L’impacte de la vulcanització en l’estructura i les propietats del cautxú:
La vulcanització és un pas important en el procés de fabricació de productes de cautxú, que és el procés de transformació d’estructura lineal a l’estructura corporal, aportant canvis complets, incloent propietats físiques i mecàniques, resistència a la temperatura, resistència al dissolvent i resistència a la corrosió, millorant el valor i el rang d’aplicació del producte.
L’estructura i les propietats del cautxú experimenten canvis significatius abans i després de la vulcanització. Les molècules de goma abans de la vulcanització tenen una estructura lineal amb forces de van der Waals que actuen entre elles, mostrant una bona plasticitat i allargament, així com la solubilitat. Durant el procés de vulcanització, les molècules es desencadenen i experimenten reaccions de reticulació química, formant una estructura de xarxa on les molècules estan unides per enllaços químics.
L’estructura i les propietats del cautxú vulcanitzat inclouen principalment:
Estructura: enllaços químics, posició d’enllaços de reticulació, grau de reticulació i reticulació
Rendiment: Propietats mecàniques (força d’allargament constant, duresa, resistència a la tracció, allargament, elasticitat), propietats físiques, estabilitat química després de la vulcanització
El procés de vulcanització pot alterar significativament les propietats del cautxú. Prenent el cautxú natural com a exemple, a mesura que augmenta el grau de vulcanització:
Canvis en les propietats mecàniques: augment de l’elasticitat, resistència a la tracció, resistència a la tracció, resistència a la llàgrima i duresa, disminució de l’allargament, deformació permanent de compressió i generació de calor de fatiga
Canvis en les propietats físiques: la permeabilitat de l’aire i la permeabilitat de l’aigua disminueixen, no es poden dissoldre, només es pot inflar, la resistència a la calor millora, l’estabilitat química millora, la reacció de reticulació elimina grups o àtoms altament actius, cosa que dificulta la reacció envellida. L’estructura de xarxa dificulta la difusió de molècules baixes, cosa que dificulta la difusió dels radicals lliures de cautxú.
Les condicions de vulcanització, incloses la pressió, la temperatura i el temps, són els factors clau que determinen els resultats de la vulcanització. La pressió de vulcanització té un impacte important en la prevenció de la formació de bombolles al material de goma, millorant la compacitat del material de goma i omplint el motlle amb el material de goma. També pot millorar l’adhesió entre diverses capes (capa de goma i capa de tela o capa metàl·lica, capa de tela i capa de tela) al producte i millorar les propietats físiques del cautxú vulcanitzat (com la resistència a la flexió).
La temperatura de vulcanització és la condició bàsica de la reacció de vulcanització, que pot afectar directament la velocitat de vulcanització, la qualitat del producte i els beneficis econòmics de l’empresa. L’augment de la temperatura de vulcanització pot accelerar la velocitat de vulcanització i millorar l’eficiència de la producció, però la temperatura de vulcanització excessiva pot comportar problemes com el trencament de la cadena molecular de goma, la reversió de la vulcanització, la disminució de les propietats mecàniques dels materials de goma i la disminució de la força dels tèxtils. També pot reduir el temps d’escorcoll de materials de goma, provocant deficiència de goma local i vulcanització desigual dels productes. Per tant, la selecció de la temperatura de vulcanització hauria de considerar de forma exhaustiva factors com el tipus de goma, el sistema de vulcanització i l'estructura del producte.
Determinar les condicions de vulcanització (inclosa la pressió, la temperatura i el temps) és un procés complex que requereix consideració de múltiples factors.
Pressió de vulcanització: l’elecció de la pressió de vulcanització depèn principalment del disseny i dels requisits dels productes de cautxú. En general, la selecció de la pressió es determina principalment per la forma, la mida i la complexitat dels productes de cautxú. Com més gran sigui la pressió, millor és la fluïdesa del cautxú, que pot omplir millor el motlle. Al mateix temps, l’alta pressió pot prevenir eficaçment la generació de bombolles i millorar la compacitat del producte. No obstant això, la pressió excessiva pot provocar un flux excessiu del material de goma, provocant distorsió en la forma del producte.
Temperatura de sulfurització: la temperatura de vulcanització afecta directament la velocitat i la qualitat de la reacció de vulcanització. Com més gran sigui la temperatura, més ràpid és la reacció de vulcanització, però pot provocar el trencament de les cadenes moleculars de goma, afectant les propietats físiques del producte. Una temperatura de vulcanització adequada pot assegurar una bona velocitat de vulcanització sense causar danys tèrmics importants al material de goma.
Temps de sulfurització: el temps de vulcanització està directament relacionat amb la temperatura de vulcanització. Les temperatures més elevades poden requerir temps de vulcanització més curts i viceversa. En general, la selecció del temps de vulcanització ha de considerar el tipus de material de goma, la temperatura de vulcanització i el gruix del producte. El temps òptim de vulcanització determinat a través d’experiments pot garantir que els materials de goma aconsegueixen propietats mecàniques òptimes i resistència a l’envelliment.
En general, determinar les condicions de vulcanització és un procés que requereix una consideració completa de diversos factors com el tipus de material de goma, la forma del producte, els equips de vulcanització, etc. En la producció real, normalment és necessari realitzar múltiples experiments i optimitzar gradualment les condicions de vulcanització per obtenir el millor rendiment del producte.
Posada: 09 de gener de 2014
