Dlaczego do wulkanizacji gumy używa się siarki?
Zostaw wiadomość
Siarka jest pierwszą substancją chemiczną odkrytą przez Charlesa Goodyeara do wulkanizacji mieszanek kauczuku naturalnego.
Do końca 1950 roku do wulkanizacji mieszanek gumowych używano wyłącznie siarki.
To nieprawda, że do wulkanizacji można użyć tylko siarki
W rzeczywistości siarka może wulkanizować tylko nienasycone kauczuki (łańcuch polimerowy zawierający podwójne wiązania), takie jak kauczuk naturalny, kauczuk styrenowo-butadienowy, kauczuk nitrylowo-butadienowy itp.
Podczas gdy niektóre nadtlenki organiczne, żywica fenolowa ogólnie może wulkanizować wszystkie kauczuki (nasycone i nienasycone).
Istnieją również inne specyficzne utwardzacze (środki wulkanizujące), takie jak ZnO/MgO, który jest używany do wulkanizacji kauczuku chloroprenowego, kauczuku epichlorohydrynowego.
Większość mieszanek gumowych stosowanych w codziennych czynnościach zawiera kauczuk naturalny, kauczuk styrenowo-butadienowy, kauczuk butylowy. Siarka jest więc bardzo powszechna iw większości znana każdemu organizmowi.
Właściwości dynamiczne związków wulkanizowanych siarką są bardzo dobre w porównaniu z innymi utwardzaczami, takimi jak utwardzacze nadtlenkowe lub żywiczne. Z tego powodu wulkanizację siarką stosuje się we wszystkich produktach dynamicznych, takich jak opony, pasy transmisyjne itp.
Chociaż istnieją inne środki wulkanizujące (utwardzacze), siarka dominuje na rynku głównie ze względu na swoją niezawodność, elastyczność i kontrolę wulkanizacji, oprócz doskonałych właściwości dynamicznych.
Sama siarka nie może być użyta do wulkanizacji. Wymaga akceleratorów i aktywatorów. Akceleratory to organiczne związki chemiczne, które mogą przyspieszyć lub spowolnić proces wulkanizacji. Generalnie dodanie przyspieszaczy przyspiesza wulkanizację. Aktywatory (ZnO/kwas stearynowy) są również bardzo ważne dla procesu wulkanizacji.
Jeśli pytasz mnie, dlaczego do wulkanizacji można używać tylko siarki, a nie fosforu lub innych związków nieorganicznych, to jest to jedno pytanie, na które tak naprawdę nikt nie zna odpowiedzi. Chociaż istnieje wiele spekulacji lub prawdopodobnego mechanizmu, wciąż jednak prawdziwy powód nie jest jasno zrozumiany.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, co/dlaczego/jak przebiega wulkanizacja. Zapraszam do przeczytania poniżej.
Najpierw przejdźmy do podstaw. Pozwól mi być tak prostym, jak tylko potrafię.
Najpierw przedstawię ci to -
Guma składa się z tysięcy splątanych ze sobą łańcuchów polimerowych.
Tylko dla wizualizacji - to jak makaron w misce.
Teraz przechodząc do Twojej odpowiedzi:
Co to jest wulkanizacja?
Wulkanizacja to nic innego jak proces zastosowania ciepła w celu połączenia łańcuchów polimerowych.
Czasami proces wulkanizacji jest również wykonywany razem z formowaniem kształtu produktu, za pomocą formowania tłocznego, formowania wtryskowego itp.
Można to luźno nazwać utwardzaniem lub prasowaniem.
Dlaczego wulkanizacja jest ważna?
Guma jest materiałem amorficznym, co oznacza, że interakcja między łańcuchami polimeru jest bardzo mała (niskie przyciąganie międzycząsteczkowe). Ogólnie rzecz biorąc, nawet jeśli zastosujesz bardzo małą siłę lub nawet bardzo niewielką zmianę temperatury, te łańcuchy polimerowe zaczną się poruszać. Oznacza to, że materiał płynie lub odkształca się (trwale), ponieważ nie ma ograniczeń ze strony pobliskich cząsteczek łańcuchów polimerowych (niskie przyciąganie międzycząsteczkowe). To odkształcenie lub zdolność płynięcia również nie jest odwracalna. Oznacza to, że nie masz stabilnego materiału. (Był to również powód, dla którego gumy spływały latem i twardniały zimą).
Aby zatrzymać ruchliwość łańcuchów polimerowych, te łańcuchy polimerowe są ze sobą połączone/połączone. Tak więc ten proces mocowania lub łączenia ze sobą łańcuchów polimerowych nazywa się wulkanizacją/sieciowaniem.
Krótko mówiąc, jeśli potrzebujesz stabilnego, użytecznego materiału, musisz go wulkanizować lub, mówiąc prościej, musisz utworzyć wiązanie poprzeczne między łańcuchami polimeru.
Dlaczego używa się siarki?
Aby utworzyć usieciowanie, substancja chemiczna/pierwiastek powinien zawierać dwa lub więcej łańcuchów polimerowych.
Charles Good Year przypadkowo odkrył, że siarka może sieciować łańcuchy polimerowe. Tak więc do tej pory nikt tak naprawdę nie rozumiał, dlaczego siarka może to zrobić, podczas gdy inne materiały, takie jak fosfor lub inne materiały nieorganiczne, nie były w stanie tego zrobić.
Podstawowa różnica między użyciem siarki a innymi materiałami polega na tym
Siarka ma bardzo dobre właściwości dynamiczne w porównaniu z innymi utwardzaczami. Z tego powodu siarka jest stosowana w produktach dynamicznych, takich jak opony. Wadą siarki jest to, że nie wytrzymuje wysokiej temperatury. W tym miejscu do gry wchodzą inne środki utwardzające, takie jak nadtlenek, żywica fenolowa.
Teraz pytanie, dlaczego siarka jest dobra dla właściwości dynamicznych?.
Cóż, ma to związek z rodzajem użytej siarki. Ogólnie stosuje się polimerową siarkę elementarną (SS6-S). Tak więc siarka sama w sobie ma łańcuch, więc stosując siłę dynamiczną, siła ta może być rozłożona lub zgięta przez łańcuch siarki.
