Detalles de vulcanización
La vulcanización también se llama reticulación y curado. El proceso de agregar aditivos reticulantes, como agentes vulcanizantes y aceleradores, al caucho para convertir macromoléculas lineales en una estructura de red tridimensional bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. Dado que el azufre se utilizó por primera vez para lograr la reticulación del caucho natural, se le llama vulcanización.
La "vulcanización" lleva el nombre de que los productos originales de caucho natural se reticulaban con azufre como agente reticulante. Con el desarrollo de la industria del caucho, se pueden utilizar varios agentes reticulantes sin azufre. para reticulación. Por lo tanto, el significado más científico de vulcanización debería ser "reticulación" o "puente", que es el proceso en el que las macromoléculas lineales forman macromoléculas de red mediante reticulación. Introducción básica Nombre chino: vulcanización Nombre extranjero: curado Propiedades: productos de caucho natural originales Objeto: productos de caucho Propósito: reticulación del caucho natural Materias primas: definición de azufre, descripción general, condiciones de vulcanización, proceso de vulcanización, método de vulcanización, equipo, acelerador de vulcanización, La vulcanización con peróxido se define como agregar azufre, negro de carbón, etc. al caucho en bruto y calentarlo a alta presión para convertir el caucho en caucho vulcanizado. Este proceso se llama vulcanización. Este proceso se llama vulcanización. Sin embargo, para conseguir un proceso de vulcanización ideal, además de seleccionar las mejores condiciones de vulcanización, tiene una importancia decisiva la elección de los compatibilizadores, especialmente la selección de los aceleradores. Con el aumento de la variedad de caucho sintético y la investigación en profundidad sobre métodos de vulcanización y agentes vulcanizantes, se ha descubierto que muchos compuestos sin azufre también tienen efectos de vulcanización. Como resultado, el término se ha convertido en un término industrial con un significado ampliado. El caucho vulcanizado ha cambiado sus defectos inherentes como baja resistencia, baja elasticidad, dureza en frío y pegajosidad en caliente, y se ha mejorado significativamente su resistencia al desgaste, resistencia a la solubilidad, resistencia al calor, etc., ampliando el ámbito de aplicación. Descripción general: Las macromoléculas de caucho reaccionan químicamente con el agente reticulante azufre al calentarse y se entrecruzan en una estructura de red tridimensional. El caucho vulcanizado se llama caucho vulcanizado. La vulcanización es el último paso en el procesamiento del caucho y el resultado son productos de caucho moldeados con valor práctico. En la estructura de la red de caucho, la densidad de las reticulaciones de azufre (donde el número de átomos de azufre es n≥1; y el número de átomos de azufre no reticulados es S x o S y) determina el grado de vulcanización del caucho. Esto último se juzga por los cambios en las propiedades físicas y mecánicas macroscópicas del caucho o la viscosidad del caucho en la práctica de procesamiento. La vulcanización química es el método de vulcanización más utilizado en la industria del caucho. Se divide en vulcanización a temperatura normal y vulcanización por calentamiento es el principal método de producción de productos de caucho. Después de la vulcanización, las propiedades físicas y mecánicas del caucho mejoran significativamente, la resistencia, la elasticidad y el módulo de tracción aumentan y la deformación plástica se reduce, convirtiéndose en un elastómero insoluble (con un hinchamiento limitado). Además del azufre, también se pueden utilizar como agentes de vulcanización compuestos tales como peróxidos, aminas alifáticas o aromáticas, sulfonatos, glicoles aromáticos y sales de fosfonio (amonio) cuaternario. Los principales factores que afectan el proceso de vulcanización son la dosis de azufre, la temperatura de vulcanización y el tiempo de vulcanización. Dosificación de azufre. Cuanto mayor sea la dosis, más rápida será la velocidad de vulcanización y mayor será el grado de vulcanización. La solubilidad del azufre en el caucho es limitada y el exceso de azufre precipitará de la superficie del caucho, lo que comúnmente se conoce como "pulverización de azufre". Para reducir el fenómeno de la pulverización de azufre, es necesario añadir 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, la dosis de azufre en el caucho blando generalmente no excede el 3%, la dosis en el caucho semiduro es generalmente de aproximadamente el 20% y la dosis en el caucho duro puede llegar a más del 40%. %. temperatura de vulcanización. Si la temperatura es 10°C más alta, el tiempo de vulcanización se reducirá aproximadamente a la mitad. Dado que el caucho es un mal conductor del calor, el proceso de vulcanización del producto varía en función de la temperatura de sus distintas partes. Para garantizar un grado de vulcanización relativamente uniforme, los productos de caucho grueso generalmente utilizan métodos de vulcanización a largo plazo, baja temperatura y aumento gradual de la temperatura. Tiempo de vulcanización. Este es un vínculo importante en el proceso de vulcanización. El tiempo es demasiado corto y el grado de vulcanización insuficiente (también conocido como falta de azufre). Si el tiempo es demasiado largo, el grado de vulcanización será demasiado alto (a menudo llamado sobrevulcanización). Sólo el grado apropiado de vulcanización (comúnmente conocido como vulcanización positiva) puede garantizar el mejor rendimiento general. Condiciones de vulcanización El proceso de vulcanización se puede dividir en cuatro etapas, cada etapa tiene sus propias características. Se puede ver en la medición de la resistencia al alargamiento del caucho (o vulcanizador) que todo el proceso de vulcanización se puede dividir en cuatro etapas: inducción de vulcanización, prevulcanización, vulcanización positiva y sobrevulcanización (en el caso del caucho natural, la vulcanización vuelve a el estado original). Tiempo de vulcanización: resistencia a la tracción constante Durante el período de inducción (tiempo de quemado), la reticulación aún no ha comenzado y el caucho tiene buenas propiedades de fluidez. Esta etapa determina la resistencia al quemado y la seguridad del procesamiento del caucho. Al final de esta fase, el caucho comienza a reticularse y pierde fluidez.
La duración del período de inducción de la vulcanización está relacionada con las propiedades del propio caucho, pero depende principalmente de los aditivos utilizados. Por ejemplo, los aceleradores retardados pueden obtener un tiempo de combustión más largo y tener una mayor seguridad de procesamiento. Al período de inducción de la vulcanización le sigue la etapa de prevulcanización, que tiene una cierta velocidad de reticulación. El grado de reticulación en el período previo a la vulcanización es bajo, e incluso en las últimas etapas de la vulcanización, la resistencia al desgarro y la elasticidad del caucho no pueden alcanzar el nivel esperado, pero sus propiedades de desgarro y fractura dinámica son mejores que las de la correspondiente vulcanización normal. Después de que los cambios en las moléculas de caucho durante el proceso de vulcanización alcanzan la etapa de vulcanización positiva, las propiedades físicas del caucho vulcanizado alcanzan o se acercan al punto óptimo, o logran un equilibrio integral de propiedades. Después de la etapa de vulcanización positiva (zona plana de vulcanización), es decir, la etapa de sobrevulcanización, hay dos situaciones: el caucho natural aparece como un fenómeno "rejuvenecido" (la fuerza de elongación disminuye), y la fuerza de elongación de la mayoría de los cauchos sintéticos (excepto el butilo). caucho) continúa aumentando. Para cualquier caucho, la vulcanización no solo produce reticulación, sino que también provoca roturas de cadenas y cadenas moleculares debido a factores como el calor. Este fenómeno continúa durante todo el proceso de vulcanización. En la etapa de sobrevulcanización, si la reticulación sigue siendo dominante, el caucho se endurecerá y la resistencia a la tracción constante seguirá aumentando. Por el contrario, el caucho se volverá blando, es decir, volverá a su forma original. El método de vulcanización se puede dividir en tres categorías según las condiciones de vulcanización: vulcanización en frío, vulcanización a temperatura ambiente y vulcanización en caliente. La vulcanización en frío se puede utilizar para vulcanizar productos de película. Los productos se sumergen en una solución de disulfuro de carbono que contiene del 2% al 5% de cloruro de azufre y luego se lavan y se secan. Vulcanización a temperatura normal, el proceso de vulcanización se lleva a cabo a temperatura y presión normales, como el uso de pegamento de vulcanización a temperatura normal (solución mixta de caucho) para uniones y reparaciones de cámaras de aire de bicicletas, etc. La vulcanización por calentamiento es el método principal 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 con mezcla de gases. Vulcanización directa, el producto ingresa directamente a agua caliente o medio de vapor para su vulcanización. 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. Vulcanización con aire mixto, primero vulcanización con aire y luego vulcanización con vapor directo. Este método no sólo 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 en aire caliente que resulta en largos tiempos de vulcanización y fácil envejecimiento. Los métodos de vulcanización anteriores son todos de producción intermitente, y algunos productos de caucho con longitud ilimitada se pueden vulcanizar continuamente, como productos prensados de vulcanización en baño de sal, vulcanización en lecho en ebullición, vulcanización por microondas o de alta frecuencia, cinta vulcanizada con tambor vulcanizado y láminas de caucho, etc. Además de la vulcanización, los productos de caucho también pueden utilizar vulcanización sin azufre, vulcanización por rayos de alta energía, etc., pero sus áreas de aplicación son limitadas. Equipo Máquina de vulcanización de placa El principal equipo de vulcanización en China incluye principalmente máquina de vulcanización de placa plana, máquina de vulcanización de cilindro de matriz redonda tradicional, máquina de vulcanización de matriz redonda nueva, máquina de vulcanización de tambor internacionalmente avanzada y otros equipos. Mi país utiliza principalmente máquina de vulcanización de placa plana y ronda tradicional; Vulcanizador de cilindro troquelado. 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 cree unánimemente que este producto ha llenado un vacío nacional y su rendimiento ha alcanzado el nivel avanzado internacional. Es un equipo ideal para vulcanizar neumáticos radiales 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 vulcanización tiene un marco independiente para soportar la fuerza de sujeción, buena rigidez, pequeña deformación de la viga superior y la base, el diseño del mecanismo central es novedoso y original; robot de carga y descarga de neumáticos automáticamente La alineación mejora la precisión de posicionamiento la cámara de vulcanización tiene una estructura novedosa, utilizando una estructura en la que la cámara de vapor inferior contiene la cámara de vapor superior, cambiando la forma de sellado tradicional y mejorando el efecto de sellado, la vida útil y la seguridad; la cámara de vapor inferior se utilizará para neumáticos radiales de alta calidad. La vulcanización de neumáticos radiales mejora el efecto de sellado, la vida útil y la seguridad. Se mejoran el efecto de sellado, la vida útil y la seguridad; la cámara de vapor inferior está equipada con un módulo móvil, que mejora la vida útil y la seguridad del molde y facilita la limpieza del molde; todos los componentes del sistema hidráulico adoptan componentes y funcionan avanzados y confiables; el sistema eléctrico adopta componentes de control avanzados internacionalmente que controlan la posición de apertura y cierre del molde, la posición de elevación del manipulador y la posición de elevación del anillo superior del mecanismo central de la máquina a través de sensores de desplazamiento lineal, asegurando la precisión y confiabilidad; de posicionamiento. Se adopta tecnología de monitoreo de seguridad de rejillas internacionalmente avanzada para garantizar la seguridad de los operadores. 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. Vulcanizador de monómero Acelerador de vulcanización El acelerador de vulcanización es un tipo de 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 puede mejorar o mejorar las propiedades físicas y mecánicas del caucho vulcanizado. . Según sus propiedades y composición química, se pueden dividir en dos categorías: aceleradores inorgánicos y aceleradores orgánicos.
Los aceleradores inorgánicos se utilizaron al principio, pero debido a su pequeño efecto acelerador, el rendimiento del caucho vulcanizado fue deficiente. Ahora básicamente se ha sustituido por aceleradores orgánicos. Con el continuo desarrollo de variedades y usos del caucho sintético, los nombres de los aceleradores existentes se complican. Según la estructura química de los aceleradores, generalmente se dividen en tiazoles, tiuramos, sulfonamidas, guanidinas, ditiocarbamatos, aldehídosaminas, xantatos y tioureas. Los aceleradores tradicionales que contienen grupos amino secundarios, como NOBS, DIBS, TNTD, TETD, etc., se consideran potencialmente perjudiciales para la salud. Por lo tanto, la búsqueda de alternativas a estos aceleradores o el desarrollo de aceleradores sin nitrosaminas ha atraído la atención internacional. Atención generalizada. El nuevo acelerador N-terc-butil-2-bisbenzotiazol sulfenamida lanzado por Wheatley Solid Company en Estados Unidos es el mejor sustituto de los aceleradores tradicionales que contienen grupos amina secundaria. El sistema de vulcanización utilizado en la industria de vulcanización de peróxido es principalmente peróxido (2,5-dimetil-2,5-di (terc-butilperoxi) hexano, DCP, etc. Su mecanismo de vulcanización se divide principalmente en: (1) El peróxido se descompone. en dos radicales libres activos; (2) Los radicales libres activos generados atacan a los átomos de hidrógeno activos o los dobles enlaces insaturados en la cadena de caucho (3) Dos cadenas de caucho activas chocan para formar una red entrecruzada; El grado de vulcanización del caucho está relacionado con el grado y la velocidad de descomposición del peróxido. Se compararon los efectos sobre las propiedades mecánicas de tres agentes vulcanizantes de peróxido con diferentes vidas medias, incluido el DCP, el 3,3,5,7,7-pentametil-1,2,4-trioxhexano (PMTO) y el hidroperóxido de urea (CHP). de caucho vulcanizado termoplástico PDMS/PA12, los resultados muestran que PMTO es el mejor agente vulcanizante a una temperatura de procesamiento de 190°C. Esto se debe principalmente a la larga vida media del PMTO, que puede vulcanizar completamente el caucho de silicona y obtener caucho elastómero termoplástico vulcanizado con un alto grado de vulcanización. Mani et al. descubrieron que durante el proceso de vulcanización dinámica del elastómero termoplástico PDMS/PA12 utilizando DCP como agente vulcanizante, agregar óxido de tetrametilpiperidina (TEMPO) puede prolongar el tiempo de vulcanización, vulcanizar completamente el caucho de silicona y dispersarlo uniformemente en el medio PA12. En este proceso, TEMPO en realidad actúa como un bloqueador de polimerización, generando principalmente polímeros de injerto**** con los radicales libres activos del polímero para evitar colisiones entre los radicales libres activos del polímero para formar una red.