¿Qué es la vulcanización?
Por lo tanto, el significado más científico de vulcanización debería ser "reticulación" o "puente", que es el proceso en el que los polímeros lineales forman redes de polímeros mediante reticulación.
Físicamente, es el proceso de convertir el caucho plástico en caucho elástico o caucho duro.
El significado de "vulcanización" incluye no sólo el proceso de reticulación en sí, sino también el método de producción de reticulaciones.
Este artículo describe la reacción química entre las macromoléculas de caucho y el agente reticulante azufre bajo calentamiento y el proceso de reticulación en una estructura de red tridimensional.
El caucho vulcanizado se denomina caucho vulcanizado.
La vulcanización es el último proceso en el procesamiento del caucho, que puede producir productos de caucho prácticos y con formas.
En la estructura de red del caucho, la densidad de los enlaces cruzados de azufre (donde el número de átomos de azufre es n≥1; la densidad de los átomos de azufre no cruzados (Sx o Sy) determina el grado de vulcanización del caucho.
En la práctica del proceso, este último se juzga por cambios en las propiedades físicas y mecánicas macroscópicas del caucho o la viscosidad del caucho.
Los factores principales. Los factores que afectan el proceso de vulcanización son la cantidad de azufre, la temperatura de vulcanización y el tiempo de vulcanización.
① El consumo de azufre
Cuanto mayor sea la dosis, más rápida será la velocidad de vulcanización. grado de vulcanización que se puede lograr.
La solubilidad del azufre en el caucho es limitada, el exceso de azufre precipitará de la superficie del caucho, lo que se conoce comúnmente como "pulverización de azufre"
Para reducir la pulverización de azufre, es necesario agregar azufre a la temperatura más baja posible, o al menos por debajo del punto de fusión del azufre.
De acuerdo con los requisitos de uso de los productos de caucho, el contenido de azufre en los blandos. el caucho generalmente no supera los 30, en el caucho semiduro generalmente es de alrededor de 20 y en el caucho duro puede llegar a 40 o más
② Temperatura de vulcanización. >Si la temperatura es superior a 10 ℃, el tiempo de curado se reducirá aproximadamente a la mitad.
Debido a que el caucho es un mal conductor del calor, la temperatura de las diferentes partes es diferente y el proceso de vulcanización del producto. También es diferente
Para garantizar un grado de vulcanización relativamente uniforme, los productos de caucho grueso generalmente se vulcanizan a bajas temperaturas durante un tiempo prolongado.
Este es el tiempo de curado. enlace importante.
Si el tiempo es demasiado corto, el grado de vulcanización será insuficiente (también llamado deficiencia de azufre).
Con el tiempo, el grado de vulcanización será demasiado alto (). comúnmente conocido como exceso de azufre). >Solo un grado apropiado de vulcanización (comúnmente conocido como vulcanización positiva) puede garantizar el mejor rendimiento general.
Se puede comprobar midiendo la resistencia a la tracción del caucho (o del vulcanizador). que todo el proceso de vulcanización se puede dividir en cuatro Etapas: inducción de vulcanización, prevulcanización, vulcanización normal y sobrevulcanización (para caucho natural, recuperación de vulcanización)
Durante el período de inducción de vulcanización (tiempo de quemado). , la reticulación aún no ha comenzado y el compuesto de caucho tiene buena fluidez.
Esta etapa determina el chamuscado y la seguridad del compuesto.
Al final de esta etapa, el. El compuesto comienza a entrecruzarse y pierde fluidez.
p>
La duración del período de inducción de la vulcanización no sólo está relacionada con las propiedades del caucho crudo, sino que también depende de los aditivos utilizados. Por ejemplo, al usar un acelerador retardado, se puede obtener un tiempo de combustión más largo y tiene mayor seguridad.
Después del período de inducción de la vulcanización, es la etapa de reticulación previa a la vulcanización a una cierta velocidad.
El grado de reticulación en la etapa previa a la vulcanización es bajo. Incluso en la etapa posterior, la resistencia al desgarro del caucho vulcanizado es menor que la del caucho vulcanizado. alcanza el nivel esperado, pero las propiedades de desgarro y agrietamiento dinámico son mejores que las de la vulcanización normal correspondiente.
Después de alcanzar la etapa de vulcanización positiva, las propiedades físicas del caucho vulcanizado alcanzan o se acercan al punto óptimo, respectivamente. Equilibrio integral de propiedades
Después de la etapa de vulcanización normal (zona plana de vulcanización), hay dos situaciones: el caucho natural "regresa" (la resistencia a la tracción disminuye) y la mayoría del caucho (excepto el caucho butílico) se vuelve resistente a la tracción. La fuerza sigue aumentando.
Para cualquier caucho, la vulcanización no sólo produce reticulación, sino que también rompe la cadena de producción y la cadena molecular debido a factores como el calor.
Este fenómeno se produce durante todo el proceso de vulcanización.
En la etapa de vulcanización, si la reticulación sigue siendo el factor principal, el caucho se endurecerá y la resistencia a la tracción seguirá aumentando. Por el contrario, la goma se ablandará, es decir, volverá a su forma original.
Métodos Las prensas de curado individuales se pueden dividir en tres tipos según las condiciones de curado: curado en frío, curado a temperatura ambiente y curado térmico.
La vulcanización en frío se puede utilizar para productos de película vulcanizada. Remojar el producto en una solución de disulfuro de carbono que contenga de 2 a 5 cloruros de azufre, luego lavar y secar.
Cuando se cura a temperatura ambiente, el proceso de curado se lleva a cabo a temperatura y presión normales, como una lechada de caucho de curado a temperatura ambiente (solución de caucho mezclado) para juntas y reparaciones de cámaras de aire de bicicletas.
La vulcanización en caliente es el principal método para vulcanizar productos de caucho.
Según los diferentes medios de vulcanización y métodos de vulcanización, la vulcanización en caliente se puede dividir en tres métodos: vulcanización directa, vulcanización indirecta y vulcanización mixta de gases.
(1) Vulcanización directa, es decir, el producto se vulcaniza directamente en agua caliente o medio vapor.
(2) Vulcanización indirecta, el producto se vulcaniza en aire caliente. Este método se utiliza generalmente para productos que tienen requisitos de apariencia estrictos, como los zapatos de goma.
(3) Vulcanización con gas mixto: primero se utiliza la vulcanización con aire y luego la vulcanización con vapor directo.
Este método no solo supera las deficiencias de la vulcanización con vapor que afecta la apariencia del producto, sino que también supera las deficiencias de la lenta transferencia de calor por aire caliente, el largo tiempo de vulcanización y el fácil envejecimiento.
Todos los métodos de vulcanización anteriores son producción en masa. Algunos productos de caucho con longitud ilimitada se pueden vulcanizar continuamente, como la vulcanización en baño de sal, vulcanización en lecho ebullente, vulcanización por microondas o de alta frecuencia, vulcanización en tambor de cintas y caucho. sábanas, etc.
Además de la vulcanización con azufre, los productos de caucho también pueden utilizar vulcanización sin azufre y vulcanización por rayos de alta energía, pero el ámbito de aplicación es limitado.
Equipo vulcanizador de placa Los equipos generales de vulcanización de caucho generalmente se pueden dividir en cuatro categorías: tanques de vulcanización, vulcanizadores de placa, vulcanizadores de monómero y vulcanizadores de inyección.
Los tanques de vulcanización se pueden dividir en tipos verticales y horizontales. El primero se utiliza principalmente para la vulcanización de neumáticos y llantas, mientras que el segundo se utiliza principalmente para la vulcanización de mangueras, cables y zapatos de goma. Los vulcanizadores planos se utilizan para vulcanizar láminas de caucho, cintas y algunos productos modelo; los vulcanizadores individuales se utilizan principalmente para vulcanizar neumáticos de automóviles y los neumáticos de motor se utilizan en la producción de zapatos y sellos de caucho.
Para los productos de modelismo de caucho, el moldeo, la conformación y la vulcanización se realizan al mismo tiempo.
En cuanto a los productos con longitud ilimitada (como cintas, cintas, etc.), se pueden producir con una máquina vulcanizadora continua.
En 2006, el vulcanizador hidráulico 1725 desarrollado por Guilin Rubber Machinery Factory pasó la evaluación organizada por el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Región Autónoma Zhuang de Guangxi.
El comité de evaluación consideró unánimemente que este producto ha llenado el vacío nacional y su desempeño ha alcanzado el nivel avanzado internacional. Es un equipo ideal para vulcanizar neumáticos radiales de carga de alta calidad y tiene una fuerte competitividad en el mercado internacional.
Este producto tiene las siguientes características: el marco tiene una tensión razonable y cada cámara de curado tiene un marco independiente para soportar la fuerza de sujeción, pequeña deformación de la viga superior y el diseño del mecanismo central; es novedoso y único Se alinea automáticamente con el manipulador para cargar y descargar neumáticos, mejorando la precisión de posicionamiento. La cámara de vulcanización tiene una estructura novedosa y la estructura de la cámara de vapor inferior, incluida la cámara de vapor superior, cambia la forma de sellado tradicional y mejora el sellado. efecto, vida útil y seguridad; el bloque móvil del molde está instalado en la cámara de vapor inferior, se mejora la vida útil y la seguridad del molde y se facilita la limpieza del molde; componentes avanzados y confiables, que garantizan un funcionamiento suave, el sistema eléctrico utiliza componentes de control avanzados internacionalmente, y las posiciones de apertura y cierre del molde en el mecanismo central son La posición de elevación del manipulador y la posición de elevación del anillo de elevación están controladas por Sensores de desplazamiento lineal, asegurando precisión y confiabilidad de posicionamiento. Se adopta tecnología de monitoreo de seguridad de rejillas internacionalmente avanzada para garantizar la seguridad de los trabajadores.
En la actualidad, el producto ha pasado la certificación 'CE' de la UE y la cámara de vulcanización ha pasado la certificación de recipientes a presión de la UE.
Acelerador Acelerador de vulcanización El acelerador de vulcanización es un aditivo que puede acelerar la reacción de vulcanización, acortar el tiempo de vulcanización, disminuir la temperatura de vulcanización, reducir la cantidad de agente vulcanizante y mejorar o potenciar las propiedades físicas y mecánicas del vulcanizado. goma.
Según sus propiedades y composición química, se pueden dividir en dos categorías: aceleradores inorgánicos y aceleradores orgánicos.
Los aceleradores inorgánicos se utilizaron primero, pero debido a su pequeño efecto acelerador, el rendimiento del caucho vulcanizado fue pobre. Ahora básicamente han sido sustituidos por aceleradores orgánicos.
Con el continuo desarrollo de variedades y usos del caucho, los aceleradores existentes tienen varios nombres. Según su estructura química, los aceleradores se suelen dividir en tiazoles, tiolanos, sulfenamidas, guanidinas, ditiocarbamatos, aldehídos y aminas, xantatos y tioureas.
Los aceleradores tradicionales NOBS, DIBS, d y TETD que contienen grupos amino secundarios se consideran potencialmente perjudiciales para la salud, por lo que se buscan alternativas a estos aceleradores o se desarrollan aceleradores no secundarios. La cuestión de los pesticidas ha atraído. amplia atención internacional.
El nuevo acelerador N-terc-butil-2-bisbenzotiazol sulfenamida lanzado por Wheelix Company de Estados Unidos es el mejor sustituto de los aceleradores tradicionales que contienen grupos amina secundaria.
Además, Monsanto Company, Goodyear Company y Uni Royle Company en Estados Unidos, Bayer Company y Rheinland Chemical Company en Alemania también han producido sucesivamente varios aceleradores compuestos no tóxicos.
China Zibo Yinghui Rubber Auxiliary Company desarrolló con éxito el acelerador NS no cancerígeno a base de aminas primarias, creando las condiciones para la sustitución de aceleradores cancerígenos a base de aminas secundarias.
La planta química de Nanjing ha logrado avances gratificantes en el desarrollo de aceleradores no cancerígenos, pero el principal problema es el lento progreso en el desarrollo de varios aceleradores que no son de subtipo y en la investigación y sustitución del NS y otros aceleradores. , que son inconsistentes con La brecha es mayor en los países desarrollados.
Proceso de vulcanización en caliente: vulcanización por moldeo por inyección de reacción: se refiere a la mezcla por impacto de dos o más componentes a alta presión (14-20 MPa), y luego se inyecta el material mezclado uniformemente. La máquina inyecta cuantitativamente en la cavidad del molde. con una cierta temperatura para la vulcanización y moldeado en productos. Dado que la polimerización de las materias primas y la conformación del producto están integradas en el proceso de producción, la velocidad de mezcla es rápida, la calidad de la mezcla es alta y los pasos de producción se optimizan. Mejora de la eficiencia de producción. Por ejemplo, una mezcla de poliol e isocianato ingresa a la cámara de mezcla a través de una bomba dosificadora a una presión de aproximadamente 65.438 ± 04 MPa, creando turbulencia en la cámara de mezcla. Después de mezclarlo bien, ingresa a la cavidad del molde a través del puerto de inyección y se vulcaniza durante un cierto período de tiempo a 80-65, 438,000°C. Vulcanización a temperatura ambiente: el proceso de vulcanización de productos a temperatura y presión normales generalmente se denomina vulcanización a temperatura ambiente, como los adhesivos de vulcanización a temperatura ambiente, que generalmente se componen de dos componentes: el acelerador y el agente compuesto inerte se mezclan con un solvente para formar un componente. , usando Mezcle el caucho y el agente vulcanizante en proporción. El pegamento de vulcanización a temperatura ambiente se utiliza a menudo para reparar las juntas de productos de láminas de caucho vulcanizado o de caucho industrial. Método de vulcanización en frío: el método de vulcanización también se denomina método de vulcanización con solución de monocloruro de azufre. El producto semiacabado se sumerge en una solución de disulfuro de carbono, benceno o tetracloruro de carbono que contiene 2-5 monocloruro de azufre durante un cierto período de tiempo para completar la vulcanización. vulcanización continua por radiación de haz de electrones: a diferencia de la vulcanización por microondas, las macromoléculas de caucho pueden entrecruzarse a temperatura ambiente y los haces de electrones pueden ionizarse y activarse directamente para producir reacciones de entrecruzamiento, el recorte y el recorte de los productos de moldes de caucho hacen la superficie de; El producto es suave y cumple con los requisitos. Después de algunos procesos especiales, como el tratamiento de superficies, se mejora el rendimiento de los productos especiales. Productos como las cintas transportadoras de lona ordinarias con esqueletos de tela deben calentarse, estirarse y enfriarse bajo presión de inflado después de la vulcanización para garantizar la estabilidad del tamaño y la forma del producto y un buen rendimiento.