A különböző jellegű gumik vulkanizálásának fő szabályszerűségei
A gumik vulkanizálásának fő módszerei. A gumi technológia fő kémiai folyamatának végrehajtásához - vulkanizálás - vulkanizáló szereket használnak. A vulkanizálás folyamatának kémiája egy térbeli rács kialakulását jelenti, amely magában foglalja a lineáris vagy elágazó gumi makromolekulákat és keresztkötéseket. Technológiailag a vulkanizálás a gumikeverék feldolgozását jelenti a normál hőmérséklet és a 220 ° C közötti hőmérsékleten, nyomás nélkül és ritkábban anélkül.
A legtöbb esetben, vulkanizálás hajtjuk ipari vulkanizáló rendszereket, amelyek a vulkanizálőszert, gyorsítók és vulkanizáló aktivátorokat és hozzájárulva az hatékonyabb áramlását folyamatainak térbeli rács.
A gumi és a vulkanizálószer közötti kémiai kölcsönhatást a gumi kémiai aktivitása határozza meg, azaz a kémiai aktivitást. a láncok telítetlenségének mértéke, a funkcionális csoportok jelenléte.
A telítetlen gumik kémiai aktivitása a kettős kötések fő láncában való jelenlétének és a hidrogénatomok fokozott mobilitásának köszönhető # 945; -metiléncsoportok a kettős kötés mellett. Ezért a telítetlen gumik vulkanizálhatók mindegyik vegyülettel, amely kettős kötéssel és szomszédos csoportokkal kölcsönhatásba lép.
A telítetlen kaucsukra vonatkozó fő vulkanizálószer a kén, amelyet általában vulkanizáló rendszerként használnak a gyorsítókkal és azok aktivátorával együtt. A kén, szerves és szervetlen peroxidok mellett alkil-fenol-formaldehid gyanták (AFPS), diazo-vegyületek, polihalogén vegyületek is használhatók.
A telített gumik kémiai aktivitása lényegesen alacsonyabb, mint a telítetlen kaucsuk aktivitása, ezért a nagyfokú reaktivitással rendelkező anyagokat, például különböző peroxidokat kell használni a vulkanizáláshoz.
Vulkanizálása telítetlen és telített gumik végezhető nemcsak jelenlétében kémiai térhálósító szerek, hanem hatása alatt fizikai behatások, hogy megindítja a kémiai átalakulások. Ez a nagy energiájú sugárzással (sugárzást kibocsátó kikeményítő), az ultraibolya fény (fotovulkanizatsiya), hosszabb időn át tartó magas hőmérséklet (termikus vulkanizálás), a hatását a lökéshullámok és más forrásokból.
A funkcionális csoportokkal rendelkező gumik vulkanizálhatók ezeken a csoportokban olyan anyagok által, amelyek a funkcionális csoportokkal kölcsönhatásba lépnek keresztkötés kialakítása céljából.
A vulkanizációs folyamat fő szabályszerűségei. Függetlenül attól, hogy milyen típusú gumit és használt vulkanizáló rendszert alkalmaznak, a vulkanizálás során jellemző tulajdonságok jellemző változása következik be:
• A gumikeverék lágysága jelentősen csökken, a vulkanizátumok szilárdsága és rugalmassága megjelenik. Így az ND alapú nyers gumikészítmény erőssége nem haladja meg az 1,5 MPa értéket, és a vulkanizált anyag szilárdsága nem kevesebb, mint 25 MPa.
• A gumiabroncs kémiai aktivitása jelentősen csökken: telítetlen gumikban a kettős kötések száma csökken, telített gumik és funkcionális csoportokkal rendelkező gumik esetében az aktív központok száma csökken. Ennek következtében a vulkanizátum stabilitása oxidatív és egyéb agresszív hatásokra növekszik.
• A vulkanizált anyagok ellenállása az alacsony és a magas hőmérséklet hatására nő. Így az NC 0 ° C-on megkövesedik és +100 ° C-on ragadósodik, és a vulkanizátum megmarad erejét és rugalmasságát -20 és +100 ° C közötti hőmérséklet-tartományban.
Az anyagi tulajdonságok e karaktere a vulkanizálás során megváltozik, egyértelműen jelzi a strukturálási folyamatok áramlását, ami háromdimenziós térbeli rács kialakulását eredményezi. Annak érdekében, hogy a vulkanizátum rugalmas maradjon, a keresztkötéseknek viszonylag ritkán kell lenniük. Tehát az ND esetében a lánc termodinamikai rugalmassága fenntartható, ha egy keresztirányú kötés a fő lánc 600 szénatomját tartalmazza.
A vulkanizációs folyamatot az is jellemzi, hogy a tulajdonságok általános jellemzői megváltoznak a vulkanizálási idő függvényében állandó hőmérsékleten.
Mivel a keverékek viszkózus tulajdonságai a legjelentősebb változást mutatják, a nyírási forgási viszkozimétereket, különösen a Monsanto reométereket használják a vulkanizáció kinetikájának tanulmányozására. Ezek az eszközök lehetővé teszik a vulkanizálás folyamatának 100-200 ° C-os hőmérsékleten való vizsgálatát 12 és 360 perc közötti időtartamon át, különböző nyíróerőkkel. A műszer felvevõje a nyomaték függõségét a vulkanizálás idején állandó hõmérsékleten írja le. egy vulkanizáló kinetikus görbét, amelynek S alakú és több szakasza megfelel az eljárás szakaszainak (3. ábra).
A vulkanizálás első szakaszát indukciós időszaknak nevezik. égős szakasz vagy korai vulkanizációs lépés. Ebben a szakaszban a gumi keveréknek folyadékot kell tartania és meg kell töltenie az egész szerszámot, ezért tulajdonságait a minimális nyíróperiódus Mmin (minimális viszkozitás) és az idő ts. Jellemzi. amelynek során a nyírási momentum 2 egységgel nő a minimális értékhez képest.
Az indukciós idõtartam függ a vulkanizáló rendszer aktivitásától. A vulkanizáló rendszer kiválasztását a ts külön értékével a termék tömege határozza meg. A vulkanizálás során az anyagot először vulkanizálási hőmérsékletre hevítik, és a gumi alacsony hővezetőképessége miatt a bemelegedési idő arányos a termék súlyával. Ezért a nagy tömegű termékek vulkanizálásához elegendően hosszú indukciós időszakot biztosító vulkanizáló rendszereket kell választani, és az alacsony tömegű termékek esetében ellenkezőleg.
A második szakasz a vulkanizálás legfontosabb időszakaként szól. Az indukciós periódus végén az aktív részecskék felhalmozódnak a gumi keverék tömegében, ami gyors felépítést és. vagyis a nyomaték növekedése a maximális Mmax értékig. Azonban a második szakasz befejezése nem a Mmax elérésének ideje. de a t90 idő. az M90-nak megfelelő. Ezt a pillanatot a következő képlet határozza meg:
ahol # 8710, M - a nyomatékkülönbség (# 8710, M = Mmax - Mmin).
A t90 idő a vulkanizálás optimuma, amelynek értéke függ a vulkanizáló rendszer aktivitásától. A görbe meredeksége a fő időszakban a vulkanizáció sebességét jellemzi.
A folyamat harmadik szakaszát újra-vulkanizációs szakasznak nevezzük. amely a legtöbb esetben a kinetikus görbén egy állandó tulajdonságú vízszintes szakasznak felel meg. Ezt a zónát a vulkanizációs fennsíknak nevezik. Minél szélesebb a fennsík, annál ellenállóbb a keverék az újra vulkanizáláshoz.
A fennsík szélessége és a görbe további iránya nagyban függ a gumi kémiai jellegétől. Telítetlen lineáris gumik, például ND és SKI-3 esetén a plató nem széles, majd romlás következik be, azaz E. A görbe csökkenése (3. Ábra, a görbe). A tulajdonságok romlását a vulkanizálás szakaszában fordítottnak nevezzük. A visszafordítás oka nemcsak a fő láncok megsemmisítése, hanem a létrejövő keresztkötések is a magas hőmérséklet hatására.
Telített kaucsukok, telítetlen gumik és elágazó szerkezetű (jelentős mennyiségű kettős kötések az oldalsó-1,2 hivatkozások) a reverzió zónában tulajdonságai jelentősen eltérőek, és bizonyos esetekben még javult (ábra. 3, görbék b és c), mivel a termikus oxidáció kettős kötések kíséri további laterális kapcsolatok strukturálása.
A viselkedés gumi vegyületek túlvulkanizálás fontos lépés a termelés az ömlesztett termékek, különösen gumiabroncsok, mert a ráfordítás túlvulkanizálás reverzió előfordulhat külső rétegek nedovulkanizatsii belső. Ebben az esetben, a kívánt térhálósító rendszer, ami biztosítja a hosszú indukciós periódus egyenletes hevítését a gumiabroncs, nagy sebességgel a fő időszakban, és a széles plató vulkanizációs reverzió szakaszban.