2 ÷ 2.5 % 2.2.4. Chất tăng hoạt
ðịnh nghĩa Là chất có tác dụng phụ trợ gia tốc cao su tăng cường tính chất gia tốc hay bổ chỉnh tác dụng nghịch của một số hóa chất trong cấu tạo hỗn hợp cao su
Phân loại − Oxit kim loại: ZnO, MgO − Acid béo: A stearic − Các chất gia tốc lưu hóa hoặc các chất gia tốc lưu hóa mạnh dùng với liều lượng thấp so với lượng bình thường.
Cơ chế hoạt ñộng 32 ZnO + A. Strearic MBT (HX) ZnX X : nhóm dư ñiện tử H : trao ñổi với cao R - Sy - R S Acid tạo môi trường ñưa ZnO vào cao su Dạng phức tương ñối ổn ñịnh XSZnSX Tác nhân lưu hóa – muối trung gian không bền nằm trong cao su R - Sy - X Chất trung gian gắn lên mạch cao su Sản phẩm cao su lưu hóa Cao su (HR) a. ZnO
Khái quát Oxit kẽm là chất trợ xúc tiến quan trọng nhất và ñược sử dụng nhiều nhất và thường kết hợp với các acid béo ñể tạo thành các savon tan ñược trong nguyên liệu cao su. 33 Trong hỗn hợp cao su, ZnO có tác dụng: dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt, thích hợp cho các sản phẩm dày hoặc các sản phẩm khi sử dụng có nhiệt nội sinh cao như lốp xe…
Tính chất chung Bột trắng, có tỷ trọng d = 5.57 ÷ 5.6 ở trạng thái vô ñịnh hình hay hình kim tùy theo ñiều kiện oxide hóa kẽm. Ở trạng thái nguyên chất nó tan trong nước 0.005 g/ lít ở 250C, tan ñược acid, kiềm và muối amine.
Hàm lượng sử dụng Dùng như chất tăng hoạt cho các chất gia tốc: 3 ÷ 5% cho nhóm thiazole và những chất có yêu cầu hay 0.5 ÷ 3% có hiệu quả cho mọi chất gia tốc. Khi dùng như chất truyền nhiệt, tăng hoạt, phẩm màu tạo trắng: 8 ÷ 20% b. Acid Stearic
Khái quát − Tên khác: Acid actadecylic, acid actadecanoic, sáp chua … − CTPT: CH3 – (CH2)16 – COOH − Acid stearic ñược sử dụng làm chất tăng hoạt gia tốc trực tiếp hoặc qua sự thành lập savon kẽm tan trong cao su khi phản ứng với oxide kẽm. − Hóa dẻo cao su cán luyện − Khuếch tán chất ñộn và hóa chất khác − Kháng lão hóa vật lý cho cao su lưu hóa: do acid strearic có ñộ tan giới hạn trong cao su nên khi có lượng tự do sẽ khuếch tán ra ngoài cao su tạo sự kháng lão hóa vật lý cô lập cao su và không khí.
Tính chất chung − Là acid béo, tinh thể dạng lá mỏng màu trắng sáng. − Dạng thương mại: bột, vảy, phiến…tỷ trọng d = 0.84 − Nhiệt ñộ nóng chảy: 69,60 C − Tan trong ether, chloroform, benzene. 34
Hàm lượng sử dụng − Hàm lượng sử dụng acid strearic trong ñơn pha chế 1÷ 4 % cho các chất xúc tiến cần sự tăng hoạt. c. Các chất tăng hoạt khác
PbO / Pb3O4 - PbO: là chất bột màu vàng, không tan trong nước, tan trong acide, kiềm mạnh, khối lượng riêng là 9,1÷ 9,7, không mùi ñộc. - Pb3O4: bột màu ñỏ không tan trong nước, khối lượng riêng là 8,3÷9,2, không mùi ñộc. - Dùng cho sản phẩm NR, SBR, NBR, làm tăng hoạt tính Thiazole và Aldehydomin. - Dễ bị tự lưu -> dùng acid stearic và dầu tùng tiêu - PbO dùng cho CR, IIR
MgO - Dạng bột mịn màu trắng, nhẹ, xốp, không tan trong nước và rượu dùng làm chất ñộn, chất trợ xúc tiến. - Cũng dùng như tác chất lưu hóa với ZnO trong CR - Dùng như một chất nhậm acid (H+) trong hỗn hợp ñộn cao với Factice trắng.
Acide oleic - Dạng lỏng, màu vàng ñến màu nâu ñỏ, ñiểm chảy của chất tinh khiết là 14oC, ñiểm sôi 286oC
Dầu hạt bông - Dạng bán rắn màu vàng hay vàng nhạt, ñiểm chảy 20÷37oC
Acide béo có 12 nguyên tử Cacbon - Thể rắn màu trắng, khối lượng riêng 0,89 và Tm = 20÷37oC. 2.2.5. Chất hóa dẻo
ðịnh nghĩa Chất hóa dẻo có chức năng lớn trong cao su giúp chế biến và gia công hỗn hợp cao su ñược dễ dàng, làm biến ñổi vài cơ tính của cao su lưu hóa.
Phân loại 35 − Nhóm có nguồn gốc ñộng vật và thực vật − Nhóm có nguồn gốc dẫn xuất từ than ñá − Nhóm có nguồn gốc từ dầu mỏ − Nhóm tổng hợp
Tác dụng của chất hóa dẻo − Cơ chế của sự hóa dẻo: chất hóa dẻo xen vào giữa các chuỗi cao su, làm tách các chuỗi ra và làm giảm lực hút giữa các phân tử − Giúp chất ñộn dễ phân tán, giảm nhiệt ñộ luyện trên máy cán 2 trục − Giảm bớt thao tác cơ học, tiết kiệm công suất tiêu thụ − Tăng ñộ kết dính giữa hóa chất và cao su trong quá trình cán, tạo ñiều kiện cho hóa chất dễ dàng phân tán vào trong cao su. a. Dầu tùng tiêu − Thể lỏng sệt, màu nâu ñen − Sử dụng nhiều sẽ kéo dài sự lưu hóa và làm cho sản phẩm biến mềm ở nhiệt ñộ cao, ngoài ra cũng xúc tiến lão hóa − Tỷ trọng: 1,01 ÷ 1,06 b. Nhựa thông − Gồm acid abietic (C19H29COOH) và alhydric abietic (C14H24O4) − Là chất làm mềm, tăng dính − Màu vàng trong suốt, màu vàng ñục − Tỷ trọng: 1,1÷1,5 c. Chất hóa dẻo
Một số chất hóa dẻo thông dụng: − Mercaptan họ thơm: Betanaphyl Mercaptan, Xylylmer-Captan, muối kẽm của Xylylmer-Captan, Phenylmer-Captan − Các chất dẫn xuất Imidazole: Dimethyl Imidazole − Hydrazine thơm: Stearate Phenylhydrazine − Các dẫn xuất của Acid Sunfuric: Bandogene d. Dầu khoáng 36 − Làm giảm ñộ nhớt, dễ ñộn. Tăng ñộ bám ñường cho lốp − Dầu gốc thơm (Aromatic): cho gia công tốt nhất: sản phẩm dễ nhuộm, bền màu, kháng lão, thích hợp cho NR, tổng hợp trừ IIR. − Dầu Parafin. Ứng dụng cho IIR, dễ nhuộm, bền, ñộ nhớt thấp -> chịu nhiệt thấp. 2.2.6. Chất ñộn
ðịnh nghĩa ðộn là chất phụ gia ñược ñưa vào cao su thường chiếm lượng tương ñối lớn hơn 10% trở lên • Mục ñích sử dụng: − Cải thiện tính năng của sản phẩm − Cải thiện khả năng gia công của hỗn hợp cao su − Hạ giá thành sản phẩm
Phân loại: ñược chia thành 3 loại chính − ðộn gia cường: than N774, N990.. − ðộn bán gia cường: N550, silica .. − ðộn trơ: CaCO3, Kaolin, cao su tái sinh ..
Cơ chế a. Than ñen
Khái quát 37 − Than ñen máng dẫn truyền: (CC): cải thiện tính dẫn ñiện, kháng xé rách, kháng mài mòn. − Than ñen máng rất dễ thao tác: (HPC): bổ cường, kháng mài mòn, kháng kéo ñứt, dẫn ñiện khá tố