Mục đích Xác định thời gian lưu hóa tối ưu, khả năng chống tự lưu và khả năng chống lão hóa do nhiệt của các hệ lưu hóa thông dụng chậm và nhanh bằng cách dùng máy Rhéometer vẽ các đường
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Mục đích
Xác định thời gian lưu hóa tối ưu và khả năng chống tự lưu cũng như khả năng chống lão hóa do nhiệt của các hệ lưu hóa thông dụng, bao gồm cả hệ lưu hóa chậm và nhanh, thông qua việc sử dụng máy Rhéometer để vẽ các đường cong lưu hóa.
Khảo sát ảnh hưởng của hệ lưu hóa thông dụng đến tính chất cơ lý của cao su lưu hóa.
Cơ sở lý thuyết
Lưu hóa cao su là quá trình khâu mạch các phân tử cao su, tạo ra cấu trúc mạng không gian, giúp thay đổi đột biến tính chất của vật liệu Qua đó, vật liệu chuyển từ mềm dẻo sang đàn hồi mạnh, mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của cao su trong nhiều lĩnh vực.
Quá trình lưu hóa cao su có thể diễn ra nhờ nhiều tác nhân khác nhau, dẫn đến việc hình thành các hệ lưu hóa đa dạng và sản phẩm cao su với các tính chất khác nhau Việc lựa chọn hệ lưu hóa phù hợp là rất quan trọng trong ứng dụng cao su Dưới đây là bảng liệt kê một số hệ lưu hóa phổ biến được sử dụng trong ngành cao su.
STT Hệ lưu hóa Tác nhân lưu hóa Loại nối ngang
3 Hệ oxid kim loại MgO, ZnO
4 Dùng bức xạ năng lượng lớn Tia γ
Trong các hệ lưu hóa, hệ lưu huỳnh thường không được sử dụng Cơ chế phản ứng lưu hóa bởi lưu huỳnh như sau:
Xúc tiến tác dụng với lưu huỳnh cho ra sản phẩm polysulfur loại Ac-Sx-Ac, trong đó
Ac là phần của xúc tiến
Polysulfur phản ứng với phân tử cao su tạo sản phẩm dạng cao su-Sx-Ac
Sản phẩm cao su-Sx-Ac phản ứng tiếp tục tạo ra nối ngang giữa 2 phân tử cao su dạng cao su-Sx-cao su
Khi không có xúc tiến, tốc độ phản ứng rất chậm
Sự lựa chọn hệ lưu hóa dựa trên các yếu tố sau:
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);
Có mâm lưu hóa rộng;
Hiệu quả tren một khoảng rộng nhiệt độ;
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 (lão hóa, kết dính…)
Hệ lưu hóa với lưu huỳnh được phân chia thành ba loại: hệ thông dụng, hệ hiệu quả (EV) và hệ bán hiệu quả Hệ hiệu quả không sử dụng lưu huỳnh hoặc sử dụng ở mức độ thấp với hàm lượng xúc tiến cao, dẫn đến sản phẩm cao su thiên nhiên có tỷ lệ mono-sulfur và di-sulfur cao, đồng thời giảm thiểu biến đổi mạch chính, mang lại độ chịu nhiệt và kháng lão hóa tốt Ngược lại, hệ thông dụng có mức độ biến đổi mạch chính cao, dẫn đến độ chịu nhiệt và kháng lão hóa thấp.
Phương pháp phân tích
Dựa trên các đường cong lưu hóa, so sánh đặc tính lưu hóa của các hệ lưu hóa khác nhau
Biểu đồ so sánh các tính chất kháng kéo, kháng đứt và biến dạng dư của cao su lưu hóa được thực hiện dựa trên các hệ lưu hóa thông thường, bán hiệu quả và hiệu quả Nghiên cứu này giúp xác định sự khác biệt trong hiệu suất của các phương pháp lưu hóa, từ đó tối ưu hóa chất lượng cao su trong ứng dụng thực tiễn.
Giải thích kết quả dựa trên đặc tính lưu hóa của các hệ lưu hóa khác nhau.
Tính chất của sản phẩm
Mẫu cao su sử dụng hệ lưu hóa S và MBT có thời gian lưu hóa nhanh hơn so với mẫu sử dụng hệ lưu hóa S và MBTS Tuy nhiên, tính chất cơ lý của cao su với hệ lưu hóa S và MBT lại thấp hơn so với hệ lưu hóa S và MBTS.
Mẫu sử dụng hệ lưu hóa S và CBS sẽ có thời gian lưu hóa dài nhất
Mẫu sử dụng hệ lưu hóa hỗn hợp S, MBT và DPG có cơ tính tốt nhất và thời gian lưu hóa ngắn nhất.
THỰC NGHIỆM
Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm
2.1.1 Bảng kê dụng cụ, hóa chất
Bảng 2.1.1 Bảng kê dụng cụ, hóa chất
Dụng cụ Thiết bị Hóa chất thí nghiệm
- Dao cắt mẫu quả tạ, cánh bướm
2.1.2 Tính toán nguyên vật liệu
Bảng 2.1.2 Lượng hóa chất sử dụng
Hàm lượng Đơn a Đơn b Đơn b Đơn c
Quy trình thực nghiệm
Ta cân 100×4@0g cao su, 5×4 g ZnO, 2×4=8g Axit Stearic và cân lần lượt các chất xúc tiến ứng với các mẫu 2a, 2b, 2c, 2d
Hình 2.2.1.1 Cân hóa chất và các chất xúc tiến cho các mẫu
Mở khe hở lớn 15 mm, cho khối cao su khoảng 150 gam vào cán thông vài lần, từ từ giảm khe hở sau mỗi lần cán thông cho đến 0,5 mm
Tiếp tục quá trình cán dẻo bằng cách cuộn hỗn hợp cao su quanh trục cán trong vài phút cho đến khi đạt được độ dẻo mong muốn Lưu ý rằng nhiệt độ của hỗn hợp cao su và trục cán sẽ rất cao.
Khi hỗn hợp cao su đạt độ dẻo thích hợp và ôm vào trục, có thể chuyển sang giai đoạn hỗn luyện
Mở hệ thống nước làm nguội để duy trì nhiệt độ trục cán khoảng 70°C Thiết lập khe hở lớn 0,5 mm Rải đều các thành phần ZnO, Acid Stearic, xúc tiến và cuối cùng là lưu huỳnh theo thứ tự từ trái sang phải trên khối cao su đang được cán.
Hình 2.2.2.1 Lần lượt cho các hóa chất vào cao su
Thu hồi đầy đủ các gia chất rơi rớt trên máng hứng và cho trở lại vào cao su để tránh hao hụt
Để nâng cao hiệu quả của quá trình cán trộn, cần thường xuyên cắt đảo khối cao su Sau khi bổ sung đầy đủ các gia chất, hãy khép khe hở về 0, thực hiện cán đổi đầu và cuộn tròn 6 lần, sau đó xuất tấm ngay khi còn nóng và dẻo.
Sử dụng dụng cụ đo bề dày để kiểm tra độ dày của tấm cao su Nếu tấm không đạt yêu cầu, cần thực hiện lại quá trình cán cuộn tròn và xuất tấm cho đến khi đạt độ dày mong muốn từ 2,2 đến 2,5 mm.
Cán hỗn luyện theo công thức cơ bản trong 10 phút, sau đó chia hỗn hợp thành 4 phần mỗi phần 107g Tiếp theo, lần lượt thêm các hệ lưu hóa theo đơn pha chế vào và cán tiếp trong 5 phút để đạt độ đồng đều Cuối cùng, xuất 4 mẫu với độ dày 2,2 - 2,5 mm, được đặt tên là mẫu 2a, 2b, 2c, và 2d.
Xác định thời gian lưu hóa cho từng mẫu
Đường cong lưu hóa của bốn mẫu 2a-(1), 2b-(2), 2c-(3) và 2d-(d) cho thấy thời gian lưu hóa khác nhau Để xác định thời gian lưu hóa tối ưu Topt, cũng như thời gian tiền lưu hóa T10 và T90, cần đọc kết quả trên đường cong và áp dụng công thức tính toán phù hợp.
C10 = (Cmax – Cmin) x 0,1 + Cmin T10: thời gian tiền lưu hóa (scorch time)
C90 = (Cmax – Cmin) x 0,9 + Cmin T90: thời gian ứng với 90% quá trình lưu hóa được chọn là thời gian lưu hóa tối ưu Topt = T90
Làm sạch bề mặt của khuôn tấm phẳng bằng vải mềm sạch
Đặt khuôn tấm phẳng lên mâm máy ép để gia nhiệt mà không chứa cao su, đạt đến nhiệt độ lưu hóa cần thiết Giữ nhiệt độ này trong khoảng 20 phút để đảm bảo khuôn nóng đều.
Chuẩn bị 4 mẫu lưu hóa tấm phẳng nặng 55-60g
Hình 2.2.3.2 Cân mẫu để ép
Để thực hiện quy trình ép khuôn, đầu tiên, bạn cần lấy khuôn ra khỏi mâm ép Tiếp theo, bôi một lớp dung dịch thoa khuôn lên bề mặt khuôn trước khi cho mẫu vào theo chiều quy định Sau khi đóng khuôn lại, hãy đưa lên khuôn ép nhanh chóng để duy trì nhiệt độ, tránh làm giảm hiệu quả Lưu ý cẩn thận để không bị bỏng, vì khuôn có thể nóng trên 150 độ C.
Hình 2.2.3.3 Bỏ mẫu vào khuôn ép
Trong giai đoạn đầu, cần thực hiện việc bơm áp suất và xả nhanh vài lần để loại bỏ bọt khí trong hỗn hợp cao su Sau đó, tiếp tục bơm đến lực ép F cần thiết và bấm giờ lần lượt 9 phút, 11 phút và 18 phút.
6 phút cho lần lượt 4 mẫu để định thời gian lưu hóa
Hình 2.2.3.4 Tiến hành ép và xả áp
Sau khi hoàn tất quá trình lưu hóa, nhanh chóng xả lực ép và lấy khuôn ra khỏi mâm ép Tiếp theo, mở khuôn và lấy mẫu tấm phẳng ra Ngay lập tức, cho mẫu tấm phẳng vào bể nước để làm nguội, kết thúc quá trình lưu hóa Cuối cùng, cắt bỏ phần thừa của mẫu.
HÌnh 2.2.3.5 Lấy mẫu ra khỏi khuôn và làm nguội
Làm tương tự với các mẫu còn lại
2.2.4 Công đoạn chuẩn bị mẫu
Cắt từ mẫu tấm phẳng, chúng ta thu được 3 mẫu quả tạ và 3 mẫu cánh bướm để tiến hành đo ứng suất định dãn 300% (L= 80cm) Các chỉ tiêu cần đo bao gồm ứng suất kháng đứt, độ biến dạng đứt, độ biến dạng dư, độ kháng xé và độ cứng Shore A.
Ghi 2 dấu vạch cách nhau 20 mm trên mỗi mẫu
Mẫu cánh bướm: sử dụng dao cắt mẫu cánh bướm
Hình 2.2.4.1 Cắt mẫu quả tạ và cánh bướm Đo độ biến dạng kéo
Khi thực hành tháo lắp dao cắt quả tạ, cần lưu ý rằng dao cắt không nên đặt ở vị trí cát quá sâu để tránh làm hỏng dao Đồng thời, luôn luôn sử dụng tấm bìa cứng lót bên dưới mẫu trong quá trình chỉnh dao và cắt mẫu để bảo vệ cả dao và mẫu.
Cắt từ tấm phẳng ra 3 mẫu quả tạ để đo biến dạng kéo, đảm bảo các mẫu thử phải phẳng và các cạnh cắt đều Vạch hai vạch ghi dấu trên mẫu thử cách nhau L0 = 20,00 ± 0,08 mm, sao cho hai vạch nằm cách đều tâm của mẫu thử, được vạch song song và thẳng góc với cạnh mẫu thử Các vạch cần phải nét, mảnh và rõ ràng Kết quả đo sẽ là trị số trung bình khi đo 3 mẫu.
Khi xác định lực định dãn, cần phải báo hiệu và ghi lại kết quả kịp thời Ghi nhận giá trị lực kéo tại mức biến dạng 300%, tương ứng với việc kéo dãn 2 vạch trên mẫu từ L0 = 20 mm lên đến L = 80 mm, với tỉ lệ dãn dài α = 4 Các giá trị này nên được tính trung bình từ 3 mẫu đo để đảm bảo độ chính xác.
Hình 2.2.4.2 Đo độ định dãn của mẫu
Sau khi kéo dãn mẫu đến chiều dài 80 mm, chúng tôi đã ghi nhận kết quả và đo độ biến dạng đứt của mẫu, bao gồm các giá trị Lđứt và Fđứt Sau 3 phút, chúng tôi sử dụng thước đo để ghi nhận chiều dài dư Ldư.
Kết quả thực nghiệm
2.3.1.Kết quả đo sản phẩm
Bảng 2.3.1.1 Bảng kết quả đo cơ tính của mẫu quả tạ
Bảng 2.3.1.2 Bảng kết quả đo cơ tính của mẫu cánh bướm
- Ứng suất định dãn 300% (Modul 300%): M300 = F300 / S (kgf/cm2)
- Ứng suất kháng đứt: Mđứt = Fđứt / S (kgf/cm2)
- Độ biến dạng đứt: (Lđứt – Lo) x 100 / Lo (%)
- Độ biến dạng dư (sau 3 phút): (Ldư – Lo) x 100 / Lo (%)
- Độ kháng xé: Fxé / bề dày e (kgf/cm)
- Độ cứng shore A (đọc trực tiếp trên dụng cụ đo)
Hình 2.3.1.1 Bảng kết quả báo cáo thí nghiệm
2.3.2 Nhận xét về tính chất sản phẩm
Bề mặt và hình thức mẫu:
Mẫu cao su sau khi lưu hóa bằng khuôn tấm phẳng thường xuất hiện các vết đốm và bọt khí nhỏ trên bề mặt Nguyên nhân của hiện tượng này có thể đến từ nhiều yếu tố khác nhau.
Trong quá trình cán hỗn luyện, gia chất chưa được nghiền mịn hoàn toàn và cắt đảo cao su không đồng đều gây khó khăn trong việc phân tán vào cao su Thời gian lưu hóa dài sẽ làm màu sắc sản phẩm trở nên đậm hơn và ảnh hưởng đến các tính chất của nó.
Sau khi xuất tấm cao su, có thể xuất hiện bọt khí nhỏ Nếu không xử lý triệt để bọt khí trong giai đoạn này, mẫu cao su sau khi lưu hóa sẽ bị ảnh hưởng bởi bọt khí Bên cạnh đó, trong quá trình xả khí của máy ép lưu hóa, việc nâng và hạ máy ép không đủ khoảng cách và tốc độ yêu cầu cũng có thể dẫn đến tình trạng bọt khí trong mẫu sau lưu hóa.
Tính chất và kết quả đo cơ tính
Đường cong lưu hóa của các hệ lưu hóa cho phép đọc và phân tích kết quả, từ đó tính toán thời gian lưu hóa tối ưu (Topt), thời gian tiền lưu hóa (T10) và thời gian lưu hóa 90% (T90) theo các công thức cụ thể.
C 10 = 0,1(Cmax − Cmin) + Cmin => T10: Thới gian tiền lưu hóa (scorch time)
C 90 = 0,9(Cmax − Cmin) + Cmin=> T90 = Toption: thời gian ứng với 90% quá trình lưu hóa được chọn là thời gian lưu hóa tối ưu
Hình 2.3.2.2 Thời gian tiền lưu hóa và thời gian lưu hóa tối ưu dựa trên đường cong lưu hóa
Chất xúc tiến ảnh hưởng lớn đến thời gian lưu hóa và tính chất của sản phẩm cao su thiên nhiên Nếu thêm chất xúc tiến nhanh, thời gian lưu hóa sẽ ngắn, có thể làm tăng tốc độ phân hủy và độ đàn hồi của cao su Ngược lại, việc thêm chất xúc tiến chậm sẽ kéo dài thời gian lưu hóa, giúp sản phẩm có độ cứng, bền hơn và khả năng chịu nhiệt, áp suất tốt hơn Do đó, việc sử dụng chất xúc tiến đúng cách là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cao su thiên nhiên, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.
Bảng 2.3.2.1 Kết quả khảo sát đường cong lưu hóa
Hệ lưu hóa Tốc độ xúc tiến
Mẫu 2a S 2,5 + MBT 1,0 Xúc tiến nhanh
Mẫu 2b S 2,5 + MBTS 1,0 Xúc tiến nhanh
Mẫu 2c S 2,5 + CBS 1,0 Xúc tiến khá nhanh
Mẫu 2d MBT 0,8 + DPG 0,2 Hỗn hợp xúc tiến nhanh + chậm
Thời gian lưu hóa của các mẫu 2a, 2b, 2c và 2d lần lượt là 9 phút, 11 phút, 18 phút và 6 phút Mẫu 2c có thời gian lưu hóa lâu nhất, cho thấy đây là hệ xúc tiến chậm nhất, trong khi hệ xúc tiến MBT (0,8) + DPG (0,2) là nhanh nhất Thời gian lưu hóa của mẫu 2b lớn hơn mẫu 2a, chỉ ra rằng hệ xúc tiến MBTS lâu hơn hệ MBT.
=> Thứ tự thời gian lưu hóa các mẫu theo chiều tăng dần: mẫu 2d < mẫu 2a < mẫu 2b < mẫu 2c
Kết quả đo cơ tính:
Kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu F 300t có độ cứng Shore A cao nhất, tiếp theo là M 300, M đứt, với thứ tự độ cứng lần lượt là mẫu d > mẫu b > mẫu c > mẫu a Điều này chỉ ra rằng mẫu có hệ xúc tiến chậm sẽ có ứng suất định dãn và độ cứng cao hơn Ngược lại, độ biến dạng dư được ghi nhận theo thứ tự mẫu d > mẫu c > mẫu b > mẫu a, cho thấy rằng mẫu với hệ xúc tiến nhanh có độ biến dạng dư thấp hơn Nguyên nhân là do quá trình lưu hóa diễn ra quá nhanh khi sử dụng chất xúc tiến nhanh, không đủ thời gian để các mạch phân tử tạo liên kết chặt chẽ, dẫn đến độ đàn hồi tăng và biến dạng dư giảm.
TRẢ LỜI CÂU HỎI
Kỹ thuật cán sơ và hỗn luyện cao su là quá trình quan trọng trong sản xuất, yêu cầu sự chú ý đến từng chi tiết khi thao tác trên máy cán hai trục Cần lưu ý về tốc độ, nhiệt độ và độ dày của sản phẩm trong quá trình cán Nếu không tuân thủ quy trình cán luyện chặt chẽ, sản phẩm có thể bị khuyết tật, ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất sử dụng.
Kỹ thuật cán sơ luyện cao su:
Mở khe hở lớn 15mm và cho khối cao su đã cân vào cán thông vài lần, sau đó giảm khe hở dần về 0.5mm Tiếp tục quá trình cán dẻo bằng cách cuộn hỗn hợp cao su trên trục cán trong vài phút để đạt được mẫu có độ dẻo phù hợp.
- Khi nhiệt độ của trục cán và hỗn hợp cao su đủ lớn thì mẫu sẽ cuộn tròn trên trục thì ta qua bước cán hỗn luyện
Kỹ thuật cán hỗn luyện cao su:
Cho gia chất theo thứ tự chính xác vào hỗn hợp cao su và đảm bảo thời gian cán trộn phù hợp cho từng loại, sau đó rãi đều trên thanh ngang của trục cán.
- Chất độn nên cho vào nhiều lần, mỗi lần sẽ tùy thuộc vào lượng hỗn hợp cao su mà ta cân chỉnh cho hợp lý
- Thường xuyên cắt đảo khối cao su cho hỗn hợp phân bố đều với nhau
- Khép khe hở về 0 và cán đổi đầu và cuộn tròn 6 lần rồi xuất tấm ngay
- Thời gian cán luyện không được vượt quá 30p nếu không thì tính chất cơ lý của mẫu sẽ bị giảm
Những lưu ý khi thao tác trên máy cán hai trục:
- Đứng thẳng người để đầu cao hơn thanh an toàn nhắm đảm bảo tính mạng con người
Săn tay áo lên nếu tay áo quá to và dài, vì điều này có thể khiến máy cán cuốn tay áo vào, gây nguy hiểm cho người gia công.
- Hiểu rõ về hệ thống điện, hệ thống cơ khí và truyền động, công suất máy
- Hiểu về các chức năng của các bộ phận đều hành như: hệ thống nước làm nguội, hệ thống bôi trơn, hệ thống hút bụi,
- Nếu không tuân theo quy trình cán luyện chặt chẽ thì sẽ gây ra nhiều vấn đề mắc phải:
- Trình tự mở máy không đúng có thể làm hư hỏng thiết bị hoặc giảm tuổi thọ thiết bị
- Có thể dẫn đến những tai nạn không đáng có
Các tính chất cơ lý xác định từ mẫu tấm phẳng bao gồm độ bền kéo, độ đàn hồi và độ dẻo Ứng suất kháng đứt của mẫu cao su có thể bị suy giảm do nhiều nguyên nhân, chẳng hạn như sự lão hóa, tác động của môi trường, và sự hiện diện của các tạp chất Để nâng cao tính chất này, cần cải thiện quy trình sản xuất, sử dụng các chất phụ gia chống lão hóa và bảo quản cao su trong điều kiện thích hợp Việc này giúp tăng cường độ bền và khả năng chống đứt của cao su, từ đó kéo dài tuổi thọ sản phẩm.
Các tính chất cơ lý quan trọng của mẫu tấm phẳng bao gồm: ứng suất định dãn đạt 300%, ứng suất đứt, độ biến dạng đứt, độ cứng shore A, độ biến dạng dư và độ kháng xé.
- Ứng suất định dãn là ứng suất mà vật phải chịu khi đạt độ dãn dài nhất định
- Độ biến dạng đứt là độ dãn dài tối đa của mẫu trước khi bị phá hủy
- Ứng suất đứt là ứng suất tối đa mà mẫu chịu được khi chưa bị phá hủy
- Độ cứng shore A chỉ mức độ chịu đựng của vật liệu rắn đối với lực tác dụng vào
- Độ biến dạng dư sau khi nén hoặc kéo được dùng để đánh giá khả năng duy trì các tính chất đàn hồi của cao su
- Độ kháng xé là sức đề kháng của cao su chống lại sự bị xé rách hoặc lực xé cần thiết ở thời điểm ngay khi bị rách
Thời gian lưu hóa đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất cơ lý của mẫu Nếu quá trình lưu hóa diễn ra quá nhanh, số lượng liên kết ngang hình thành sẽ ít, dẫn đến giảm khả năng kháng đứt Ngược lại, nếu lưu hóa kéo dài quá lâu, một số liên kết ngang sẽ bị đứt gãy, làm giảm chất lượng cơ lý của mẫu.
- Tuổi thọ: Cao su sẽ bị mòn dần theo thời gian sử dụng, dẫn đến giảm khả năng chịu đựng của chúng
- Nhiệt độ: Cao su có thể bị tổn thương và mất tính chất khi tiếp xúc với nhiệt độ cao
- Ánh sáng: Cao su có thể bị oxy hóa và mất tính chất khi tiếp xúc với ánh sáng mặt Biện pháp khắc phục:
- Thời gian lưu hóa: tính toán cẩn thận thời gian lưu hóa ở T90 để mẫu đạt cơ tính tốt nhất có thể
Sử dụng các chất gia cường và chất độn như muội than và muội than trắng, cùng với việc phân tán đồng đều, sẽ giúp tăng cường các liên kết ngang và nâng cao khả năng kháng đứt cho mẫu.
Giảm lượng lưu huỳnh và áp dụng chất làm mềm hoặc chất hóa dẻo giúp tạo ra sản phẩm cao su với độ giãn dài lớn hơn, từ đó nâng cao độ kháng đứt cho mẫu.
Đường cong lưu hóa cung cấp thông tin quan trọng về các đặc điểm của hỗn hợp cao su, bao gồm thời gian tiền lưu hóa và thời gian lưu hóa tối ưu Việc hiểu rõ các đặc điểm này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm cao su trong thực tế Thời gian tiền lưu hóa xác định khoảng thời gian cần thiết trước khi quá trình lưu hóa bắt đầu, trong khi thời gian lưu hóa tối ưu đảm bảo rằng cao su đạt được tính chất cơ học tốt nhất.
Đường cong lưu hoá cung cấp thông tin quan trọng về tốc độ lưu hóa, khả năng kháng lão hóa do nhiệt, khả năng chống tự lưu, thời gian lưu hóa tối ưu và độ nhớt của hỗn hợp.
- Tốc độ lưu hoá: dựa vào độ dốc của đường cong lưu hoá, độ dốc càng nhiều thì tốc độ lưu hoá càng cao
Khả năng kháng lão hoá do nhiệt của cao su lưu hoá được cải thiện nhờ vào mâm lưu hoá rộng, giúp tạo ra sản phẩm có độ bền cao và khả năng chống lão hoá nhiệt tốt.
- Khả năng chống tự lưu: dựa vào thời gian tiền lưu hoá t10, t10 càng lớn thì khả năng chống tự lưu càng cao
- Thời gian lưu hoá tối ưu: thời gian mà hỗn hợp cao su lưu hoá tăng độ nhớt 90% so với hỗn hợp ban đầu
- Độ nhớt của hỗn hợp cao su lưu hoá dưới một nhiệt độ và áp suất nhất định
Vai trò của các yếu tố trên trong thực tế:
Tốc độ lưu hóa cao su là thước đo thời gian cần thiết để cao su chuyển đổi thành chất rắn trong quá trình sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sản xuất và chất lượng sản phẩm Một tốc độ lưu hóa nhanh có thể tạo ra các cầu nối lưu huỳnh ngắn, mang lại khả năng chịu nhiệt tốt nhưng hạn chế độ uốn và mềm dẻo Ngược lại, tốc độ lưu hóa chậm có thể kéo dài quá trình sản xuất và tăng chi phí Vì vậy, tốc độ lưu hóa cao su đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất cao su.
- Khả năng kháng lão hóa do nhiệt sẽ giúp sản phẩm của ta làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao
Khả năng chống tự lưu là yếu tố quan trọng đối với các xí nghiệp sản xuất cao su, đặc biệt là khi nhà máy cán trộn và nhà máy gia công cao su bán thành phẩm nằm cách xa nhau Do đó, các nhà sản xuất cần cân nhắc kỹ lưỡng trong việc lựa chọn hệ xúc tiến nhằm đảm bảo cao su bán thành phẩm không bị lưu hoá sớm trước khi được đưa vào gia công.
Thời gian lưu hoá tối ưu cho cao su là 90% thay vì 100% để tính toán thời gian lấy khuôn ra khỏi máy ép và lấy cao su ra khỏi khuôn, khi đó cao su vẫn giữ nhiệt độ cao và quá trình lưu hoá tiếp tục diễn ra Việc dừng lưu hoá ở 90% giúp bảo đảm chất lượng sản phẩm, tránh tình trạng cao su bị mất độ co dãn và tính dẻo dai, từ đó nâng cao độ bền cho sản phẩm.
- Độ nhớt tối đa của sản phẩm đánh giá được khả năng chịu cường lực của sản phẩm
Cách tính t10 và t90 của một đường cong bất kỳ:
- Ta xác định Cmax và Cmin của đường cong
- Để tính t10: ta tính C10 = 0,1(Cmax – Cmin) + Cmin, sau khi có giá trị C10, ta sẽ tìm t10 bằng cách gióng điểm trên đường cong có giá trị C10 xuống trục thời gian
- Để tính t90: ta tính C90 = 0,9(Cmax – Cmin) + Cmin, sau khi có giá trị C90, ta sẽ tìm t10 bằng cách gióng điểm trên đường cong có giá trị C90 xuống trục thời gian.
BÀN LUẬN
Đường cong lưu hoá của các hệ lưu hoá đã sử dụng cho thấy sự khác biệt rõ rệt về độ dốc So sánh bốn hệ lưu hoá, chúng ta nhận thấy thời gian lưu hoá tối ưu, tốc độ lưu hoá, khả năng chống tự lưu và khả năng kháng lão hoá do nhiệt có sự biến đổi đáng kể Hệ lưu hoá A cho thời gian lưu hoá tối ưu ngắn nhất nhưng tốc độ lưu hoá cao, trong khi hệ B cho thấy khả năng chống tự lưu tốt hơn Hệ C có khả năng kháng lão hoá do nhiệt vượt trội, trong khi hệ D lại có độ dốc đường cong lưu hoá thấp nhất, cho thấy sự ổn định hơn trong quá trình lưu hoá.
Từ đồ thị, ta thấy đường cong của hệ (4) có độ dốc nhiều nhất với khảng thời gian từ 3-
5 phút, sau đó tới hệ (1), hệ (2) và hệ (3) Độ dốc của đường cong lưu hoá đồng thời cũng biểu hiện cho tốc độ lưu hoá
Ta có thời gian lưu hoá cho từng hệ:
Hệ (4) có thời gian lưu hoá tối ưu t90 là 6 phút, cho thấy đây là hệ có thời gian lưu hoá ngắn nhất theo số liệu từ đường cong lưu hoá Tiếp theo là hệ (1), sau đó là hệ (2) và hệ (3).
Cả 4 hệ lưu hoá này đều có khả năng kháng lão hoá nhiệt cao do có mâm lưu hoá rộng
Nội dung 2: So sánh đặc tính lưu hoá của hệ chứa MBTS với hệ chứa MBT, với hệ hỗn hợp
MBT và MBTS là hai loại chất xúc tiến thuộc hệ Thiazols, nổi bật với tốc độ lưu hoá nhanh và mâm lưu hoá rộng, giúp cải thiện khả năng kháng lão hoá nhiệt Sự khác biệt chính giữa MBT và MBTS là MBT có xu hướng tự lưu hoá sớm hơn, do cấu trúc của nó chứa hydro linh động, dễ phân huỷ và tạo gốc tự do hơn MBTS, cho phép MBT kết hợp với lưu huỳnh để nối mạng nhanh hơn.
Trong hệ MBT và DPG, DPG là chất xúc tiến hỗ trợ cho quá trình lưu hoá, giúp tăng tốc độ phản ứng lưu hoá Việc này dẫn đến thời gian lưu hoá được rút ngắn đáng kể, mặc dù khả năng chống tự lưu cũng giảm nhẹ do thời gian tiền lưu hoá bị giảm.
Bài viết này nhận xét và so sánh ảnh hưởng của bốn hệ lưu hóa đến các tính chất cơ lý của cao su lưu hóa, bao gồm ứng suất định dãn 300%, ứng suất kháng đứt và độ biến dạng đứt Các hệ lưu hóa khác nhau sẽ có tác động khác nhau đến khả năng chịu lực và độ bền của cao su, từ đó ảnh hưởng đến ứng suất và độ biến dạng của vật liệu Việc phân tích này giúp hiểu rõ hơn về cách tối ưu hóa tính chất của cao su trong các ứng dụng thực tiễn.
Mẫu 2d với thành phần MBT 0,8 và DPG 0,2 cho thấy ứng suất định dãn đạt 300% (M300), ứng suất đứt (Mđứt) và ứng suất kháng xé (λxé) có độ cứng shoreA theo thứ tự mẫu 2c > mẫu 2b > mẫu 2a > mẫu 2d Kết quả này cho thấy rằng mẫu có hệ xúc tiến càng chậm thì ứng suất định dãn và độ cứng càng cao Ngược lại, độ biến dạng đứt và độ biến dạng dư lại theo thứ tự mẫu 2c < mẫu 2b < mẫu 2a < mẫu 2d, cho thấy mẫu có hệ xúc tiến càng nhanh thì độ biến dạng dư và độ biến dạng đứt càng cao hơn.
