Caosu

1

Gi¸o tr×nh m«n kü thuËt gia c«ng cao su phÇn 1 nguyªn vËt liÖu trong c«ng nghÖ chÕ biÕn vµ gia c«ng cao su Ch−¬ng 1 më ®Çu 1.1. Kh¸i niÖm chung vÒ vËt liÖu cao su - Cao su lµ vËt liÖu polyme cã tÝnh chÊt ®Æc tr−ng ®ã lµ cã biÕn d¹ng ®µn håi cao. - Cao su cã b¶n chÊt cña hîp chÊt cao ph©n tö do vËy nã cã c¸c tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña hîp chÊt cao ph©n tö. CÊu t¹o m¹ch ph©n tö cña cao su còng ®−îc t¹o thµnh bëi c¸c nguyªn tö hay nhãm nguyªn tö lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn, nèi víi nhau b»ng c¸c liªn kÕt hãa häc. - Ho¹t ®éng hãa häc, tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su phô thuéc vµo cÊu t¹o, thµnh phÇn hãa häc, khèi l−îng ph©n tö, sù ph©n bè khèi l−îng ph©n tö vµ sù s¾p xÕp c¸c nhãm nguyªn tö trong m¹ch ph©n tö. - §é bÒn nhiÖt cña cao su phô thuéc chñ yÕu vµo n¨ng l−îng liªn kÕt c¸c nguyªn tö h×nh thµnh m¹ch chÝnh: n¨ng l−îng cµng cao ®é bÒn nhiÖt cña cao su cµng lín. - §¹i l−îng ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh chÊt kü thuËt vµ c«ng nghÖ ®ã lµ lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c ®o¹n m¹ch, m¾t xÝch, nhãm thÕ cña m¹ch ®¹i ph©n tö… - Cao su cã chøa nhãm ph©n cùc lín ë m¹ch chÝnh, lùc t¸c dông t−¬ng hç lín do ®ã m¹ch ph©n tö cøng, ®µn tÝnh cña vËt liÖu gi¶m nhanh khi gi¶m nhiÖt ®é, nhiÖt ®é hãa tinh lín. - Cao su kh«ng ph©n cùc th× cã lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c m¹ch ph©n tö bÐ, vËt liÖu mÒm dÎo ngay ë nhiÖt ®é thÊp, nhiÖt ®é hãa thñy tinh bÐ. - M¹ch ph©n tö cã cÊu tróc kh«ng gian ®iÒu hßa, cã kh¶ n¨ng kÕt tinh ngay trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã biÕn d¹ng.

2

- Cïng lo¹i cao su (cã cïng b¶n chÊt hãa häc) nh−ng ë tr¹ng th¸i cÊu tróc tinh thÓ th× nhiÖt ®é hãa thñy tinh lín h¬n ë tr¹ng th¸i cÊu tróc v« ®Þnh h×nh. - Khèi l−îng ph©n tö vµ d¶i ph©n bè khèi l−îng ph©n tö cña cao su còng ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÊt c«ng nghÖ, tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu: khèi l−îng ph©n tö t¨ng trong kho¶ng nµo ®ã th× ®é mµi mßn vµ ®µn tÝnh cña vËt liÖu t¨ng. - M¹ch ®¹i ph©n tö cao su th−êng cÊu t¹o tõ hai hay nhiÒu lo¹i m¾t xÝch c¬ së (cao su buta®ien-styren, cao su buta®ien-nitril, cao su butyl…), ®−îc gäi lµ copolyme. Sù s¾p xÕp c¸c m¾t xÝch trong m¹ch ph©n tö, tû lÖ cña c¸c m¾t xÝch quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña vËt liÖu. Ch−¬ng 2 NGUY£N LIÖU CAO SU 2.1. Cao su thiªn nhiªn 2.1.1. Mñ cao su thiªn nhiªn 2.1.1.1. Thµnh phÇn, cÊu t¹o vµ tÝnh chÊt - Mñ cao su thiªn nhiªn lµ nhò t−¬ng trong n−íc cña c¸c h¹t latex cao su víi hµm l−îng phÇn kh« tõ 28% ®Õn 40%. C¸c h¹t latex nµy v« cïng bÐ vµ cã h×nh d¹ng qu¶ trøng gµ. - H¹t latex cã cÊu t¹o gåm 2 líp: + Líp trong cïng lµ thµnh phÇn cña m¹ch ph©n tö cao su hy®rocacbon. + Líp bªn ngoµi lµ c¸c chÊt nhò hãa bao bäc c¸c ph©n tö cao su, lµm nhiÖm vô b¶o vÖ latex kh«ng bÞ keo tô. Líp nµy cßn ®−îc gäi lµ líp hÊp phô, thµnh phÇn bao gåm: N−íc, c¸c hîp chÊt chøa nit¬, protein, muèi cña axit bÐo (xµ phßng), c¸c chÊt bÐo… - KÝch th−íc h¹t latex tõ 0,05-3 , chóng lu«n ë tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng Braon.

3

- Sè l−îng h¹t trong 1g mñ víi hµm l−îng phÇn kh« 40% lµ 5.1013, ®−êng kÝnh h¹t trung b×nh lµ 0,26. - C¸c h¹t latex mang ®iÖn tÝch ©m -40 mV ®Õn -110 mV. - Mñ cao su lÊy tõ c©y ra ban ®Çu cã tÝnh kiÒm yÕu (pH=7,2). Sau vµi giê b¶o qu¶n gi¸ trÞ pH gi¶m xuèng cßn kho¶ng 6,9-6,6 do ®ã latex dÇn bÞ keo tô l¹i. Do vËy ®Ó b¶o qu¶n latex ng−êi ta cho vµo mñ dung dÞch amoni¨c 0,5% vµ dung dÞch KOH5% ®Ó gi÷ cho pH cña mñ lu«n lu«n ®¹t tõ 11-13. 2.1.1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p c« ®Æc mñ cao su thiªn nhiªn §Ó dÔ dµng vËn chuyÓn cao su thiªn nhiªn vµ dÔ sö dông ng−êi ta tiÕn hµnh c« ®Æc nh»m t¸ch lo¹i bít phÇn serum. Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh c« ®Æc nh−: a. Ph−¬ng ph¸p l¾ng - Do cã sù kh¸c biÖt vÒ khèi l−îng riªng gi÷a phÇn kh« (cao su) vµ serum nªn cã thÓ ¸p dông hiÖn t−îng l¾ng t¸ch tù nhiªn pha cao su, tuy nhiªn qu¸ tr×nh nµy x¶y ra chËm. - §Ó t¨ng tèc cho qu¸ tr×nh l¾ng t¸ch ph©n líp ng−êi ta cho thªm vµo mét sè lo¹i hîp chÊt cã nh÷ng tÝnh chÊt sau: + Gi¶m lùc hÊp phô gi÷a líp vá cña h¹t latex vµ n−íc trong serum. + Lµm t¨ng khèi l−îng riªng pha serum nh»m t¨ng sù kh¸c nhau vÒ khèi l−îng riªng. + Kh«ng g©y hiÖn t−îng keo tô trong qu¸ tr×nh phèi trén. * ¦u ®iÓm: - Thu ®−îc hµm l−îng polyme cao (60%) - T¸ch ®−îc phÇn lín c¸c chÊt tan - Latex cã ®é æn ®Þnh cao - §¬n gi¶n v× kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ phøc t¹p, dÔ tiÕn hµnh - Kh«ng tiªu tèn n¨ng l−îng * Nh−îc ®iÓm: N¨ng suÊt thÊp, thêi gian c« ®Æc kÐo dµi b. Ph−¬ng ph¸p ly t©m Dïng m¸y ly t©m víi vËn tèc 1800 v/p.

4

* ¦u ®iÓm: - Thu ®−îc mñ hµm l−îng cao su cao ®¹t tõ 60-65% - N¨ng suÊt cao, thêi gian c« ®Æc gi¶m - Hµm l−îng c¸c chÊt tan trong n−íc gi¶m nhiÒu * Nh−îc ®iÓm: Latex thu ®−îc kÐm bÒn v× do t¸c dông lùc ly t©m lín nªn g©y ph¸ vì líp bao bäc bªn ngoµi cña h¹t latex. c. Ph−¬ng ph¸p bay h¬i tù nhiªn - Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông réng r·i ë c¸c c¬ së s¶n xuÊt nhá. - §Ó chèng hiÖn t−îng keo tô do am«ni¨c bÞ bay h¬i, ng−êi ta th−êng cho thªm vµo dung dÞch KOH 5% vµ muèi natri cña axit bÐo ®Ó lµm chÊt nhò hãa (cã t¸c dông æn ®Þnh nhò t−¬ng). * ¦u ®iÓm: Kh«ng tiªu tèn n¨ng l−îng, dÔ tiÕn hµnh * Nh−îc ®iÓm: - Ph−¬ng ph¸p nµy thñ c«ng ®ßi hái thiÕt bÞ cång kÒnh, nhµ réng tho¸ng m¸t. - Mñ thu ®−îc cã hµm l−îng polyme kh«ng cao - Chøa hÇu hÕt c¸c chÊt tan trong n−íc - N¨ng suÊt thÊp, thêi gian c« ®Æc kÐo dµi 2.1.1.3. Nh−îc vµ −u ®iÓm cña latex cao su trong c«ng nghÖ gia c«ng a. ¦u ®iÓm - TiÕt kiÖm ®−îc n¨ng l−îng do kh«ng cÇn c¸n luyÖn khi cho phô gia vµo mñ cao su nh− ®èi víi cao su sèng. - TiÕt kiÖm mÆt b»ng, Ýt ®ßi hái thiÕt bÞ cång kÒnh, phøc t¹p. - ChÊt l−îng s¶n phÈm cao v× c¸c m¹ch ph©n tö cao su kh«ng bÞ c¾t ®øt. - Khi nhóng vµo v¶i mµnh cao su dÔ thÊm qua khe hë cña sîi lµm t¨ng søc kÕt dÝnh gi÷a c¸c líp v¶i mµnh. b. Nh−îc ®iÓm

5

- C¸c chÊt ®én bæ c−êng kh«ng cã t¸c dông t¨ng c−êng lùc mµ nã chØ lµm t¨ng ®é cøng cho cao su. - Cao su bÞ co rót nhiÒu do n−íc trong mñ bèc h¬i, do ®ã chØ dïng s¶n xuÊt c¸c vËt phÈm cã thµnh máng. - Mñ cao su khã tån tr÷ l©u vµ khi di chuyÓn xa kh«ng thuËn lîi v× cßn chøa 30-40% n−íc. 2.1.2. Cao su sèng Cao su sèng ®−îc s¶n xuÊt tõ mñ cao su chñ yÕu b»ng 2 ph−¬ng ph¸p: 1. Keo tô mñ cao su, röa phÇn keo tô b»ng n−íc mÒm råi sÊy ®Õn ®é Èm cÇn thiÕt, ph−¬ng ph¸p nµy thu ®−îc cao su chÊt l−îng tèt. 2. Cho bay h¬I n−íc, sau ®ã röa råi sÊy, ph−¬ng ph¸p nµy cao su cã chÊt l−îng kÐm h¬n. 2.1.2.1. Ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt cao su crÕp x«ng khãi CrÕp x«ng khãi s¶n xuÊt tõ mñ cao su b»ng ph−¬ng ph¸p keo tô. C«ng nghÖ s¶n xuÊt lo¹i nµy lµ d©y chuyÒn bao gåm 8 c«ng ®o¹n khÐp kÝn: Läc → Pha lo·ng → Keo tô → C¸n Ðp n−íc → C¸n r·nh → Ng©m n−íc → SÊy x«ng khãi → KCS + ®ãng gãi - Läc: Môc ®Ých c«ng ®o¹n nµy lµ t¸ch nh÷ng t¹p chÊt c¬ häc cÆn b· nh− c¸t, s¹n, ®¸, sái, vá c©y, nh÷ng côc cao su bÞ keo tô do t¸c dông cña lùc c¬ häc trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn lµm ph¸ vì líp vá b¶o vÖ cña h¹t latex. Läc b»ng l−íi víi m¾t sµng cã ®−êng kÝnh lµ 54 micromet. - Pha lo·ng: dïng n−íc mÒm cho vµo mñ cao su ®Õn nång ®é kho¶ng 15-17%, nh»m t¸ch bít c¸c hîp chÊt tan trong n−íc. - Keo tô: sau khi pha lo·ng cho vµo thïng chuyªn dïng råi khuÊy ®Òu víi dung dÞch axit axetic 1% cho ®Õn khi keo tô hoµn toµn. Latex lóc nµy ph©n thµnh hai pha: pha cao su næi lªn trªn bÒ mÆt vµ pha serum (n−íc, c¸c t¹p chÊt tan trong n−íc). TiÕn hµnh vít phÇn cao su næi trªn bÒ mÆt ®Ó chuyÓn sang c«ng ®o¹n tiÕp theo.

6

- C¸n Ðp n−íc: Cao su vít ra cho lªn m¸y Ðp n−íc lo¹i m¸y c¸n 2 trôc kh«ng tû tèc, bÒ mÆt trôc c¸n ph¼ng. Môc ®Ých cña c«ng ®o¹n nµy lµ lo¹i bá c¸c hîp chÊt tan trong n−íc ®−îc cuèn theo trong qu¸ tr×nh c¸n röa b»ng n−íc mÒm vµ mét phÇn serum b¸m vµo c¸c líp vá cao su keo tô. Cao su c¸n ra d¹ng tÊm cã ®é dµy kho¶ng 6 mm. - C¸n r·nh: môc ®Ých lµm t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc bÒ mÆt ®Ó thùc hiÖn ý ®å c«ng nghÖ sau nµy vµ chèng dÝnh cho c¸c tÊm cao su. - Ng©m n−íc: sau khi c¸n r·nh ®em ®em ng©m trong n−íc mÒm trong thêi gian tõ 10 ®Õn 15 giê nh»m lo¹i bá c¸c chÊt tan trong n−íc, t¸ch triÖt ®Ó axit axetic dïng keo tô. - SÊy x«ng khãi: Sau khi ng©m, vít c¸c tÊm cao su cho lªn gi¸ cã b¸nh xe tr−ît trªn ®−êng ray ®Ó chuyÓn vµo lß sÊy x«ng khãi. Lß sÊy gåm 3 tÇng: c¸c tÇng trªn lµ gi¸ ®ì cao su, c¸c tÇng d−íi cïng ®Ó c¸c lo¹i chÊt ®èt nh− bÑ dõa, vá l¹c, cñi t−¬I, tre nøa… SÊy trong 7 ®Õn 10 ngµy ®ªm. NhiÖt ®é sÊy tõ 45-50 oC. Cao su x«ng khãi cã mµu vµng n©u lµ do phenol, dÉn xuÊt cña phenol khuyÕch t¸n vµo cao su, do t¸c dông cña kh«ng khÝ bÞ oxy hãa. Phenol vµ dÉn xuÊt phenol cã trong khãi lß cã t¸c dông b¶o vÖ cao su d−íi t¸c dông cña vi sinh vËt vµ kh¶ n¨ng chèng l·o hãa. 2.1.2.2. Ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt crÕp tr¾ng CrÕp tr¾ng ®−îc s¶n xuÊt gåm c¸c c«ng ®o¹n t−¬ng tù ®èi víi crÕp x«ng khãi, tuy nhiªn cã kh¸c ë c¸c c«ng ®o¹n sau: - Tr−íc khi keo tô latex cho vµo dung dÞch NaHSO4 1% (tû lÖ 1/10), sau khi keo tô mét phÇn latex do qu¸ tr×nh t¹o axit H2SO3 theo c¬ chÕ: 2NaHSO3 → Na2SO3 + H2SO3 Axit H2SO3 kÐm bÒn ph©n hñy thµnh SO2 cã t¸c dông tÈy tr¾ng mñ cao su tr−íc khi keo tô: H2SO3 → SO2 + H2O

7

- Sau ®ã tiÕp tôc cho dung dÞch axit axetic 1% vµo ®Ó tiÕn hµnh keo tô mñ cao su. - Vít phÇn cao su keo tô qua sµng nhiÒu tÇng, råi cho qua c¸n röa cao su trªn m¸y 2 trôc gåm 3 m¸y kÕ tiÕp nhau. Trong c«ng ®o¹n nµy dïng n−íc mÒm ®Ó röa c¸c chÊt tan trong n−íc, c¸c vÕt muèi vµ axit cßn l¹i trªn cao su keo tô. C«ng ®o¹n nµy kÕt hîp víi viÖc t¹o v©n nh¸m trªn bÒ mÆt crÕp nh»m t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc víi n−íc röa. - Sau khi c¸n xuÊt tÊm dµy kho¶ng 6 mm, ®em treo trªn gi¸ vµ chuyÓn vµo lß sÊy kh« ë nhiÖt ®é 35-40 oC trong kho¶ng thêi gian tõ 2-3 tuÇn. 2.1.3. CÊu t¹o hãa häc cña cao su thiªn nhiªn - Cao su thiªn nhiªn lµ polyme thuéc lo¹i polyizopren cã m¹ch ®¹i ph©n tö h×nh thµnh tõ c¸c m¾t xÝch izopenten ®iÒu hßa kh«ng gian m¹ch th¼ng d¹ng cis (98%- 100%) vµ d¹ng trans (2% - 0%). -[ CH2 - CH = CH-]n| CH3 - Khèi l−îng ph©n tö trung b×nh cña cao su thiªn nhiªnlµ 1,3.106. - Lo¹i nhùa c©y cã tªn gäi lµ Gutapetra cã cÊu t¹o hãa häc m¹ch ®¹i ph©n tö gÇn gièng víi cao su thiªn nhiªn, tuy nhiªn m¹ch cã cÊu tróc m¹ch th¼ng kh«ng gian ®iÒu hßa d¹ng trans chiÕm chñ yÕu (98% - 100%) vµ khèi l−îng ph©n tö tõ 36.103 ®Õn 50.103. Lo¹i nhùa nµy cã møc ®é kÕt tinh cao vµ vËn tèc kÕt tinh lín. ⇒ Sù kh¸c nhau gi÷a hai lo¹i nhùa nµy lµ hÖ qu¶ cña sù kh¸c nhau vÒ cÊu tróc kh«ng gian 2 ®ång ph©n 1,4 cis izopenten vµ 1,4 trans izopenten. 2.1.4. Thµnh phÇn ho¸ häc - Cacbuahy®ro (chñ yÕu) - §é Èm - C¸c chÊt trÝch ly b»ng aceton - C¸c chÊt kho¸ng

8

- C¸c chÊt chøa nit¬ (pr«tªin) ⇒ Hµm l−îng phô thuéc vµo c¸c yÕu tè nh−: ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt cao su, ph−¬ng ph¸p lÊy mñ cao su. a) C¸c chÊt trÝch ly b»ng aceton Gåm: . 51% acid bÐo (acid oleic, acid stearic …) gi÷ vai trß lµm chÊt trî xóc tiÕn cho qu¸ tr×nh l−u hãa cao su vµ chÊt lµm mÒm, võa cã t¸c dông chèng l¹i sù «xyho¸ m¹ch ®¹i ph©n tö → cã t¸c dông lµm chÊt phßng l·o cho cao su. b) C¸c chÊt chøa nit¬ Gåm: . Pr«tein (chñ yÕu) . C¸c s¶n phÈm ph©n huû pr«tein lµ c¸c acid amin. Thµnh phÇn cña pr«tein ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p Kendan: 50 - 55% O; 6,5- 7,3% H; 21-24%O; 15-18% N; 0-2,4% S Khèi l−îng ph©n tö cña pr«tein lµ 3400 → t¸c dông lµm t¨ng vËn tèc qu¸ tr×nh l−u ho¸, chÊt phßng l·o cho cao su, tuy nhiªn nã lµm t¨ng kh¶ n¨ng hót Èm, gi¶m tÝnh c¸ch ®iÖn cña vËt liÖu. c) ChÊt kho¸ng - chÊt tro Gåm: C¸c hîp chÊt kim lo¹i kiÒm, kiÒm thæ: Muèi natri, kali, magiª vµ c¸c hîp chÊt kim lo¹i cã hãa trÞ thay ®æi nh− Fe2O3, MnO2, CuO… 2.1.5. TÝnh chÊt vËt lý cña cao su thiªn nhiªn - VËn tèc kÕt tinh lín nhÊt ®−îc x¸c ®Þnh ë −25 oC - Cao su thiªn nhiªn tinh thÓ nãng ch¶y ë 40 oC - Khèi l−îng riªng

: 914 kg/ m3

- NhiÖt ®é ho¸ thuû tinh

: -70 oC

- HÖ sè gi·n në thÓ tÝch

: 656.104 dm3/ oC

9

- NhiÖt dÉn riªng

: 0,14 W/ m oK

- NhiÖt dung riªng

: 1,88 kJ/ kg oK

- Nöa chu kú kÕt tinh ë −25oC

: 2 - 4 giê

- ThÈm thÊu ®iÖn m«i ë tÇn sè dao ®éng 1000 hec/s: 2,4-2,7 - Tang cña gãc tæn thÊt ®iÖn m«i

: 1,6.10-3

- §iÖn trë riªng cña crÕp tr¾ng

: 5.1012 Ω

- §iÖn trë riªng cña crÕp x«ng khãi

: 3.1012 Ω

- Cao su thiªn nhiªn tan tèt trong c¸c dung m«i h÷u c¬ m¹ch th¼ng, m¹ch vßng teraclorua vµ sunfuacacbon, kh«ng tan trong r−îu, aceton, xªton… 2.1.6. TÝnh chÊt c«ng nghÖ cña cao su thiªn nhiªn - Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n cao su thiªn nhiªn dÇn dÇn chuyÓn sang tr¹ng th¸i tinh thÓ → lµm gi¶m tÝnh mÒm dÎo cña vËt liÖu. - §é nhít cao su phô thuéc vµo chÊt l−îng lµ ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña cao su thiªn nhiªn. VÝ dô: §èi víi cao su thiªn nhiªn ë 144oC ®é nhít lµ 95 Muni §èi víi cao su lo¹I SMR-50 th× ®é nhít lµ 75 Muni Cao su ë c«ng ®o¹n s¬ luyÖn ®é dÎo lµ P= 0,7÷0,8 Ph−¬ng tr×nh quan hÖ gi÷a ®é dÎo (Po) vµ ®é nhít Muni (η): η(Muni)= 5,06 + 2,25Po - 0,001Po2 - §Ó ®¸nh gi¸ dé æn ®Þnh tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña cao su cßn dïng hÖ sè æn ®Þnh ®é dÎo PRI. HÖ sè æn ®Þnh ®é dÎo PRI cµng cao th× vËn tèc hãa dÎo cao su cµng nhá → kh¶ n¨ng chèng l·o ho¸ cµng tèt. - Cao su thiªn nhiªn cã kh¶ n¨ng phèi trén tèt víi c¸c chÊt ®én vµ chÊt phô gia trªn m¸y luyÖn kÝn hoÆc hë, cã kh¶ n¨ng c¸n tr¸ng, Ðp phun tèt, møc ®é co ngãt kÝch th−íc s¶n phÈm nhá.

10

2.1.7. TÝnh chÊt c¬ lý cña cao su thiªn nhiªn - TÝnh chÊt c¬ lý cña cao su thiªn nhiªn ®−îc x¸c ®Þnh theo tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su tiªu chuÈn : STT

Thµnh phÇn

Hµm l−îng

1

Cao su thiªn

100

nhiªn 2

L−u huúnh

3

3

Xóc tiÕn M

0,7

4

ZnO

5

5

Acid Stªaric

0,5

- Hçn hîp cao su thiªn nhiªn l−u ho¸ ë nhiÖt ®é 150oC trong thêi gian 20-30 phót. - C¸c tÝnh chÊt c¬ lý hçn hîp trªn ph¶i ®¹t: + §é bÒn kÐo ®øt

23 Mpa

+ §é d·n dµi t−¬ng ®èi

700%

+ §é d·n dµi d−

≤ 12%

+ §é cøng t−¬ng ®èi (Shore)

65

- Hçn hîp nµy cã tÝnh chÞu l¹nh tèt, ®µn tÝnh cao, chÞu t¸c dông lùc ®éng häc tèt. Ch−¬ng 3 C¸C CHÊT PhèI HîP CHO CAO SU 3.1. Më ®Çu + §Æc ®iÓm cña cao su ch−a l−u ho¸: - Cã ®é bÒn c¬ lý thÊp - BiÕn d¹ng ®µn håi ch−a h×nh thµnh - Kh«ng ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu kü thuËt vµ sö dông.

11

+ §Ó kh¾c phôc c¸c nh−îc ®iÓm trªn trong c«ng nghÖ ng−êi ta hçn luyÖn cao su víi c¸c hãa chÊt kh¸c víi thµnh phÇn tÝnh n¨ng phï hîp. C¸c ho¸ chÊt ®ã ®−îc gäi lµ chÊt phèi hîp cho cao su. + Phô thuéc vµo tÝnh n¨ng t¸c dông mµ c¸c chÊt phèi hîp ®−îc ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: - ChÊt l−u ho¸ - ChÊt xóc tiÕn l−u ho¸ - ChÊt trî xóc tiÕn l−u ho¸ - ChÊt phßng l·o - ChÊt lµm mÒm (ho¸ dÎo) - ChÊt h·m l−u - ChÊt ®én - ChÊt t¹o bät (nÕu cã) - Mµu vµ c¸c chÊt t¹o mµu. 3.1. ChÊt l−u ho¸ 3.1.1. Lý thuyÕt vÒ l−u ho¸ - Qu¸ tr×nh nh»m thay ®æi tÝnh chÊt c¬ lý tèt h¬n, lµm xuÊt hiÖn biÕn d¹ng ®µn håi cao cña cao su d−íi t¸c dông cña l−u huúnh vµ nhiÖt ®é ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh l−u ho¸. - Qu¸ tr×nh l−u ho¸ lµ qu¸ tr×nh x¶y ra ph¶n øng kÕt hîp gi÷a l−u huúnh vµ m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. S¶n phÈm nhËn ®−îc lµ sunfit cã thµnh phÇn (C5H8S)n cã cÊu t¹o m¹ng l−íi kh«ng gian. - VËn tèc qu¸ tr×nh l−u ho¸ phô thuéc v nhiÖt ®é l−u ho¸, b¶n chÊt ho¸ häc cña cao su (mËt ®é liªn kÕt ®«i) vµ møc ®é ho¹t ®éng cña c¸c chÊt xóc tiÕn. - Sè l−îng c¸c liªn kÕt kh©u m¹ch t¨ng → m«®un ®µn håi mÒm cao t¨ng. Ph−¬ng tr×nh biÓu diÔn quan hÖ cña chóng: E∞=

gρRT Mc

12

Trong ®ã:

g - H»ng sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng §èi víi biÕn d¹ng gi·n dµi theo 1 trôc g= 1 ÷ 3 R - H»ng sè khÝ lÝ t−ëng T - NhiÖt ®é tuyÖt ®èi

⇒ Møc ®é kh©u m¹ch tuú thuéc vµo yªu cÇu tÝnh chÊt cña s¶n phÈm - TÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn l−u ho¸: Nhiªt ®é, thêi gian l−u ho¸, ¸p suÊt nÐn cña cao su. - NhiÖt ®é l−u ho¸ cña cao su phô thuéc vµo møc ®é ho¹t tÝnh cña hÖ xóc tiÕn l−u ho¸ vµ kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cña cao su. VÝ dô: §èi víi cao su d©n dông (cao su thiªn nhiªn, cao su izopren, cao su buta®ien, cao su buta®ien-styren…) th× nhiÖt ®é l−u ho¸ lµ 145oC ÷ 150oC. §èi víi cao su chÞu nhiÖt nh− cao su silicon, cao su flo...th× l−u ho¸ 2 giai ®o¹n. - §Ó x¸c ®Þnh ®−îc thêi gian l−u ho¸, cÇn x¸c ®Þnh ®−îc d¶i l−u ho¸ tèi −u. D¶i l−u ho¸ tèi −u lµ kho¶ng thêi gian l−u ho¸ khi c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu duy tr× æn ®Þnh. - Thêi gian l−u ho¸ mµ ë thêi ®iÓm ®ã c¸c tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh n¨ng kü thuËt cña cao su ®¹t gi¸ trÞ tèi −u ®−îc gäi lµ ®iÓm l−u ho¸ tèi −u. 3.2.2. Lùa chän chÊt l−u ho¸ C¨n cø vµo c¸c yÕu tè: - CÊu t¹o m¹ch cao su (sè liªn kÕt ®«i) - Dïng s¶n xuÊt vËt phÈm g×, yªu cÇu chÊt l−îng s¶n phÈm. - §iÒu kÞÖn tiÕn hµnh gia c«ng (yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ) 3.2.3. Ph©n lo¹i chÊt l−u hãa - ChÊt l−u hãa v« c¬: Chñ yÕu lµ l−u huúnh → dïng l−u hãa lo¹i cao su cã nèi ®«i, ngoµi ra cßn cã selen vµ telu.

13

- ChÊt l−u hãa h÷u c¬: C¸c peroxit, nhùa phenolformaldehyt, nhùa ureformaldehyt → dïng l−u ho¸ cho lo¹i cao su kh«ng cã hoÆc cã Ýt nèi ®«i. 3.2.4. L−u huúnh 3.2.4.1. TÝnh chÊt vµ cÊu t¹o cña l−u huúnh - Ph©n tö l−u huúnh cã cÊu t¹o m¹ch vßng gåm 8 nguyªn tö. Cã liªn kÕt S-S vµ n¨ng l−îng liªn kÕt S-S tõ 243 kJ/mol ÷ 260 kJ/mol. - L−u huúnh tån t¹i trong tù nhiªn ë 3 d¹ng thï h×nh víi ®é æn ®Þnh nhiÖt kh¸c nhau. + D¹ng α tån t¹i bÒn v÷ng, æn ®Þnh vµ phæ biÕn ë nhiÖt ®é th−êng → lµ tinh thÓ h×nh thoi, mµu vµng, trong suèt, cã ρ= 2070 kg/m3, nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ 112,8oC, dÔ tan trong sunfuacacbon vµ tan Ýt trong cao su. + D¹ng β nhËn ®−îc khi ®un nãng ch¶y l−u huúnh α råi lµm l¹nh tõ tõ ®Õn nhiÖt ®é khÝ quyÓn → lµ tinh thÓ h×nh kim, mµu vµng thÉm, nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ 119oC, ρ= 1960 kg/m3. Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n d¹ng nµy dÇn dÇn chuyÓn sang d¹ng α. + D¹ng v« ®Þnh h×nh thu ®−îc khi nãng ch¶y l−u huúnh α råi lµm l¹nh nhanh → lµ l−u huúnh nhiÖt dÎo, kh«ng hoµ tan. Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n nã còng dÇn dÇn chuyÓn sang d¹ng α. - L−u huúnh dïng l−u ho¸ cao su cã thµnh phÇn nh− sau: • L−u huúnh

≥99,9%

• Kho¸ng chÊt (tro)

< 0,05%

• Hîp chÊt h÷u c¬

< 0,05%

• §é Èm

≤ 0,05%

• §é acid theo H2SO4 ≤ 0,005%

14

3.2.4.2. Ho¹t tÝnh l−u ho¸ cña l−u huúnh - Ho¹t tÝnh l−u ho¸ cña l−u huúnh phô thuéc vµo sù cã mÆt cña chÊt xóc tiÕn l−u ho¸: + NÕu kh«ng cã mÆt chÊt xóc tiÕn l−u hãa: Qu¸ tr×nh l−u hãa ë to= 150oC sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh ph¸ vßng ph©n tö l−u huúnh theo c¬ chÕ gèc hoÆc ion. → C¸c gèc hoÆc ion cã ho¹t tÝnh cao sÏ tham gia vµo ph¶n øng víi m¹ch ®¹i ph©n tö cao su t¹o thµnh mét sè cÇu nèi gi÷a c¸c m¹ch ph©n tö polysunfit vµ mét sè nhãm pesunfit cã kh¶ n¨ng tham gia vµo ph¶n øng kh©u m¹ch ®¹i ph©n tö, th−êng t¹o thµnh c¸c sunfit m¹ch vßng: -CH2-C-CH-CH2-C-CH-CH2⎣

S ⎦

⎣

S ⎯

⇒ Nh− vËy nÕu kh«ng cã mÆt xóc tiÕn l−u ho¸ th× qu¸ tr×nh l−u ho¸ x¶y ra chËm, ®ßi hái nhiÖt n¨ng lín cho qu¸ tr×nh ph©n hñy l−u huúnh. - L−u huúnh chñ yÕu tham gia vµo ph¶n øng vßng hãa trong cïng mét m¹ch ®¹i ph©n tö do ®ã mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian th−a thít → ®é bÒn c¬ häc vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña cao su kh«ng cao. + NÕu cã mÆt chÊt xóc tiÕn th× qu¸ tr×nh l−u ho¸ x¶y ra nhanh h¬n, nhiÖt ®é l−u hãa thÊp, sè liªn kÕt ngang nhiÒu, sè nguyªn tö l−u huúnh trong liªn kÕt ngang Ýt, mËt ®é liªn kÕt ngang ph©n bè ®Òu. Do ®ã chÊt xóc tiÕn l−u ho¸ cßn lµ chÊt mang t¶i l−u huúnh ®Õn n¬i cÇn thiÕt. Khi cã mÆt chÊt xóc tiÕn th× sÏ ph©n hñy chÊt xóc tiÕn thµnh c¸c gèc rÊt nhanh vµ gèc nµy tham gia ph¶n øng víi c¸c vÞ trÝ ho¹t ®éng hãa häc cña m¹ch ®¹i ph©n tö vµ ®ång thêi tham gia ph¸ vßng sunfit cña ph©n tö l−u huúnh theo c¬ chÕ gèc t¹o ra gèc S• vµ S+ . 3.2.4.3. ¶nh h−ëng cña hµm l−îng l−u huúnh trong hîp phÇn cao su - NÕu cao su l−u ho¸ mÒm dïng gia c«ng c¸c s¶n phÈm d©n dông th−êng cho vµo hîp phÇn cao su víi hµm l−îng lµ 2 ÷ 3 PKL.

15

- §é mÒm dÎo cña cao su l−u ho¸ phô thuéc vµo mËt ®é liªn kÕt ngang cña l−u huúnh trong m¹ch ®¹i ph©n tö. Do ®ã phô thuéc vµo hµm l−îng cña l−u huúnh tham gia kh©u m¹ch. ⇒ Hµm l−îng cña l−u huúnh ®ãng vai trß quan träng trong viÖc quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý sau nµy cña s¶n phÈm. Gi¶i thÝch: - Khi hµm l−îng l−u huúnh liªn kÕt t¨ng < 5% th× ®é bÒn kÐo ®øt cña cao su t¨ng dÇn vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i khi hµm l−îng S ®¹t 4% tham gia t¹o m¹ng l−íi kh«ng gian. - Khi tiÕp tôc t¨ng > 5% S th× ®é bÒn kÐo ®øt cña cao su gi¶m ®Õn cùc tiÓu khi ®ã hµm l−îng l−u huúnh liªn kÕt lµ 9 ÷ 10%. - NÕu tiÕp tôc t¨ng > 10% th× ®é bÒn kÐo l¹i t¨ng → cao su trë nªn cøng vµ cã tÝnh chÊt nh− vËt thÓ r¾n → do m¹ng l−íi kh«ng gian dµy ®Æc. V× vËy tïy thuéc vµo yªu cÇu tÝnh chÊt s¶n phÈm mµ chän hµm l−îng l−u huúnh thÝch hîp. - L−u huúnh th−êng ®−îc ®−a vµo ë cuèi qu¸ tr×nh hçn luyÖn vµ tiÕn hµnh trªn m¸y luyÖn hë ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng tù l−u. - L−u huúnh hßa tan vµo dung m«i lµ cao su thay ®æi theo nhiÖt ®é. ë 140o C møc ®é hßa tan cña l−u huúnh lµ 10%, ë 25oC møc ®é hßa tan cña l−u huúnh lµ 1,3 ÷2%. V× vËy, nÕu hµm l−îng l−u huúnh trong cao su qu¸ lín sÏ g©y ra hiÖn t−îng khuÕch t¸n l−u huúnh ra bÒ mÆt b¸n thµnh phÈm lµm ®é bÒn kÕt dÝnh ngo¹i gi¶m. 3.2.5. ChÊt l−u hãa h÷u c¬ a. C¸c peroxit h÷u c¬ - Dïng ®Ó l−u hãa c¸c lo¹i cao su mµ m¹ch ®¹i ph©n tö kh«ng chøa nèi ®«i hoÆc chøa rÊt Ýt nèi ®«i (CS: silicon, flor, butyl...)

16

- C¸c gèc tù do ®−îc h×nh thµnh trong ph¶n øng ph©n hñy peroxit tham gia ph¶n øng víi m¹ch ®¹i ph©n tö t¸ch hy®r« ra vµ kÕt hîp víi nã chuyÓn sang m¹ch ®¹i ph©n tö. * §Æc tr−ng kü thuËt cña mét sè peroxit dïng ®Ó l−u hãa cao su: 1) Peroxit ditretbutyl CH3 |

CH3 |

CH3-C-O-O-C-CH3 |

|

CH3

CH3 C

- Lµ chÊt láng kh«ng mµu, nhiÖt ®é s«i lµ 111oC. NhiÖt ®é l−u ho¸ lµ 140÷170 oC - Nh−îc ®iÓm: Møc ®é bèc h¬i rÊt lín, g©y khã kh¨n cho c«ng nghÖ vµ s¶n phÈm l−u ho¸ cã tÝnh chÊt c¬ lý kh«ng cao nÕu qu¸ tr×nh l−u ho¸ kh«ng cã ¸p suÊt. 2) Peroxit dicumyl

CH3 |

CH3 |

C 6H5-C-O-O-C-C 6H5 | CH3

| CH3

- Lµ tinh thÓ mµu tr¾ng, nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ 39 ÷ 42oC. Thêi gian ph©n hñy 1 2 ë 160o C lµ 5 ÷ 6 phót. NhiÖt ®é l−u ho¸ lµ 135 ÷ 260oC. S¶n phÈm l−u ho¸ cã mïi ®Æc tr−ng. 3) Peroxit benzoyl

17

C 6H5-C-O-O-C-C 6H5 ⎢⎢ O

⎢⎢ O

- Lµ tinh thÓ mµu tr¾ng d¹ng bét, nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ 104oC, dÔ næ ë 113oC. NhiÖt ®é l−u hãa lµ 100oC ÷ 300oC. Dïng chñ yÕu ®Ó l−u hãa cao su silicon, lo¹i nµy dÔ g©y tù l−u. - Hµm l−îng dïng c¸c peroxit tõ 0,5 ÷ 10 PKL. S¶n phÈm cao su l−u ho¸ b»ng peroxit cã ®é bÒn c¬ häc cao, ®é bÒn nhiÖt lín v× h×nh thµnh liªn kÕt C - C. 3) Nhùa phenolformaldehyt - Dïng ®Ó l−u ho¸ c¸c lo¹i cao su m¹ch hy®r«cacbon no hoÆc chøa rÊt Ýt nèi ®«i trong m¹ch. - Mét trong nh÷ng ®iÒu kiÖn quan träng cho phÐp lo¹i nhùa nµy cã kh¶ n¨ng l−u ho¸ hµm l−îng nhãm mªtylol vµ ete mªtylic ≥ 3%. - ë nhiÖt ®é l−u ho¸ mét vµi nhãm ho¹t ®éng hãa häc cña nhùa bÞ ph©n hñy t¹o gèc → c¸c gèc sÏ tham gia ph¶n øng t¹o m¹ng l−íi kh«ng gian víi m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. - Hµm l−îng nhùa dïng l−u ho¸ cho cao su lµ 5 ÷12 PKL. 3.3. ChÊt xóc tiÕn l−u ho¸ 3.3.1. Vai trß – môc ®Ých - Cao su l−u hãa chØ sö dông chÊt l−u hãa (l−u huúnh) sÏ cã rats nhiÒu khuyÕt ®iÓm: + NhiÖt ®é l−u hãa cao (>140 oC), thêi gian l−u hãa kÐo dµi (5-6 giê), do vËy cao su trong qu¸ tr×nh l−u hãa sÏ bÞ l·o hãa nhiÖt mét phÇn, lµm gi¶m tÝnh chÊt c¬ lý vµ tuæi thä cña s¶n phÈm.

18

+ Cao su l−u hãa cã cÊu tróc ®ãng vßng sulfit néi ph©n tö lµ chñ yÕu nªn tÝnh chÊt c¬ lý kh«ng cao, tÝnh kh¸ng l·o hãa rÊt kÐm. Ngoµi ra mét l−îng nhá l−u huúnh ch−a kÕt hîp sÏ phun ra ngoµi bÒ mÆt lµm cho s¶n phÈm bÞ mèc tr¾ng. + S¶n phÈm l−u hãa cã tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh kh¸ng l·o hãa, tÝnh chÞu mµi mßn thÊp, ®é biÕn h×nh lín, cao su mµu dÔ bÞ biÕn mµu do thêi gian duy tr× nhiÖt ®é cao l©u. Do vËy sù cã mÆt cña chÊt xóc tiÕn ®−îc xem lµ cuéc ¸ch m¹ng thø hai trong c«ng nghiÖp cao su, v× nã kh¾c phôc tÊt c¶ c¸c khuyÕt ®iÓm trªn. Nh− vËy vai trß, môc ®Ých cña chÊt xóc tiÕn l−u hãa cã thÓ tãm t¾t nh− sau: - Gi¶m nhiÖt ®é l−u hãa v× chÊt xóc tiÕn th−êng cã nhiÖt ®é ho¹t ®éng hãa häc thÊp (<120 oC) h¬n so víi l−u huúnh, do vËy gi¶m n¨ng l−îng nhiÖt cÇn cung cÊp cho qu¸ tr×nh l−u hãa. - T¨ng vËn tèc qu¸ tr×nh l−u hãa, do vËy gi¶m thêi gian l−u hãa vµ t¨ng n¨ng suÊt s¶n xuÊt. - T¹o cho cao su l−u hãa cã cÊu tróc m¹ng l−íi ph©n bè ®ång ®Òu, do vËy chÊt xóc tiÕn ®−îc xem lµ chÊt mang t¶i l−u huúnh ®Õn vÞ trÝ cÇn thiÕt vµ quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt cña s¶n phÈm l−u hãa. 3.3.2. Yªu cÇu ®èi víi xóc tiÕn l−u hãa - Xóc tiÕn l−u ho¸ kh«ng nh÷ng lµm gi¶m thêi gian l−u ho¸ cao su mµ cßn tham gia vµo viÖc ®Þnh h×nh cÊu tróc kh«ng gian cña cao su. Do ®ã nã quyÕt ®Þnh c¶ tÝnh chÊt cña s¶n phÈm l−u ho¸ cao su. - V× vËy, cÇn ph¶i chän xóc tiÕn l−u ho¸ cho mét hçn hîp cao su tháa m·n c¸c yªu cÇu sau: + Kh«ng g©y hiÖn t−îng tù l−u trong tÊt c¶ c¸c c«ng ®o¹n gia c«ng. + Xóc tiÕn l−u ho¸ ph¶i cã d¶i l−u ho¸ tèi −u réng. D¶i l−u ho¸ lµ kho¶ng thêi gian l−u hãa mµ kh«ng lµm thay ®æi nhiÒu ®Õn tÝnh chÊt s¶n phÈm. + Xóc tiÕn l−u ho¸ l−u ho¸ cã ho¹t tÝnh trÔ trong kho¶ng thêi gian thÝch hîp ®Ó ®¶m b¶o sù l−u ho¸ ®ång ®Òu tõ trong ra ngoµi s¶n phÈm.

19

+ Ph¶i lµm t¨ng ®é bÒn chÞu «xy hãa cña vËt liÖu, chèng hiÖn t−îng l·o hãa, + Kh«ng lµm ¶nh h−ëng ®Õn mµu s¾c cña s¶n phÈm. + Kh«ng ®éc h¹i ®èi víi con ng−êi. §Ó gi¶m ¶nh h−ëng ®éc h¹i th−êng xóc tiÕn l−u ho¸ sö dông ë d¹ng h¹t, d¹ng past trong parafin hoÆc dÇu vasolin ®Ó kh«ng g©y bôi bÈn l¬ löng trong kh«ng khÝ. 3.3.3. Ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸ - Ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸ ¶nh h−ëng ®Õn hµm l−îng dïng vµ nhiÖt ®é l−u ho¸ cña cao su. Do ®ã ®Ó chän chÕ ®é vÒ nhiÖt ®é vÒ nhiÖt ®é, ¸p suÊt cho qu¸ tr×nh l−u ho¸ ph¶i c¨n cø vµo nhiÖt ®é ho¹t ®éng hãa häc cña xóc tiÕn l−u ho¸. - Trong khi ®ã ®èi víi cao su kh«ng cã xóc tiÕn l−u ho¸ th× nhiÖt ®é l−u ho¸ >140o . Sau ®©y lµ nhiÖt ®é ho¹t ®éng hãa häc cña mét sè lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ th«ng dông: Thiazol

112oC

Sunfenamit 126oC Thiuram

110oC

⇒ Tõ nhiÖt ®é ho¹t ®éng hãa häc cã thÓ

Cabamat

80oC

so s¸nh ®−îc häat tÝnh cña c¸c lo¹i XTLH

- Ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸ phô thuéc vµo cÊu t¹o cña m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. Víi cïng mét lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ tèi −u cho c¸c lo¹i cao su kh¸c nhau th× kh¸c nhau. - Ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸ ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh l−u ho¸ ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng thêi gian xuÊt hiÖn d¶i l−u ho¸ tèi −u cña cao su. X¸c ®Þnh ®èi víi c¸c lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ kh¸c nhau trong cïng mét ®iÒu kiÖn l−u ho¸. Tõ ®ã so s¸nh ®−îc møc ®é ho¹t tÝnh cña c¸c lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ ®Õn ®iÓm l−u ho¸ tèi −u cña hîp phÇn cao su buta®ien-styren: 100PKL cao su, 50 PKL than ho¹t tÝnh, 2 PKL l−u huúnh vµ nhiÖt ®é l−u ho¸ lµ 160o.

20

- Ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸ cßn phô thuéc vµo cÊu t¹o ph©n tö cña chÊt xóc tiÕn l−u ho¸, phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn l−u ho¸ vµ chÊt trî xóc tiÕn l−u ho¸ ®−îc dïng trong hîp phÇn cao su.

♣ C¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ ho¹t tÝnh cña xóc tiÕn l−u ho¸: + B»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quan s¸t vËn tèc tiªu biÕn l−u huúnh tù do trong hîp phÇn cao su. + X¸c ®Þnh tû sè gi÷a hÖ sè l−u ho¸ cao su víi sù cã mÆt cña xóc tiÕn l−u ho¸ vµ hÖ sè l−u ho¸ cao su cïng lo¹i trong tr−¬ng hîp kh«ng cã xóc tiÕn l−u ho¸. + NÕu lÊy hµm l−îng nhá nhÊt xóc tiÕn lo¹i guani®in ®¶m b¶o trong kho¶ng thêi gian l−u ho¸ nµo ®ã cho hîp phÇn cao su, cã tÝnh chÊt c¬ lý tèi −u lµ ®¬n vÞ chuÈn th× ho¹t tÝnh cña c¸c lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ kh¸c ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng møc ®é gi¶m hµm l−îng cña nã trong ®¬n pha chÕ vµ kho¶ng thêi gian gi¶m cÇn thiÕt ®Ó l−u ho¸ cao su cã nh÷ng tÝnh chÊt t−¬ng ®−¬ng. + §¸nh gi¸ ho¹t tÝnh xóc tiÕn l−u ho¸ b»ng thêi gian l−u hãa nhá nhÊt ®Ó cã thÓ cã ®−îc nh÷ng tÝnh chÊt c¬ lý tèi −u cña hîp phÇn cao su. 3.3.4. Lùa chän xóc tiÕn l−u ho¸ Lùa chän xóc tiÕn l−u ho¸ dùa vµo: • CÊu t¹o hãa häc cña m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. • Hçn hîp c¸c cÊu tö víi cao su • Lo¹i cao su (latec, crªp) • §IÒu kiÖn l−u ho¸ cao su. • Yªu cÇu c«ng nghÖ vµ tÝnh chÊt s¶n phÈm cao su. + §èi víi latec cao su (d¹ng mñ cao su) th× xóc tiÕn l−u ho¸ cã yªu cÇu: + Kh«ng g©y keo tô. + Ph¶i ph©n t¸n ®ång ®Òu trong latec, do c¸c lo¹i xóc tiÕn th−êng kh«ng tan trong n−íc do ®ã khi cho xóc tiÕn l−u ho¸ vµo latec ph¶i ë d¹ng nhò t−¬ng

21

hoÆc huyÒn phï trong n−íc, ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng keo tô latec th× ph¶i cho thªm am«ni¾c, hy®r«xylamin... ®Ó duy tr× ®é pH cho m«i tr−êng. + §èi víi s¶n phÈm cao su cã kÝch th−íc dµy, lín, cÊu t¹o gåm mét líp th× ph¶i chän xóc tiÕn l−u ho¸ gåm hçn hîp 3 lo¹i, xóc tiÕn l−u ho¸ ph¶i cã thêi gian khëi ®Çu ho¹t tÝnh lín vµ cã d¶i l−u ho¸ tèi −u lín. + §èi víi s¶n phÈm cao su dµy, nhiÒu líp th× chän: • Líp gi÷a chän xóc tiÕn l−u ho¸ cã ho¹t tÝnh lín. • Líp ngoµi chän xóc tiÕn l−u ho¸ cã ho¹t tÝnh kÐm h¬n. + §èi víi s¶n phÈm mµu th× chän lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ kh«ng lµm ®æi mµu s¶n phÈm. Th−êng dïng xóc tiÕn l−u ho¸ nhãm thiuram. + §èi víi s¶n phÈm dïng trong y tÕ, thùc phÈm ph¶i chän lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ kh«ng ®éc, kh«ng mïi (nh− TMTD, TETD, simat, cacbamat natrti). 3.3.5. C¸c lo¹i xóc tiÕn l−u ho¸ a. Nhãm thiocacbamat - Lµ nhãm siªu xóc tiÕn, cã ho¹t tÝnh ë nhiÖt ®é thÊp, thêi gian ho¹t hãa bÐ, tuy nhiªn dÔ g©y hiÖn t−¬ng tù l−u trong qu¸ tr×nh gia c«ng. * Ph¹m vi sö dông - NhiÖt ®é ho¹t ®éng cña lo¹i xóc tiÕn nµy lµ 80oC, do ®ã nhiÖt ®é l−u ho¸ lµ 80oC. Trong qu¸ tr×nh gia c«ng dÔ g©y hiÖn t−îng tù l−u nªn th−êng dïng phèi hîp víi c¸c lo¹i xóc tiÕn kh¸c. - Nhãm nµy t¹o c¸c liªn kÕt ngang cã sè nguyªn tö l−u huúnh nh− nhau → s¶n phÈm cã ®é bÒn nhiÖt vµ c¬ häc cao. - Do ho¹t tÝnh cao nªn th−êng dïng trong hçn hîp keo tù l−u víi hµm l−îng <1 PKL. - Do trong ph©n tö cã l−u huúnh nªn cã t¸c dông nh− chÊt l−u huúnh mµ kh«ng cÇn l−u huúnh.

22

- Nhãm nµy l−u hãa tèt cho c¸c lo¹i cao su cã hµm l−îng liªn kÕt ®«i nhá nh− cao su butyl, cao su etylen-pr«pylen. - Lo¹i nµy khi hçn luyÖn ph¶i cho vµo ë cuèi giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh hçn luyÖn ë nhiÖt ®é <80oC vµ cho thªm vµo chÊt trî xóc tiÕn ZnO,acid stearic. b. Nhãm thiuramsunfit: - Lµ nhãm xóc tiÕn l−u hãa cã ho¹t tÝnh cao, ®−îc sö dông réng r·I trong c«ng nghiÖp gia c«ng cao su ®Æc biÖt lµ trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt d©y c¸ch ®Iön nã cã t¸c dông nh− lµ chÊt l−u hãa. -

Th−êng

dïng

c¸c

lo¹i

:

thiurammonosunfit,

thiuramdisunfit

vµ

thiurampolysunfit c. Nhãm xóc tiÕn l−u hãa thiazol: -Lµ nhãm xóc cã møc ®é ho¹t ®éng hãa häc rÊt phï hîp ®Ó l−u hãa cao su thiªn nhiªn vµ c¸c lo¹i cao su tæng hîp. - Thêi gian ho¹t hãa ban ®Çu lín, do ®ã Ýt g©y tù l−u. - Lµ lo¹i xóc tiÕn cã møc ®é ho¹t tÝnh võa ph¶i. d. Nhãm sunfenamit - Lµ nhãm xóc tiÕn cã nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc biÖt dïng réng r·i trong c«ng nghÖ gia c«ng cao su. - Thêi gian ®Çu cña qu¸ tr×nh t¸c dông chËm, sau ®ã ho¹t ®éng rÊt m¹nh mÏ → kh«ng g©y hiÖn t−îng tù l−u - L−u hãa tèt cho c¸c s¶n phÈm cao su nhiÒu líp nh− b¨ng chuyÒn, b¨ng t¶i, d©y curoa, lèp «t«… - T¹o s¶n phÈm cã kh¶ n¨ng chÞu ®−îc t¸c ®éng c¬ häc. e. Nhãm Guani®in : - Nhãm nµy cã møc ®é ho¹t ®éng hãa häc yÕu, dïng chñ yÕu cho cao su cøng vµ cao su cèt sîi. - Guani®in lµm t¨ng c−êng ho¹t ®éng hãa häc cña c¸c lo¹i xóc tiÕn kh¸c nh− thiuram, thiazol.

23

- Do guani®in trong thµnh phÇn cña nã kh«ng chøa l−u huúnh nªn Ýt sö dông ®éc lËp mµ chØ dïng phèi hîp víi c¸c lo¹i xóc tiÕn kh¸c. §èi víi lo¹i xóc tiÕn nµy th× c¬ chÕ Ýt ®Ò cËp ®Õn. 3.4. ChÊt trî xóc tiÕn l−u hãa 3.4.1.Vai trß - môc ®Ých - ChÊt trî xóc tiÕn cã t¸c dông t¨ng vËn tèc l−u hãa, lµm gi¶m thêi gian khëi ®éng → ®ãng vai trß ho¹t hãa cho qu¸ tr×nh l−u hãa. - T¹o ra s¶n phÈm cao su cã tÝnh n¨ng kü thuËt cao vµ tÝnh n¨ng c¬ lý tèt. 3.4.2. Ph©n lo¹i a/ ChÊt trî xóc tiÕn v« c¬: Gåm c¸c lo¹i «xyt nh− : ZnO, MgO, PbO ®á, PbO tr¾ng, CaO, cacbonat kiÒm, hy®roxyt kim lo¹i… - Trong ®ã ZnO lµ chÊt trî xóc tiÕn ®−îc sö dông phæ biÕn nhÊt trong c«ng nghÖ cao su vµ th−êng sö dông kÕt hîp víi c¸c acid bÐo → lµm t¨ng hiÖu qu¶ cña xóc tiÕn l−u hãa. - Do ZnO cã c¸c tÝnh chÊt −u viÖt h¬n c¸c lo¹i kh¸c : Ýt ®éc, kh«ng lµm ®æi mµu cao su mµu, dÔ kiÕm, gi¸ thµnh rÎ, ®é æn ®Þnh cao, kh«ng g©y hiÖn t−îng oxyhãa m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. b/ ChÊt trî xóc tiÕn h÷u c¬: - Th−êng ®−îc kÕt hîp víi oxýt kim lo¹i, chóng lµ c¸c acid bÐo no cã ph©n tö luîng cao nh−: stearic, «lªic, lauric, palmitic, miristic, vµ c¸c lo¹i dÇu hy®r« hãa tõ dÇu dõa, dÇu lanh, dÇu thÇu dÇu… - C¸c chÊt cã tÝnh kiÒm: C¸c chÊt nµy lµm t¨ng ®é pH cña hçn hîp cao su vµ do ®ã lµm t¨ng tèc ®é l−u hãa nh−: amin, amoniac, muèi cña amin víi acid yÕu… 3.4.3. C¬ chÕ t¸c dông cña c¸c chÊt trî xóc tiÕn - Oxýt kim lo¹i trong hÖ thèng xóc tiÕn l−u hãa t¸c dông theo c¬ chÕ hãa häc → oxýt kÏm tham gia vµo ph¶n øng víi l−u huúnh t¹o thµnh sunfit kÏm vµ cuèi

24

cïng t¹o l−u huúnh nguyªn tö → tham gia dÔ dµng vµo ph¶n øng kh©u m¹ch cho cao su. - Phøc chÊt nµy hßa tan tèt vµo cao su nªn hÖ thèng l−u hãa khuyÕch t¸n ®Òu trong toµn khèi cao su → t¹o cho cao su l−u hãa cã mËt ®é liªn kÕt ngang ®ång ®Òu vµ tÝnh chÊt c¬ lý cao. * KÕt luËn: Nh− vËy vai trß cña chÊt trî xóc tiÕn h÷u c¬ trong hÖ thèng lµ chÊt mang t¶i hÖ thèng l−u hãa ph©n phèi ®ång ®Òu trong toµn khèi cao su vµ cao su l−u hãa cã tÝnh n¨ng tèt h¬n. 3.5. ChÊt phßng l·o hãa 3.5.1. Kh¸i niÖm - Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n vµ sö dông còng nh− qu¸ tr×nh chÕ biÕn cao su, tÝnh chÊt vËt lý, hãa häc, c¬ häc cña vËt liÖu thay ®æi theo thêi gian. - Ngo¹i quan cña s¶n phÈm thay ®æi: bÒ mÆt nh½n bãng vµ mÒm dÎo sÏ bÞ thay thÕ b»ng bÒ mÆt mê nh¹t, chai cøng vµ ®«I khi xuÊt hiÖn c¸c vÕt r¹n nøt. Sù thay ®æi nh− vËy gäi lµ qu¸ tr×nh l·o hãa cao su. 3.5.2. Nguyªn nh©n l·o hãa - Do t¸c ®éng cña c¸c t¸c nh©n «xy hãa m¹ch ®¹i ph©n tö : «xy kh«ng khÝ, «z«n, c¸c «xyt cña kim lo¹i cã hãa trÞ thay ®æi nh− «xyt s¾t, «xyt ®ång, «xyt mangan… - Do t¸c ®éng cña c¸c yÕu tè nh− nhiÖt ®é, ¸nh s¸ng, m«i tr−êng, lùc c¬ häc, ®é Èm, thêi tiÕt… Tèc ®é l·o hãa phô thuéc vµo c¸c yÕu tè: CÊu t¹o m¹ch ph©n tö cao su, sù cã mÆt cña c¸c thµnh phÇn trong hçn hîp cao su, ®iÒu kiÖn gia c«ng vµ sö dông. 3.5.3. Ph©n lo¹i qu¸ tr×nh l·o hãa Gåm c¸c lo¹i nh− sau: 1.

L·o hãa nhiÖt: lµ qu¸ tr×nh l·o hãa x¶y ra mµ t¸c nh©n g©y «xy hãa lµ nhiÖt ®é.

25

2.

L·o hãa mÖt mái: lµ qu¸ tr×nh l·o hãa x¶y ra d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc, s¶n phÈm chÞu t¶i träng tÜnh.

3.

L·o hãa oxy hãa: lµ qu¸ tr×nh l·o hãa x¶y ra do t¸c ®éng cña c¸c t¸c nh©n «xy hãa nh− «xy kh«ng khÝ, «z«n, c¸c «xyt kim lo¹i cã hãa trÞ thay ®æi…

4.

L·o hãa ¸nh s¸ng: lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh «xy hãa do c¸c tia s¸ng cã b−íc sãng ng¾n.

5. phÇn 2 C¸c qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ b¶n HÇu hÕt c¸c s¶n phÈm cao su d©n dông, c¸c s¶n phÈm cao su kü thuËt (s¨m, lèp, b¨ng t¶i, d©y curoa, zo¨ng phít...) kh«ng phô thuéc vµo cÊu t¹o phøc t¹p kh¸c nhau, cÊu tróc vËt liÖu kh¸c nhau... ®Òu ®−îc s¶n xuÊt theo mét c«ng nghÖ gia c«ng chung gåm hµng lo¹t c¸c c«ng ®o¹n nèi tiÕp nhau theo mét tr×nh tù nhÊt ®Þnh sau: * C«ng ®o¹n chÕ biÕn nguyªn vËt liÖu nh»m môc ®Ých chÕ t¹o ®−îc nguyªn vËt liÖu (hçn hîp cao su) cã thµnh phÇn ho¸ häc, cÊu tróc phï hîp víi ®¬n pha chÕ vµ cã nh÷ng tÝnh n¨ng c«ng nghÖ, tÝnh chÊt c¬ lý ®¸p øng c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ yªu cÇu kü thuËt cña s¶n phÈm. C«ng ®o¹n nµy bao gåm qu¸ tr×nh s¬ luyÖn vµ hçn luyÖn → chuyÓn vÒ d¹ng cÇn thiÕt phôc vô cho c¸c qu¸ tr×nh gia c«ng tiÕp theo. * C«ng ®o¹n gia c«ng b¸n thµnh phÈm vµ t¹o h×nh s¶n phÈm. C«ng ®o¹n nµy bao gåm c¸c qu¸ tr×nh nh−: c¸n tr¸ng, phñ hoÆc phÕt lªn bÒ mÆt vËt liÖu kh¸c nh− v¶i, sîi; c¸n h×nh ra b¸n thµnh phÈm, Ðp phun, ®ïn, ®óc... → môc ®Ých cña c«ng ®o¹n nµy lµ chuyÓn cao su vÒ tr¹ng th¸i, h×nh d¹ng kÝch th−íc h×nh häc hîp lý ®Ó cã thÓ l¾p ghÐp thµnh c¸c b¸n thµnh phÈm cã h×nh d¹ng, kÝch th−íc phï hîp víi s¶n phÈm cuèi cïng.

26

* C«ng ®o¹n l−u ho¸ lµ c«ng ®o¹n cuèi cïng cña c«ng nghÖ gia c«ng cao su. Môc ®Ých cña c«ng ®o¹n nµy lµ nh»m chuyÓn cÊu tróc m¹ch th¼ng cña cao su ban ®Çu sang cÊu tróc m¹ng kh«ng gian víi nh÷ng tÝnh n¨ng kü thuËt cÇn thiÕt cho s¶n phÈm. - Mét sè s¶n phÈm gia c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc, Ðp d¸n, c«ng ®o¹n l−u ho¸ th−êng tiÕn hµnh ®ång thêi víi c«ng ®o¹n t¹o h×nh s¶n phÈm. - Trong qu¸ tr×nh gia c«ng hçn hîp cao su ra s¶n phÈm ë mçi c«ng ®o¹n kh¸c nhau sù thay ®æi tr¹ng th¸i, cÊu tróc cña cao su vµ c¸c chÊt phèi hîp còng kh¸c nhau. Ch−¬ng 1 S¬ luyÖn cao su 1.1. Më ®Çu - BiÕn d¹ng ®µn håi lµ mét trong sè c¸c tÝnh chÊt quÝ b¸u cña cao su. Nh−ng trong qu¸ tr×nh gia c«ng vµ chÕ biÕn cao su th× nã g©y hµng lo¹t ¶nh h−ëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh gia c«ng cao su ra s¶n phÈm, lµm cho s¶n phÈm kh«ng cã kÝch th−íc, h×nh d¸ng nh− ý muèn do hiÖn t−îng håi phôc biÕn d¹ng. - Mét trong nh÷ng tÝnh chÊt c«ng nghÖ quan träng vµ cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh gia c«ng lµ ®é dÎo cña hçn hîp cao su tøc lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña hçn hîp cao su d−íi t¸c dông lùc c¬ häc. - §é dÎo cña cao su t¨ng khi t¸c dông lªn nã mét lùc c¬ häc khuÊy trén hoÆc nhiÖt. - Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, trong nã d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc vµ c¸c hiÖn t−îng hãa häc kh¸c x¶y ra ®ång thêi ®é nhít vµ biÕn d¹ng håi phôc ®µn håi cña cao su gi¶m ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh s¬ luyÖn cao su. S¬ luyÖn cao su lµ qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ häc nh»m t¨ng ®é dÎo cña cao su v× vËy s¬ luyÖn cao su cã thÓ tiÕn hµnh trªn m¸y c¸n 2 trôc, m¸y luyÖn kÝn vµ m¸y trôc vÝt.

27

1.2. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - Khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña lùc t¸c dông c¬ häc ®Õn ®é dÎo cña cao su thiªn nhiªn c¸c nhµ khoa häc nhËn thÊy cïng víi sù t¨ng ®é dÎo cña cao su thiªn nhiªn th× cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö d¹ng cÇu còng bÞ ph¸ vì. Nh− vËy ®é dÎo cña cao su cã liªn quan chÆt chÐ víi cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö d¹ng cÇu cña nã. - §èi víi c¸c lo¹i cao su kh«ng cã cÊu tróc d¹ng cÇu th× d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc ®é dÎo cña cao su còng t¨ng lªn. - §é dÎo cña cao su kh«ng chØ liªn quan tíi cÊu tróc ngo¹i vi ph©n tö cña nã mµ sù t¨ng ®é dÎo cña cao su cßn cã thÓ gi¶i thÝch b»ng qu¸ tr×nh ®øt m¹ch (ph©n hñy) m¹ch ®¹i ph©n tö cao su, sù gi¶m khèi l−îng ph©n tö c¸c ®o¹n m¹ch m¹ch ®¹i ph©n tö d−íi t¸c dông lùc c¬ häc vµ qu¸ tr×nh oxy hãa x¶y ra trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn. - Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn vµ ®iÒu kiÖn cña c¸c c«ng ®o¹n gia c«ng, cao su ë tr¹ng th¸i mÒm cao. C¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, ®o¹n m¹ch ®¹i ph©n tö cã ®é linh ®éng t−¬ng ®èi lín. - Thêi gian håi phôc biÕn d¹ng cña cao su vÉn cßn qu¸ lín so víi thêi gian t¸c dông lùc cña m¸y c¸n, m¸y trôc vÝt... §èi víi mét sè cao su cã nhiÒu nhãm ph©n cùc th× lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c m¹ch còng t¨ng lªn rÊt nhiÒu → thêi gian håi phôc biÕn d¹ng cña c¸c lo¹i polyme nµy lín h¬n n÷a. - Sù kh¸c nhau cña thêi gian håi phôc biÕn d¹ng vµ thêi gian t¸c dông lùc ®· t¹o nªn trong khèi cao su nh÷ng øng suÊt c¬ häc rÊt lín. Nh− vËy ®Ó qu¸ tr×nh ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö x¶y ra th× c¸c øng suÊt c¬ häc nµy ph¶i cã n¨ng l−îng lín h¬n n¨ng l−îng c¸c liªn kÕt hãa häc (C - C): R-CH2 - CH2 - R' → R - °CH2 + R' - °CH2 * C¸c yÕu tè quan träng ¶nh h−ëng lín ®Õn qu¸ tr×nh t¨ng ®é dÎo cña cao su (hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn): Sù cã mÆt cña c¸c chÊt oxy hãa trong cao su (®Æc biÖt lµ oxy kh«ng khÝ). * C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh s¬ kuyÖn trong m«i tr−êng khÝ tr¬:

28

- C¸c gèc cacbuahy®ro h×nh thµnh d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc cã kh¶ n¨ng tham gia vµo 2 ph¶n øng chñ yÕu: + Ph¶n øng ®øt m¹ch theo c¬ chÕ kÕt hîp c¸c gèc ho¹t ®éng ®Ó t¹o thµnh mét ph©n tö b·o hßa vÇ ®iÖn tö vµ cã khèi l−îng ph©n tö lín h¬n: 2 R - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R 2R' - °CH2 → R' - CH2 -CH2 - R' R - °CH2 + R' - °CH2 → R - CH2 - CH2 - R' + Ph¶n øng ph©n nh¸nh m¹ch ®¹i ph©n tö khi c¸c gèc cacbua - NhiÖt l−îng ®èt nãng cao su ®ñ lín ®Ó ho¹t hãa c¸c qu¸ tr×nh oxy hãa m¹ch ®¹i ph©n tö x¶y ra. KÕt qu¶ lµ m¹ch ®¹i ph©n tö bÞ ®øt (ph©n hñy) nhiÒu h¬n vµ ®é dÎo cña cao su t¨ng. .Gi¸ trÞ cùc tiÓu t−¬ng øng víi møc ®é ®øt m¹ch nhá nhÊt cho c¸c lo¹i cao su kh¸c nhau. §èi víi cao su thiªn nhiªn gi¸ trÞ nµy t−¬ng øng víi nhiÖt ®é s¬ luyÖn lµ 85 - 115 oC. KÕt luËn: Ho¸ dÎo cao su b»ng ph−¬ng ph¸p s¬ luyÖn x¶y ra theo c¬ chÕ gèc. §é dÎo tæng céng cña cao su ®−îc x¸c ®Þnh b»ng møc ®é ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö do hai qu¸ tr×nh c¬ ho¸ ®ång thêi t¹o nªn mµ møc ®é ®ãng gãp cña chóng phô thuéc nhiÒu vµo nhiÖt ®é s¬ luyÖn. Ë nhiÖt ®é thÊp khi n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c m¹ch, ®o¹n m¹ch cßn qu¸ nhá ch−a ®ñ lín h¬n n¨ng l−îng ho¹t ho¸ c¸c qu¸ tr×nh oxy ho¸ th× ®øt m¹ch ph©n tö chñ yÕu phô thuéc vµo c¸c t¸c ®éng c¬ häc. Tuy nhiªn ®øt m¹ch theo c¬ chÕ c¬ häc rÊt nhá (chØ chiÕm 2- 5%), cßn chñ yÕu lµ ®øt m¹ch theo c¬ chÕ ho¸ häc (chiÕm 95- 98%). * ChÊt t¨ng tèc cho qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - §Ó t¨ng vËn tèc ho¸ dÎo cho cao su ng−êi ta sö dông mét sè hîp chÊt h÷u c¬ ph©n tö l−îng bÐ víi môc ®Ých lµm chÊt æn ®Þnh cho cao su t¨ng c−êng hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn.

29

- C¸c chÊt t¨ng tèc nµy ho¹t ®éng theo c¬ chÕ ng¨n chÆn hiÖn t−îng t¸i kÕt hîp c¸c gèc cacbuahy®ro h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn vµ ng¨n chÆn ph¶n øng víi m¹ch ®¹i ph©n tö h¹n chÕ hiÖn t−îng ph©n nh¸nh cña polyme: R - CH2 - CH2 - R’ → R - °CH2 + R’- °CH2 R - °CH2 + RSH → R-CH3 + RS° R’ - °CH2 + R+°S → R’ - CH2 - S - R+ R+SH - chÊt t¨ng tèc cho qu¸ tr×nh s¬ luyÖn - Ho¹t tÝnh cña c¸c chÊt t¨ng tèc nµy lín nhÊt ë nhiÖt ®é tõ 80 oC ®Õn 100 oC. Hµm l−îng sö dông 0,1 - 0,3 PKL. - ChÊt t¨ng tèc sö dông cho c¸c cao su d©n dông nh− cao su thiªn nhiªn, cao su izopren, cao su buta®ien vµ cao su buta®ien-styren lµ c¸c lo¹i mercaptan m¹ch vßng, c¸c hîp chÊt disunfit, trong ®ã hiÖu qu¶ nhÊt vµ ®−îc sö dông réng r·i nhÊt lµ mercaptobenzothiazol. - Mét sè lo¹i chÊt xóc tiÕn l−u ho¸ cho cao su d©n dông nh− mercaptobenzothiazol, diphenyl-guanidin

dïng lµm chÊt t¨ng tèc cho cao su

clorpren. 1.3. S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y c¸n luyÖn hë - §−îc tiÕn hµnh trong c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp cã c«ng suÊt tiªu thô nhá, nhiÒu lo¹i cao su kh¸c nhau vµ c¸c lo¹i cao su cã ®é cøng cao. - M¸y c¸n luyÖn cã cÊu t¹o tõ 2 trôc c¸n n»m song song trªn mét mÆt ph¼ng. Hai ®Çu trôc cã b¹c ®ång n»m trªn æ ®ì di ®éng trªn khung bÖ cña m¸y ®Ó ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch khe hë. - §Ó s¬ luyÖn cao su sö dông m¸y c¸n luyÖn cã vËn tèc dµi ë trôc tr−íc vµ trôc sau kh¸c nhau. Tû sè vËn tèc dµi trôc tr−íc vµ vËn tèc dµi trôc sau ®−îc gäi lµ tû tèc cña m¸y.

30

- Tû tèc thÝch hîp nhÊt ®−îc sö dông ®Ó s¬ luyÖn vµ hçn luyÖn cao su lµ 1 : 1,08 ®Õn 1 :1,17. Víi tû tèc nµy n¨ng l−îng cÇn thiÕt cho m¸y ho¹t ®éng võa ph¶i ®ñ ®Ó tiÕn hµnh ho¸ dÎo cao su. * Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ gia c«ng trong qu¸ tr×nh s¬ luyÖn nh»m lµm cho ®é dÎo cña cao su mau chãng ®¹t yªu cÇu c«ng nghÖ vµ ®Ó h¹n chÕ sù cè cña m¸y c¸n: + Thêi gian ®Çu cña s¬ luyÖn khi cao su cßn cã ®µn tÝnh cao, ®é cøng cao, cao su ®−îc n¹p tõng phÇn nhá vµo khe hë trôc c¸n cµng gÇn víi b¸nh r¨ng truyÒn lùc cµng tèt v× ë ®ã hiÖu suÊt chuyÒn c«ng suÊt lín h¬n vµ trôc c¸n Ýt bÞ biÕn d¹ng uèn h¬n. + ChÕ ®é nhiÖt ®Ó s¬ luyÖn ph¶i ®iÒu chØnh b»ng kinh nghiÖm s¶n xuÊt - vµ phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña cao su s¬ luyÖn. Th«ng th−êng ®Ó qu¸ tr×nh s¬ luyÖn cã kÕt qu¶ tèt ph¶i khèng chÕ nhiÖt ®é s¬ luyÖn thÊp. * C¸c gi¶i ph¸p kü thuËt ®Ó s¬ luyÖn cao su cã ®é dÎo ®ång ®Òu cho toµn khèi cao su: 1. LuyÖn liªn tôc trªn m¸y c¸n víi kho¶ng khe hë nhá ( 1 - 3 mm) trong kho¶ng thêi gian 10 - 15 phót. 2. LuyÖn 2 hoÆc 3 lÇn cao su vµ ë kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c lÇn luyÖn lµm l¹nh cao su ®Õn nhiÖt ®é 30 - 40 oC. 3. C¾t ngang, chÐo tÊm cao su b¸m ë trôc tr−íc cña m¸y c¸n luyÖn sau ®ã gÊp tÊm cao su theo ®−êng vu«ng gãc víi ®−êng c¾t. - Trong kho¶ng thêi gian 10 phót ®Çu ®é dÎo cña cao su t¨ng lªn rÊt nhiÒu, sau ®ã th× t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ. - Sù thay ®æi ®é dÎo cña cao su cã thÓ ®¸nh gi¸ qua sù thay ®æi ®é nhít cña dung dÞch cao su trong dung m«i. 1.4. S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn lµ qu¸ tr×nh hãa dÎo cao su ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y cã c«ng suÊt tiªu thô lín.

31

- M¸y luyÖn kÝn cã cÊu t¹o tõ buång nghiÒn trén mµ trong ®ã nguyªn vËt liÖu ®−îc khuÊy trén, c¾t xÐ vµ biÕn d¹ng bëi lùc c¬ häc do c¸c Roto h×nh «-van t¹o nªn. - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y luyÖn kÝn víi vËn tèc quay cña Roto lµ 40 v/phót vµ hÖ sè dån ®Çy lín do t¶i träng khoang trªn t¹o nªn , do ®ã mµ nhiÖt ®é cña vËt liÖu t¨ng lªn cao (140oC - 180oC). - Trong tr−êng hîp nµy ®é dÎo cña cao su ®−îc t¨ng lªn chñ yÕu do qu¸ tr×nh oxy hãa nhiÖt m¹ch ®¹i ph©n tö. - C¸c qu¸ tr×nh oxy hãa nµy ®−îc t¨ng c−êng b»ng c¸c øng suÊt c¬ häc. - M¸y luyÖn kÝn cã vËn tèc quay rÊt lín nªn nã Ýt ®−îc sö dông ®Ó hãa dÎo c¸c lo¹i cao su cã ®é ph©n cùc lín (®é cøng cao) nh− cao su buta®ien-nitryl, buta®ien-styren. - Th−êng tiÕn hµnh liªn tôc víi qu¸ tr×nh hçn luyÖn. 1.5. S¬ luyÖn cao su trªn m¸y trôc vÝt 1.5.1/ Më ®Çu - S¬ luyÖn cao su b»ng m¸y trôc vÝt ®−îc sö dông réng r·i cho c¸c xÝ nghiÖp cã c«ng suÊt tiªu thô cao su lín → qu¸ tr×nh liªn tôc vµ thêi gian l−u cña vËt liÖu trong m¸y kh«ng lín nh− ë c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng trªn m¸y c¸n. - Phô thuéc vµo cÊu t¹o cña m¸y s¬ luyÖn trôc vÝt nã ®−îc chia lµm c¸c lo¹i kh¸c nhau: + M¸y s¬ luyÖn trôc vÝt mét giai ®o¹n víi mét trôc vÝt. + M¸y s¬ luyÖn trôc vÝt hai giai ®o¹n víi 2 trôc vÝt. - Phô thuéc vµo c¸ch s¾p xÕp cña xi lanh vÝt xo¾n mµ m¸y trôc vÝt ®−îc ph©n thµnh m¸y trôc vÝt song song vµ m¸y trôc vÝt nèi tiÕp. 1.5.2/ CÊu t¹o cña m¸y trôc vÝt - Bé phËn chÝnh cña m¸y (phÇn lµm viÖc cña m¸y) ®−îc cÊu t¹o tõ xi lanh vµ mét vÝt xo¾n cã b−íc r¨ng thay ®æi quay trong xi lanh víi vËn tèc kho¶ng 20 - 25 (vßng/phót) phô thuéc vµo yªu cÇu c«ng nghÖ.

32

- §Ó duy tr× chÕ ®é nhiÖt cho qu¸ tr×nh gia c«ng ë vá m¸y xung quanh xi lanh cña vÝt xo¾n cã nh÷ng khoang th«ng nhau mµ qua khoang nµy chÊt láng ®−îc ®−a vµo ®Ó lµm l¹nh vµ h¬i n−íc ®−îc ch¶y qua nÕu cÇn gia nhiÖt. 1.5.3/ Nguyªn lý ho¸ dÎo cña m¸y trôc vÝt - Ho¸ dÎo cao su trªn m¸y trôc vÝt lµ kÕt qu¶ t¸c dông cña nh÷ng biÕn d¹ng tr−ît xuÊt hiÖn trong cao su theo chiÒu trôc vÝt vµ lùc ma s¸t gi÷a cao su víi thµnh xi lanh gi÷a cao su vµ bÒ mÆt cña vÝt xo¾n. - Sù vËn chuyÓn cao su ë c¸c ®iÓm trong kho¶ng khe hë gi÷a trôc vÝt vµ thµnh xilanh kh¸c nhau vÒ h−íng còng nh− vËn tèc. - Líp máng s¸t víi thµnh xi lanh cao su cã chiÒu quay cïng chiÒu víi trôc vÝt nh−ng ng−îc chiÒu víi phÇn nguyªn vËt liÖu n»m s¸t trôc vÝt v× cã sù ch¶y vËt liÖu h−íng kh¸c nhau nh− vËy nªn ë tr−íc mçi r¨ng cña trôc vÝt xuÊt hiÖn c¸c vïng xo¾n vµ xÐ nguyªn vËt liÖu lµm ®øt m¹ch ®¹i ph©n tö. - Víi sù xuÊt hiÖn c¸c gèc cacbuahy®ro tù do khèi cao su sÏ lµm cho khèi cao su nãng lªn do lùc ma s¸t gi÷a cao su víi bÒ mÆt thiÕt bÞ, Ch−¬ng 2 Hçn luyÖn cao su 2.1. Më ®Çu - Hçn hîp cao su lµ mét hÖ thèng nhiÒu cÊu tö mµ thµnh phÇn cña nã gåm cao su, c¸c chÊt phèi hîp cã cÊu t¹o hãa häc kh¸c nhau vµ tr¹ng th¸i vËt lý rÊt kh¸c nhau: láng, r¾n, bét, bét nh·o... - §Ó cã mét hçn hîp cao su tèt c¸c chÊt nµy ph¶i ph©n bè ®ång ®Òu vµo khèi cao su t¹o hçn hîp ®ång nhÊt. - Sù ph©n bè ®ång ®Òu vµo cao su mÒm cao chØ cã thÓ thùc hiÖn ®−îc b»ng qó tr×nh khuÊy trén c¬ häc - hçn luyÖn. - KhuÊy trén ®¬n gi¶n cã thÓ xem nh− mét qu¸ tr×nh mµ trong kÕt cña nã chØ cã sù thay ®æi vÞ trÝ ban ®Çu c¸c cÊu tö trong thÓ tÝch khuÊy trén, tr¹ng th¸i vËt lý cña c¸c cÊu tö kh«ng thay ®æi nh−ng entropi cña hÖ thèng t¨ng.

33

- C¸c cÊu tö ®−îc ®−a vµo hçn luyÖn víi cao su hÇu hÕt lµ ë d¹ng bét, ®Æc biÖt lµ than ho¹t tÝnh kü thuËt tån t¹i ë 2 d¹ng cÊu tróc: cÊu tróc bËc 1 vµ cÊu tróc bËc 2 víi kÝch th−íc lín h¬n kÝch th−íc ph©n tö rÊt nhiÒu v× vËy trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn d−íi ¶nh h−ëng c¸c øng suÊt tr−ît trong cao su cßn x¶y ra qu¸ tr×nh nghiÒn c¸c cÊu tö. 2.2. C¬ chÕ qu¸ tr×nh hçn luyÖn - Cã thÓ xem nh− qu¸ tr×nh biÕn d¹ng hÖ thèng nhiÒu cÊu tö mµ kÕt qu¶ lµ chiÒu dµy c¸c líp c¸c chÊt phèi hîp gi¶m dÇn vµ bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a chóng t¨ng lªn. - BiÕn d¹ng tr−ît c¸c cÊu tö cña hÖ thèng trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn sÏ tiÕp tôc t¨ng ®Õn khi chiÒu dµy c¸c líp cÊu tö ch−a ®¹t ®Õn kÝch th−íc cÇn thiÕt ®¶m b¶o sù ph©n bè ®ång ®Òu cña chóng trong khèi cao su. - NÕu xem biÕn d¹ng tr−ît trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn cao su nh− qu¸ tr×nh biÕn d¹ng tr−ît cña hÖ thèng 2 cÊu tö n»m gi÷a 2 mÆt ph¼ng trong ®ã 1 mÆt cè ®Þnh cßn mÆt kia chuyÓn ®éng song song tuyÖt ®èi so víi mÆt thø nhÊt víi vËn tèc kh«ng ®æi v trªn mét kho¶ng c¸ch l, ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît: γ =

- VËn tèc tr−ît γ =

l = cot gϕ ho

l v = εho ho

- §é gi¶m chiÒu dµy c¸c líp r vµ ®é t¨ng bÒ mÆt ph©n chia gi÷a c¸c cÊu tö S phô thuéc vµo ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît r = ro. sinϕ; s =

s o ro r

So - bÒ mÆt ph©n chia gi÷a c¸c cÊu tö tr−íc khi biÕn d¹ng. - Tõ trªn cho thÊy khi ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît cµng lín ( γ lín) gãc ϕ cµng nhá, chiÒu dµy c¸c líp c¸c cÊu tö r cµng nhá vµ diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a c¸c cÊu tö s cµng lín. 2.3. Sù ph©n t¸n cña c¸c cÊu tö vµo cao su

34

- §Ó d¶m b¶o cho c¸c cÊu tö ®−îc ph©n t¸n ®ång ®Òu theo mäi h−íng cÇn ph¶i thay ®æi h−íng biÕn d¹ng tr−ît. - Gi¶i ph¸p c«ng nghÖ nh»m thay ®æi h−íng biÕn d¹ng tr−ît trong cao su nh− sau: c¾t, d¶o tÊm cao su trªn m¸y luyÖn hë, ®èi víi m¸y luyÖn kÝn th× cÊu t¹o roto lµ lÖch t©m, ®èi víi m¸y trôc vÝt th× quyÕt ®Þnh bëi gãc nghiªng cña r¨ng vÝt. - Sù ph©n t¸n x¶y ra khi gi÷a c¸c h¹t chÊt ph©n t¸n vµ m«i tr−êng ph©n t¸n cã biÕn d¹ng tr−ît, nghÜa lµ ë c¸c h¹t cña chÊt ph©n t¸n lu«n lu«n tån t¹i mét øng suÊt tr−ît do tån t¹i chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a c¸c ph©n tö trong hÖ cao su ph©n t¸n d−íi t¸c dông lùc c¬ häc. - Møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu c¸c chÊt phèi hîp vµo cao su phô thuéc vµo gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît xuÊt hiÖn trªn c¸c h¹t ph©n t¸n vµ thêi gian hçn luyÖn. Hai yÕu tè nµy lu«n lu«n lµ mét hµm sè nghÞch ®¶o cña nhau tøc lµ khi øng suÊt tr−ît ®ñ lín th× thêi gian hçn luyÖn nhá vµ ng−îc l¹i. - §èi víi mçi hÖ polyme - chÊt ph©n t¸n tån t¹i mét gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît tíi h¹n t−¬ng øng ®Ó cao su ®¹t ®−îc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu vµ cho tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su tèt. 2.4. Mét sè ¶nh h−ëng hãa - lý ®Õn qu¸ tr×nh hçn luyÖn - Hai hiÖn t−îng : thÈm thÊu vµ hßa tan lµ 2 hiÖn t−îng quan träng g©y ¶nh h−ëng rÊt ng−îc nhau cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn: + ThÈm thÊu vµ hßa tan cña c¸c chÊt phèi hîp vµo cao su lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, gi¶m lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a chóng, ®é nhít gi¶m vµ gi¸ trÞ øng suÊt tr−ît t¸c dông lªn c¸c cÊu tö kh¸c gi¶m...khi ®ã qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn rÊt khã kh¨n vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña cao su kh«ng cao. + ThÈm thÊu vµ hßa tan c¸c chÊt vµo cao su lµm t¨ng c−êng møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu chóng trong cao su. - §èi víi c¸c cÊu tö d¹ng bét kh«ng cã kh¶ n¨ng hßa tan vµo cao su (than ho¹t tÝnh) th× cã thÓ t¹o thµnh cÊu tróc bÒn v÷ng do gi÷a chóng cã ¸i lùc. CÊu tróc bÒn

35

v÷ng nµy kh«ng hßa tan do ®ã lµm t¨ng ®é nhít cña hçn hîp rÊt nhiÒu lµm gi¶m tÝnh c«ng nghÖ vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña hçn hîp. - §èi víi c¸c cÊu tö phèi trén th× ¶nh h−ëng trùc tiÕp dÕn tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña hçn hîp cao su lµ hÖ thèng l−u hãa. HÖ thèng nµy sÏ g©y ra hiÖn t−îng tù l−u trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn do nhiÖt ®é t¨ng v× vËy lµm gi¶m biÕn d¹ng dÎo cña hçn hîp cao su, gi¶m møc ®é ph©n t¸n c¸c cÊu tö kh¸c vµo cao su vµ gi¶m kh¶ n¨ng ®Þnh h×nh cña hçn hîp cao su... 2.5. Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn + ChÕ ®é nhiÖt thÝch hîp. + Thø tù phèi liÖu c¸c cÊu tö. + Thêi gian hçn luyÖn + Chän lo¹i thiÕt bÞ hçn luyÖn cho phï hîp. 2.6. KiÓm tra qu¸ tr×nh hçn luyÖn - ChÊt l−îng cña cao su ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng sù ph©n bè ®ång ®Òu c¸c chÊt phèi hîp trong thÓ tÝch cña nã. Møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu c¸c cÊu tö ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng sù trïng lÆp nång ®é cña nã trong c¸c mÉu ph©n tÝch lÊy ë c¸c ®iÓm kh¸c nhau cña tÊm cao su trong mét mÎ hçn luyÖn. - ChÊt l−îng cña qu¸ tr×nh ph©n t¸n ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng hµm l−îng vµ kÝch th−íc h¹t ph©n t¸n c¸c chÊt phèi hîp ®−îc quan s¸t b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö. - §Ó ®Þnh l−îng c¸c chÊt kh¸c nhau trong hîp phÇn cao su sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau: C¸c chÊt h÷u c¬ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c ký khÝ, s¾c ký líp máng; C¸c chÊt ®én v« c¬ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thiªu kÕt... - Trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt chÊt l−îng cña qu¸ tr×nh hçn luyÖn ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng møc ®é ph©n t¸n ®ång ®Òu mét vµi cÊu tö th«ng qua sù thay ®æi c¸c tÝnh chÊt lý häc, c¬ häc cña hçn hîp "sèng" vµ cña cao su l−u hãa so víi chØ tiªu cña mÉu chuÈn hoÆc gi¸ trÞ trung b×nh c¸c tÝnh chÊt ®ã ®· ®−îc x¸c ®Þnh trong s¶n xuÊt.

36

- Th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ nhanh chãng qua c¸c chØ tiªu: khèi l−îng riªng, mo®un vßng, ®é dÎo vµ mét vµi th«ng sè cña cao su l−u hãa nh− ®é bÒn kÐo ®øt, ®é d·n dµi t−¬ng ®èi, ®é d·n dµi d−, ®é cøng... hçn luyÖn trªn m¸y luyÖn hë I. Më ®Çu - Th−êng ®−îc sö dông cho c¸c xÝ nghiÖp víi khèi l−îng gia c«ng nhá víi nhiÒu chñng lo¹i cao su ®Ó s¶n xuÊt c¸c mÆt hµng cã c«ng dông riªng biÖt. - Tr−íc khi hçn luyÖn cao su ph¶i ®−îc s¬ luyÖn (hãa dÎo) vµ c¸c chÊt phèi hîp ®−îc c¸n Ðp qua khe hë gi÷a 2 trôc c¸n quay h−íng vµo nhau. C¸c líp cao su do cã lùc ma s¸t víi trôc c¸n kÐo c¸c chÊt phèi hîp vµo khe hë trôc c¸n víi vËn tèc b»ng vËn tèc dµi cña trôc c¸n. - C¸c líp cao su tiÕp sau do lùc kÕt dÝnh víi líp tr−íc còng ®−îc kÐo vµo khe hë víi vËn tèc gi¶m dÇn so víi kho¶ng c¸ch c¸ch bÒ mÆt trôc c¸n. - Do cã sù kh¸c nhau vÒ vËn tèc nªn gi÷a c¸c líp cao su, hçn hîp cao su lu«n lu«n xuÊt hiÖn øng suÊt tr−ît cã t¸c dông nhµo luyÖn chóng l¹i víi nhau. - §Ó qu¸ tr×nh nhµo luyÖn hiÖu qu¶ th× ®¹i l−îng biÕn d¹ng tr−ît ph¶i lín, gi¶i ph¸p vÒ c«ng nghÖ ®ã lµ vËn tèc dµi cña c¸c trôc kh¸c nhau. Møc ®é t¨ng biÕn d¹ng tr−ît phô thuéc vµo tû tèc cña m¸y, kho¶ng khe hë gi÷a c¸c trôc δ vµ ®−îc ®Æc tr−ng b»ng Gra®ien vËn tèc: G=

V1 − V

δ

V; V1 lµ vËn tèc dµi cña trôc c¸n. - Trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn cao su lu«n lu«n tån t¹i lùc ma s¸t néi ph©n tö ë vïng biÕn d¹ng tr−ît lín nhÊt. KÕt qu¶ lµ vïng nµy cã nhiÖt ®é t¨ng cao cã thÓ ®¹t 106 -108oC. Do ®ã phô thuéc vµo thµnh phÇn hãa häc cña hîp phÇn cao su cã thÓ thay ®æi chÕ ®é nhiÖt t¹o cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn ®−îc tèt h¬n. - Trong qu¸ tr×nh hçn luyÖn th× nång ®é c¸c chÊt phèi hîp ë bÒ mÆt líp cao su tiÕp xóc víi trôc tr−íc cao h¬n ë chç kh¸c. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy th×

37

trong khi tiÕn hµnh hçn luyÖn tÊm cao su ph¶i ®−îc c¾t vµ ®¶o nhiÒu theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¾t. II. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh hçn luyÖn + Thø tù cho c¸c chÊt phèi hîp vµo hçn luyÖn: ph¶i ®¶m b¶o kh¶ n¨ng ph©n t¸n chóng trong hîp phÇn cao su mµ vÉn kh«ng g©y ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn tÝnh chÊt c«ng nghÖ vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña hçn hîp. Th«ng th−êng tr−íc khi ®−a chÊt ®én vµo hçn luyÖn th× cao su ®−îc hçn luyÖn víi mét phÇn chÊt hãa dÎo tr−íc ®Ó cao su cã ®é dÎo nhÊt ®Þnh, cã øng suÊt tr−ît vµ ®é nhít t−¬ng øng ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh hçn luyÖn thùc hiÖn dÔ dµng h¬n. + §èi víi chÊt ®én th× nªn chia th¸nh tõng phÇn nhá. V× khi cho vµo mét lÇn víi hµm l−îng lín sÏ lµm t¨ng ®é cøng cña hçn hîp, mÆt kh¸c khi ®én tËp trung ë vµi ®iÓm nã trë thµnh chÊt c¸ch ly gi¶m ®é kÕt dÝnh cña cao su, d¶i cao su c¸n sÏ bÞ ®øt t¸ch ra thµnh nhiÒu phÇn, do ®ã lµm gi¶m kh¶ n¨ng ph©n t¸n c¸c chÊt phèi hîp kh¸c. - Mét nguyªn t¾c cã ý nghÜa quan träng lµ trong sè c¸c chÊt phèi hîp ( trõ chÊt l−u hãa) lo¹i nhãm chÊt cã hµm l−îng nhá trong hîp phÇn cao su ®−îc cho vµo tr−íc. - §Ó h¹n chÕ hiÖn t−îng tù l−u cña hçn hîp cao su c¸c chÊt l−u hãa th−êng cho vµo ë giai ®o¹n cuèi sau khi hçn hîp cao su ®· ®−îc lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é thÊp. Trong tr−êng hîp c¸c chÊt l−u hãa ph©n t¸n kÐm trong cao su th× cã thÓ ®−a vµo giai ®o¹n ®Çu cßn c¸c chÊt xóc tiÕn l−u hãa th× cho vµo sau cïng. Hçn luyÖn cao su trong m¸y luyÖn kÝn I. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y luyÖn kÝn 1/ CÊu t¹o - PhÇn n¹p liÖu gåm phÔu n¹p liÖu vµ xi lanh khÝ dïng ®Ó ®Èy nguyªn vËt liÖu xuèng buång luyÖn. - Buång luyÖn ®−îc chÕ t¹o tõ 2 xi lanh h×nh trô hë mµ trong mçi xi lanh cã roto h×nh ovan quay h−íng vµo nhau víi vËn tèc rÊt lín 40 v/phót.

38

- PhÇn ®éng lùc gåm ®éng c¬ ®iÖn víi hÖ thèng gi¶m tèc truyÒn chuyÓn ®éng ®Õn roto. - Mçi roto cã 2 bê nöa vßng r¨ng cã chiÒu tiÕn ng−îc nhau ®Ó ®Èy nguyªn vËt liÖu vµo khu nhµo luyÖn ë gi÷a buång luyÖn. - §Ó t¨ng biÕn d¹ng tr−ît theo c¸c h−íng kh¸c nhau - tøc t¨ng kh¶ n¨ng nhµo luyÖn cña m¸y th× c¸c bê nöa vßng r¨ng ®−îc s¾p xÕp víi gãc nghiªng kh¸c nhau. - Mét trong hai bê t¹o gãc nghiªng víi trôc roto mét gãc 30o v× vËy chiÒu dµi cña bê nµy dµi h¬n bê kia t¹o gãc nghiªng víi trôc roto lµ 45o. - Kho¶ng c¸ch khe hë gi÷a bê vµ thµnh buång luyÖn lµ 1,5 mm. Khe hë gi÷a c¸c roto nhá h¬n 5 - 6 mm. Tû tèc cña m¸y luyÖn kÝn th−êng dïng lµ 1 : 1,18 ®Õn 1 : 1,12. Ch−¬ng 3 C¸n tr¸ng 3.1. C¬ së lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng - Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµ t¹o h×nh s¶n phÈm. - Tr−íc khi c¸n tr¸ng hçn hîp cao su ®· qua nhiÖt luyÖn trªn m¸y c¸n luyÖn. - S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµ b¨ng (d¶i) hçn hîp cao su dµi v« tËn cã chiÒu dµy x¸c ®Þnh cho tr−íc, cã chiÒu réng lín nhÊt b»ng chiÒu dµi cña trôc c¸n vµ cã mÆt c¾t kh¸c nhau phô thuéc vµo h×nh d¹ng ®−îc chÕ t¹o cè ®Þnh trªn trôc c¸n ®Þnh h×nh. - Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng hçn hîp cao su chØ ®−îc c¸n qua khe hë mét lÇn v× vËy ®Ó cã d¶i cao su víi bÒ mÆt ph¼ng l¸ng th−êng sö dông m¸y c¸n tr¸ng cÊu t¹o tõ nhiÒu trôc c¸n. Th«ng th−êng ®Ó s¶n xuÊt b¸n thµnh phÈm dïng m¸y c¸n tr¸ng víi l−îng tõ 3 ®Õn 4 trôc. - B»ng m¸y c¸n tr¸ng cã thÓ chÕ t¹o ra c¸c b¸n thµnh phÈm kh¸c nhau: + ChÕ t¹o c¸c d¶i cao su ph¼ng hoÆc c¸c d¶i cao su cã mÆt c¾t ngang kh¸c nhau.

39

+ GhÐp c¸c tÊm cao su l¹i víi nhau ®Ó t¨ng chiÒu dµy cña b¸n thµnh phÈm. + Phñ hoÆc phÕt cao su lªn bÒ mÆt vËt liÖu dÖt. 3.2. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng - Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng d−íi t¸c dông cña lùc ®µn håi cña cao su, gi÷a c¸c trôc xuÊt hiÖn lùc ®Èy t¸ch c¸c trôc ra. - §é lín cña lùc nµy phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc (®é lín cña khe hë), l−îng hçn hîp gi÷a 2 trôc, tÝnh chÊt ®µn håi nhít cña vËt liÖu, vËn tèc quay c¸c trôc c¸n vµ c¸c yÕu tè kh¸c. - Gi¸ trÞ lùc ®Èy t¸ch trôc lín nhÊt xuÊt hiÖn ë trôc c¸n thø nhÊt vµ trôc c¸n thø hai cña m¸y c¸n tr¸ng, n¬i cã nhiÒu cao su d− nhÊt. - Gi¸ trÞ lùc ®Èy t¸ch trôc phô thuéc vµo c¸c yÕu tè kh¸c nhau cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm: Px = C(107 - 54,5δ + 0,1n + 0,17G + 0,3η) δ - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc c¸n (m) η - §é nhít Muni cña hçn hîp cao su ®−îc x¸c ®Þnh ë 100oC. n - VËn tèc quay cña trôc c¸n (vßng/phót) G - Khèi l−îng vËt liÖu d− trªn trôc c¸n (kg) C - HÖ sè phô thuéc ®Æc tr−ng cho thµnh phÇn cña hçn hîp. - N¨ng suÊt cña m¸y c¸n tr¸ng phô thuéc vµo khe hë gi÷a c¸c trôc (chiÒu dµy b¸n thµnh phÈm), chiÒu réng cña s¶n phÈm, vËn tèc dµi cña trôc c¸n, khèi l−îng riªng cña hçn hîp cao su vµ hÖ sè thêi gian sö dông m¸y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = 60.δ.B.v.ρ.α Q - n¨ng suÊt m¸y c¸n (kg/giê) δ - kho¶ng c¸ch gi÷a 2 trôc c¸n (m) B - chiÒu réng cña d¶i cao su (m) v - vËn tèc dµi cña trôc c¸n (m/phót) ρ - khèi l−îng riªng cña hçn hîp c¸n (kg/m3)

40

α - hÖ sè thêi gian sö dông m¸y. 3.3. HiÖu øng c¸n tr¸ng - D−íi t¸c dông c¬ häc c¸c m¹ch, ®o¹n m¹ch ®¹i ph©n tö vµ c¸c cÊu tróc ph©n tö cña hîp phÇn cao su ®−îc ®Þnh h−íng l¹i theo chiÒu c¸n. HiÖn t−îng ®Þnh h−íng polyme trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng lµm xuÊt hiÖn hiÖn t−îng kh«ng ®ång nhÊt vÒ tÝnh chÊt cña hîp phÇn cao su. HiÖn t−îng kh«ng ®ång nhÊt vÒ tÝnh chÊt cña vËt liÖu trong kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh ®Þnh h−íng hoÆc qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng ®−îc gäi lµ hiÖn t−îng ®Þnh h−íng hay hiÖu øng c¸n tr¸ng. - Mét trong sè c¸c ®Æc tr−ng quan träng ®Ó ph©n biÖt cao su cã hiÖu øng c¸n tr¸ng víi c¸c lo¹i cao su kh¸c lµ sù kh¸c nhau vÒ ®é bÒn c¬ häc theo chiÒu c¸n vµ theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¸n. - §é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu däc theo chiÒu c¸n lín h¬n ®é bÒn kÐo ®øt theo chiÒu vu«ng gãc víi chiÒu c¸n. §é d·n dµi t−¬ng ®èi l¹i cã qui luËt ng−îc l¹i. a. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu øng c¸n tr¸ng - C¸c ®Æc tr−ng c«ng nghÖ - NhiÖt ®é c¸n - VËn tèc vµ tû tèc trôc c¸n - ChiÒu dµy thµnh phÈm - C¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña hçn hîp cao su. a.1/ NhiÖt ®é - HiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m khi t¨ng nhiÖt ®é trôc c¸n cã thÓ gi¶i thÝch b»ng sù gi¶m thêi gian håi phôc cña vËt liÖu c¸n cïng nhiÖt ®é. - Thùc vËy khi nhiÖt ®é t¨ng do n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt c¸c ®o¹n m¹ch, m¹ch ®¹i ph©n tö c¸c cÊu tróc ph©n tö t¨ng - ®é linh ®éng m¹ch ®¹i ph©n tö t¨ng. Cïng víi hiÖn t−îng t¨ng ®é linh ®éng m¹ch ®¹i ph©n tö thêi gian håi phôc øng suÊt ®Òu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian håi phôc øng suÊt ®Òu gi¶m ®Õn gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian t¸c dông lùc. ChÝnh v× cã hiÖn t−îng gi¶m

41

thêi gian håi phôc biÕn d¹ng t−¬ng ®−¬ng víi thêi gian t¸c dông lùc mµ hiÖn t−îng ®Þnh h−íng m¹ch ®¹i ph©n tö gi¶m, do ®ã hiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m. a.2/ C¸c ®Æc tr−ng c«ng nghÖ - Khi vËn tèc trôc c¸n t¨ng, tû tèc trôc c¸n t¨ng vµ khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc c¸n gi¶m trong khèi polyme xuÊt hiÖn øng suÊt tr−ît lín, gi¸ trÞ øng suÊt cã thÓ lín h¬n c¶ lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, gi÷a c¸c cÊu tróc ph©n tö v× vËy d−íi t¸c dông øng suÊt tr−ît lín m¹ch ®¹i ph©n tö, c¸c cÊu tróc ph©n tö dÔ dµng ®Þnh h−íng l¹i theo chiÒu t¸c dông lùc. - V× cã sù kh¸c nhau gi÷a thêi gian t¸c dông lùc vµ thêi gian håi phôc nªn trong nh÷ng ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ nh− trªn hiÖu øng ®Þnh h−íng (hiÖu øng c¸n tr¸ng) lín. a.3/ ChiÒu dµy - Khi chiÒu dµy tÊm vËt liÖu c¸n tr¸ng vµ vËn tèc c¸n tr¸ng nhá c¸c ph©n tö trong cao su lu«n lu«n n»m ë tr¹ng th¸i gÇn c©n b»ng v× thÕ hiÖu øng c¸n tr¸ng gi¶m. b. KÕt luËn - HiÖu øng c¸n tr¸ng xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng ®−îc t¹o bëi qu¸ tr×nh ®Þnh h−íng c¸c ®o¹n m¹ch ph©n tö, c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö vµ c¸c cÊu tróc ph©n tö däc theo chiÒu c¸n. - §Ó lo¹i bá hiÖu øng c¸n tr¸ng (kh¾c phôc hiÖn t−îng ®Þnh h−íng) hçn hîp cao su th−êng ®−îc sÊy nãng. - §èi víi mét sè hîp phÇn cao su cã chøa chÊt ®én cÊu tróc h×nh kim, cÊu tróc d¹ng tÊm, d¶i. HiÖu øng ®Þnh h−íng ®−îc t¹o bëi sù kh«ng ®ång nhÊt cña c¸c h¹t chÊt ®én. HiÖu øng c¸n tr¸ng nµy kh«ng thÓ kh¾c phôc b»ng ph−¬ng ph¸p sÊy nãng. - D¹ng hiÖu øng nµy ®−îc gäi lµ hiÖu øng h¹t, th−êng xuÊt hiÖn ë hîp phÇn cao su cã chøa c¸c h¹t ®én v« c¬ nh− bét talk; MgCO3; Barit; cao lanh...

42

- Lo¹i hiÖu øng nµy tån t¹i vÜnh viÔn trong cao su v× thÕ ®Ó chÕ t¹o cao su cã ®é cøng lín mµ ®¹i l−îng biÕn d¹ng theo mét h−íng rÊt nhá th−êng sö dông c¸c lo¹i ®én kh«ng ®ång nhÊt víi hµm l−îng cao. T¹o h×nh s¶n phÈm trªn m¸y c¸n tr¸ng * Phô thuéc vµo môc ®Ých sö dông vµ c¸c qu¸ tr×nh ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y mµ m¸y c¸n tr¸ng ®−îc ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: - M¸y c¸n tÊm ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cao su d¹ng tÊm ph¼ng dµi v« tËn. - M¸y c¸n h×nh: §Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm cao su, b¸n thµnh phÈm cao su víi mÆt c¾t ngang cã h×nh d¸ng phøc t¹p, hoÆc t¹o lªn bÒ mÆt s¶n phÈm nh÷ng h×nh vÏ kh¸c nhau. - M¸y c¸n tr¸ng phñ dïng ®Ó phñ 1 líp cao su máng lªn bÒ mÆt cña vËt liÖu dÖt. - M¸y phÕt dïng ®Ó miªt cao su vµo sîi mµnh, v¶i. * Ph©n lo¹i theo sè l−îng trôc c¸n vµ c¸ch s¾p xÕp c¸c trôc c¸n ®ã trong m¸y mµ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: - M¸y c¸n tr¸ng ®øng 3 trôc. - M¸y c¸n tr¸ng 3 trôc tam gi¸c - M¸y c¸n tr¸ng 4 trôc h×nh ch÷ Γ - M¸y c¸n tr¸ng 4 trôc h×nh ch÷ S + Trong qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng khi cao su n¹p vµo khe hë gi÷a 2 trôc sÏ xuÊt hiÖn lùc ®Èy t¸ch trôc. §é lín cña lùc ®Èy t¸ch phô thuéc vµo l−îng hçn hîp cao su d− vµ kho¶ng c¸ch tíi gèi ®ì ®Çu trôc. + Sù tån t¹i lùc ®Èy t¸ch nµy sÏ lµm trôc bÞ uèn.→ kÝch th−íc cña s¶n phÈm t¹o ra kh«ng chÝnh x¸c → ®Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy th−êng chÕ t¹o trôc c¸n cã h×nh trô låi. Ngoµi ra ®Ó nhËn ®−îc s¶n phÈm c¸n tr¸ng cã kÝch th−íc chÝnh x¸c theo yªu cÇu vµ qu¸ tr×nh c¸n tr¸ng thùc hiÖn ®−îc dÔ dµng hçn hîp cao su ph¶i ®−îc nhiÖt luyÖn ®Õn ®é dÎo cÇn thiÕt trªn m¸y c¸n nhiÖt luyÖn.

43

+ §Ó chèng hiÖn t−îng cao su d− thõa ë mét ®iÓm g©y lùc t¸ch trôc lín hçn hîp cao su ®−îc n¹p vµo m¸y c¸n tr¸ng b»ng b¨ng t¶i dao ®éng theo chiÒu dµi trôc c¸n nh− nhau. Lùc ®Èy t¸ch trôc ®−îc d¶i ®Òu theo chiÒu dµi trôc c¸n nªn ®é uèn trôc gi¶m vµ s¶n phÈm cã kÝch th−íc chÝnh x¸c h¬n. + §Ó h¹n chÕ hiÖn t−îng tù l−u cña hçn hîp cao su ®ång thêi duy tr× c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña b¸n thµnh phÈm sau khi ra khái trôc c¸n ®−îc tiÕp nhËn ngay lªn b¨ng t¶i. + Trong mét sè tr−êng hîp ®Ó lo¹i bá hoµn toµn hiÖu øng c¸n tr¸ng thµnh phÈm cao su ®−îc ch¹y qua giµn lß sÊy sau ®ã s¶n phÈm míi ®−îc lµm l¹nh. 1/ C¸n tÊm vµ c¸n h×nh hçn hîp cao su * Yªu cÇu s¶n phÈm: S¶n phÈm lµ nh÷ng tÊm cao su máng hoÆc d¶i cao su cã mÆt c¾t ngang phøc t¹p kh¸c nhau, nh− vËy yªu cÇu tÊm cao su ph¶i cã chiÒu dµy nh− nhau trªn toµn bé diÖn tÝch bÒ mÆt, bÒ mÆt ph¶i bãng ®«i khi cã ¸nh g−¬ng. - Th«ng th−êng chiÒu dµy cña s¶n phÈm c¸n tr¸ng vµ kÝch th−íc cña khe hë gi÷a c¸c trôc cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. - Sù kh¸c nhau nµy lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi cña hçn hîp cao su. - Qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi nµy phô thuéc vµo thµnh phÇn cña hçn hîp cao su, ®é nhít, b¶n chÊt ho¸ häc cña cao su, nhiÖt ®é cña trôc c¸n vµ vËn tèc quay c¸c trôc c¸n (thêi gian t¸c dông lùc). - §Ó gi¶m qu¸ tr×nh håi phôc ®µn håi cña hçn hîp cao su cã thÓ ®−a thªm vµo hçn hîp mét phÇn cao su m¹ng kh«ng gian, mét sè chÊt ®Þnh h×nh, chÊt ®én vµ chÊt ho¸ dÎo cho cao su. ViÖc ®iÒu chØnh nhiÖt ®é trôc c¸n còng lµ cÇn thiÕt vµ cã ý nghÜa quan träng. §èi víi mçi lo¹i cao su kh¸c nhau th× viÖc ®iÒu chØnh kh¸c nhau. 2/ GhÐp, d¸n c¸c tÊm cao su b»ng m¸y c¸n tr¸ng 3/ Phñ, phÕt cao su lªn vËt liÖu dÖt bµng m¸y c¸n tr¸ng Ch−¬ng V

44

l−u ho¸ cao su Më ®Çu - L−u ho¸ lµ c«ng ®o¹n cuèi cïng cña c«ng nghÖ gia c«ng cao su. Trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ tÝnh chÊt mÒm dÎo, ch¶y nhít cña hçn hîp cao su dÇn dÇn gi¶m thay vµo ®ã lµ tÝnh chÊt ®µn håi cao cña hçn hîp cao su dÇn t¨ng. Th−êng thay ®æi theo xu h−íng c¸c tÝnh chÊt c¬ lý tèt h¬n, cßn c¸c tÝnh chÊt kh«ng cã lîi cho viÖc sö dông nh− ®é d·n dµi d− th× gi¶m nhiÒu. - C¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh l−u ho¸, thêi gian tiÕn hµnh l−u ho¸ vµ b¶n chÊt ho¸ häc cña hÖ thèng l−u ho¸ còng nh− lo¹i cao su. - Nh− vËy ngoµi viÖc chän hÖ thèng l−u ho¸ phï hîp th× cßn ph¶i tiÕn hµnh c«ng nghÖ l−u ho¸ thÝch hîp ®Ó nhËn ®−îc hîp phÇn cao su cã nh÷ng ®Æc tr−ng x¸c ®Þnh cho tr−íc. Sù thay ®æi tÝnh chÊt cña hîp phÇn cao su trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ I. Mo®un - Trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ sè l−îng cÇu nèi liªn kÕt c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö t¨ng, lùc cÇn thiÕt ®Ó vËt liÖu biÕn d¹ng lµ tæng cña lùc ®Ó ®¶m b¶o sù quay trong m¹ch ®¹i ph©n tö vµ lùc biÕn d¹ng c¸c gèc liªn kÕt ho¸ trÞ t¨ng. Lùc biÕn d¹ng nµy th−êng gäi lµ m«®un cña vËt liÖu ®Ó ®¹t ®¹i l−îng biÕn d¹ng cho tr−íc. - Mo®un cña vËt liÖu trong kho¶ng phô thuéc réng tû lÖ thuËn víi sè cÇu nèi gi÷a c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö hoÆc møc ®é l−u ho¸ cña cao su vµ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh: σε = ρ.R.T.Ao-1.MTB-1(λ - λ-2) σε - Lùc cÇn thiÕt ®Ó t¹o nªn biÕn d¹ng ε. ρ - Khèi l−îng riªng cña hçn hîp cao su. R - H»ng sè khÝ T - NhiÖt ®é tuyÖt ®èi

45

Ao - DiÖn tÝch mÆt c¾t ban ®Çu cña mÉu (cm2) MTB - Khèi l−îng ph©n tö trung b×nh ®o¹n m¹ch ®−îc ch¾n bëi 2 liªn kÕt cÇu nèi gÇn nhau. λ - Tû lÖ gi÷a chiÒu dµi cao su biÕn d¹ng vµ chiÒu dµi ban ®Çu cña mÉu. - Nh− vËy gi¸ trÞ m«®un tû lÖ nghÞch víi khèi l−îng ph©n tö trung b×nh do ®ã cïng víi qu¸ tr×nh l−u ho¸ møc ®é kh©u m¹ch t¨ng, khèi l−îng ph©n tö trung b×nh ®o¹n m¹ch gi¶m vµ mo®un t¨ng. 2. §é cøng - Còng gièng nh− mo®un cña hçn hîp cao su, trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ cïng víi thêi gian l−u hãa, cïng víi møc ®é kh©u m¹ch ®é cøng cña cao su l−u hãa t¨ng. - T¨ng ®é cøng cña hîp phÇn cao su cã thÓ gi¶i thÝch b»ng sù t¨ng sè l−îng liªn kÕt ngang lµm cè ®Þnh c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö → m¹ch ®¹i ph©n tö mÊt ®é linh ®éng vµ gi¶m kh¶ n¨ng biÕn d¹ng d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc. - Sù t¨ng ®é cøng phô thuéc vµo sè l−îng c¸c liªn kÕt ngang trong m¹ch ®¹i ph©n tö, nhËn thÊy râ rµng ë vËt liÖu cao su cøng (ebonit). - §é cøng cña cao su cã thÓ xem nh− mo®un cña vËt liÖu ë ®¹i l−îng biÕn d¹ng rÊt nhá v× ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é cøng cña vËt liÖu trªn c¬ së x¸c ®Þnh ®¹i l−îng ph¶n lùc biÕn d¹ng cña vËt liÖu khi Ên kim ®o ngËp trong cao su. 3. §é bÒn kÐo ®øt - Kh¸c víi 2 ®¹i l−îng trªn, cïng víi møc ®é kh©u m¹ch t¨ng ë giai ®o¹n ®Çu ®é bÒn kÐo ®øt dÇn dÇn t¨ng vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i. Sau ®ã gi¶m dÇn ®Õn gi¸ trÞ cùc tiÓu, nÕu tiÕp tôc t¨ng møc ®é kh©u m¹ch nhËn ®−îc s¶n phÈm cã ®é cøng lín (ebonit) vµ mét lÇn n÷a ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu l¹i t¨ng lªn. - Sù thay ®æi ®é bÒn kÐo ®øt cña hîp phÇn cao su phô thuéc vµo hµm l−îng l−u huúnh tham gia vµo liªn kÕt kh©u m¹ch cho c¸c lo¹i cao su kh¸c nhau th× kh¸c nhau. Sù thay ®æi cña ®é bÒn kÐo ®øt cña cao su tinh thÓ, cao su kÕt tinh trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng lín h¬n ®èi víi cao su v« ®Þnh h×nh.

46

- Gi¸ trÞ cña ®é bÒn kÐo ®øt phô thuéc chñ yÕu vµo sè c¸c liªn kÕt ho¸ häc chÞu lùc t¸c dông biÕn d¹ng trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña vËt liÖu. 4. BiÕn d¹ng dµi t−¬ng ®èi, biÕn d¹ng d− - Trong qu¸ tr×nh kÐo ®øt ®¹i l−îng biÕn d¹ng d·n dµi t−¬ng ®èi ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh: ε=

l1 − l o .100 (%) lo

l1 - ChiÒu dµi mÉu khi ®øt. lo - ChiÒu dµi ban ®Çu cña mÉu. - Cïng víi møc ®é kh©u m¹ch t¨ng, biÕn d¹ng d·n dµi t−¬ng ®èi gi¶m dÇn ®Õn gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng víi ®¹i l−îng biÕn d¹ng ®µn håi tuyÖt ®èi cña c¸c vËt thÓ r¾n lý t−ëng. - Nghiªn cøu ¶nh h−ëng c¸c t¸c ®éng c¬ häc ®Õn cÊu tróc ph©n tö polyme Gul.V.A.Kuleznev cho r»ng: §èi víi polyme m¹ch th¼ng vµ polyme cã mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian th−a thít lùc t¸c dông c¬ häc (kÐo, nÐn) t¸c dông trùc tiÕp lªn tõng m¹ch ®¹i ph©n tö, khi cã m¹ch ®¹i ph©n tö tõ tr¹ng th¸i cuén rèi ®−îc d·n th¼ng ra theo chiÒu t¸c dông lùc. §¹i l−îng biÕn d¹ng tæng céng cña mÉu polyme lµ tæng ®¹i l−îng biÕn d¹ng c¸c m¹ch ph©n tö trong khèi polyme. - Cïng víi qu¸ tr×nh l−u hãa c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö trong khèi hîp phÇn cao su ®−îc ®Þnh vÞ b»ng c¸c liªn kÕt ngang. - Sè l−îng liªn kÕt ngang cµng nhiÒu kh¶ n¨ng ®Þnh h−íng c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö theo chiÒu t¸c dông cµng gi¶m v× thÕ ®¹i l−îng biÕn d¹ng tæng céng gi¶m. * BiÕn d¹ng d− - BiÕn d¹ng d− ®−îc t¹o thµnh trong hîp phÇn cao su do sù chuyÓn dÞch t−¬ng ®èi cña phÇn hçn hîp cao su nµy so víi phÇn kh¸c hoÆc m¹ch ph©n tö nµy so víi m¹ch kh¸c v× vËy trong hîp phÇn cao su víi mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian th−a thít hoÆc trong cao su ch−a l−u hãa d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö dÔ dµng chuyÓn ®éng tr−ît, tÞnh tiÐn lªn nhau.

47

- §¹i l−îng biÕn d¹ng d− ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc εd− =

l1 − l o .100 (%) sÏ lo

lín. l2 - ®é dµi cña mÉu sau khi ®· håi phôc. lo - ®é dµi ban ®Çu cña mÉu. - Khi mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian t¨ng (møc ®é l−u hãa cao) c¸c liªn kÕt kh©u m¹ch kh«ng gian ng¨n chÆn qu¸ tr×nh ch¶y tr−ît c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö v× thÕ ®¹i l−îng biÕn d¹ng d− nhá. - Trong c«ng nghÖ gia c«ng cao su ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm cao su cã ®¹i l−îng biÕn d¹ng d− rÊt nhá, cã thÓ t¨ng møc ®é l−u ho¸ cña hîp phÇn b»ng c¸ch t¨ng ho¹t tÝnh cña hÖ thèng l−u hãa hoÆc t¨ng hµm l−îng l−u huúnh trong ®¬n pha chÕ. 5. §µn tÝnh - §µn tÝnh hay biÕn d¹ng ®µn håi cao cña cao su ®−îc h×nh thµnh bëi sù thay ®æi thuËn nghÞch vÞ trÝ s¾p xÕp c¸c ®o¹n m¹ch ph©n tö, c¸c ph©n tö kh¸c nhau cña m¹ch ®¹i ph©n tö d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc kh«ng lín. - Trong tr−êng hîp hçn hîp cao su ch−a l−u hãa hoÆc l−u hãa ch−a ®Õn ®iÓm tíi l−u (m¹ng l−íi kh«ng gian th−a thít), c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö, ®o¹n m¹ch ph©n tö ch−a cã nh÷ng liªn kÕt víi nhau th× sù chuyÓn dÞch vÞ trÝ trong kh«ng gian c¸c m¹ch ®¹i ph©n tö x¶y ra rÊt dÔ dµng d−íi t¸c dông ngo¹i lùc, do ®od xuÊt hiÖn biÕn d¹ng kh«ng thuËn nghÞch (biÕn d¹ng ch¶y nhít) - vËt liÖu kh«ng cã tÝnh chÊt ®µn håi. - Khi qu¸ tr×nh l−u hãa x¶y ra ®ång nghÜa víi sù xuÊt hiÖn c¸c liªn kÕt ngang t¹o m¹ng l−íi kh«ng gian trong m¹ch ®¹i ph©n tö, t¹o cho vËt liÖu cã xu h−íng chèng l¹i nh÷ng biÕn d¹ng d−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc, do ®ã xuÊt hiÖn biÕn d¹ng thuËn nghÞch - cã nghÜa lµ vËt liÖu cã ®µn tÝnh.

48

- Nh− vËy ®µn tÝnh cña hîp phÇn cao su phô thuéc vµo mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian. §èi víi hçn hîp cao su trong vïng l−u hãa tèi −u sù phô thuéc nµy ®−îc Hofman viÕt d−íi d¹ng ph−¬ng tr×nh: W = 1/2.R.T.ρ.MTB-1 (λ12 + λ22 + λ32 - 3) W - §µn tÝnh cña hîp phÇn cao su ë ®¹i l−îng biÕn d¹ng λ; R - h»ng sè khÝ ρ - khèi l−îng riªng cña hçn hîp cao su. T - nhiÖt ®é tuyÖt ®èi MTB - Khèi l−îng ph©n tö trung b×nh n»m gi÷a 2 liªn kÕt kh©u m¹ch. λx - tû sè gi÷a kÝch th−íc mÉu cao su biÕn d¹ng vµ kÝch th−íc ban ®Çu cña mÉu theo 3 chiÒu. C¸c giai ®o¹n chÝnh cña qu¸ tr×nh l−u hãa - Kh¶o s¸t sù phô thuéc mo®un cña hçn hîp cao su vµo thêi gian l−u hãa cã thÓ thiÕt lËp ®−îc c¸c giai ®o¹n chÝnh cña qu¸ tr×nh l−u hãa gåm: + Khëi ®Çu l−u hãa + Vïng l−u hãa tèi −u + Vïng qu¸ l−u - Sù ph©n chia nh− trªn cã liªn quan ®Õn møc ®é còng nh− vËn tèc cña qu¸ tr×nh kh©u m¹ch m¹ch ®¹i ph©n tö cao su. - Trong tõng giai ®o¹n th× c¸c tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh n¨ng kü thuËt vµ tÝnh n¨ng sö dông cña hîp phÇn cao su còng thay ®æi. 1. Giai ®o¹n khëi ®Çu - Khëi ®Çu qu¸ tr×nh l−u hãa cã thÓ hiÓu ®ã lµ thêi ®iÓm khi hçn hîp cao su b¾t ®Çu cã ®é cøng t¨ng, hçn hîp dÇn dÇn mÊt kh¶ n¨ng ch¶y khi nhiÖt ®é t¨ng. - Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn nh÷ng thay ®æi nµy phô thuéc vµo møc ®é ho¹t ®éng ho¸ häc cña hÖ thèng l−u ho¸ trong hîp phÇn cao su. - Thêi gian ho¹t hãa cña hÖ thèng l−u hãa ®−îc gäi lµ thêi gian c¶m øng l−u hãa.

49

Phô thuéc vµo yªu cÇu kü thuËt cña s¶n phÈm, ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ, ph−¬ng ph¸p gia c«ng mµ ta chän hÖ xóc tiÕn l−u hãa kh¸c nhau. - Th«ng th−êng c¸c lo¹i xóc tiÕn cã thêi gian c¶m øng nhá nh− xóc tiÕn nhãm cacbamat, nhãm thiuram dïng chñ yÕu ®èi víi c¸c s¶n phÈm cao su cã chiÒu dµy lín vµ cã cÊu t¹o tõ nhiÒu líp, c¸c s¶n phÈm cã thÓ l−u hãa víi vËn tèc lín vµ qu¸ tr×nh l−u hãa tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é thÊp. - §èi víi c¸c s¶n phÈm cao su cã chiÒu dµy lín th× ®Ó ®¶m b¶o cho cao su l−u hãa ®ång ®Òu c¸c líp cao su ngoµi tiÕp xóc víi nhiÖt nhiÒu th−êng ®−îc dïng hÖ thèng l−u hãa cã chu kú c¶m øng lín nh− nhãm sunfenamit, cßn líp gi÷a ®−îc l−u hãa b»ng hÖ thèng l−u hãa kh«ng cã chu kú c¶m øng. 2. Giai ®o¹n l−u hãa tèi −u - Giai ®o¹n l−u hãa tèi −u lµ kho¶ng thêi gian l−u hãa mµ trong ®ã cã thÓ nhËn ®−îc gi¸ trÞ cùc ®¹i mét trong sè c¸c tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cho hçn hîp cao su hoÆc mét hîp phÇn cao su víi tËp hîp tèi −u c¸c tÝnh chÊt c¬ lý ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu kü thuËt cña s¶n phÈm. - Cïng víi thêi gian l−u hãa mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian t¨ng lµm c¶n trë kh¶ n¨ng va ch¹m c¸c cÊu tö v× thÕ vËn tèc kh©u m¹ch gi¶m dÇn. - Thêi ®iÓm nµy c¸c tÝnh chÊt c¬ lý ho¸ cña hîp phÇn cao su Ýt thay ®æi. Nõu tiÕp tôc t¨ng thêi gian l−u hãa trong khèi cao su x¶y ra ph¶n øng ph©n hñy lµm gi¶m tÝnh n¨ng c¬ lý, tÝnh n¨ng kü thuËt cña hîp phÇn cao su. - Kho¶ng thêi gian l−u ho¸ mµ trong ®ã c¸c tÝnh chÊt c¬ lý, tÝnh n¨ng kü thuËt cña hîp phÇn cao su Ýt thay ®æi ®−îc gäi lµ d¶i l−u hãa tèi −u cña qu¸ tr×nh l−u hãa. - §é lín cña d¶i l−u hãa tèi −u phô thuéc vµo tÝnh bÒn nhiÖt cña c¸c liªn kÕt cÇu nèi. §é bÒn nhiÖt cña c¸c liªn kÕt th× phô thuéc vµo n¨ng l−îng liªn kÕt cÇu nèi. C - Sx - C

< 64 kcal/mol

C - S - S - C 64 kcal/mol C-S-C

68 kcal/mol

50

- Nh− vËy ta nhËn thÊy r»ng ®Ó t¹o ®−îc d¶i l−u hãa tèi −u lín vµ hîp phÇn cao su chÞu nhiÖt cao cÇn ph¶i thùc hiÖn qu¸ tr×nh l−u hãa sao cho t¹o ®−îc liªn kÕt kh©u m¹ch lµ c¸c cÇu nèi monosunfit hoÆc disunfit. - C¸c siªu xóc tiÕn nhãm cacbamat vµ thiuram cã thÓ ®¸p øng c¸c yªu cÇu t¹o cÇu nèi lµ monosunfit. Tuy nhiªn do møc ®é ho¹t ®éng cña nã qu¸ lín nªn d¶i l−u hãa tèi −u sÏ rÊt hÑp, v× vËy khi dïng lo¹i xóc tiÕn nµy th× cã thÓ dïng víi mét hµm l−îng nhá chÊt l−u ho¸ lµ l−u huúnh (< 1%) hoÆc cã thÓ kh«ng dïng l−u huúnh. - §é lín d¶i l−u ho¸ tèi −u cã thÓ t¹o ®−îc nÕu trong hîp phÇn cao su sö dông hÖ thèng l−u ho¸ cã kh¶ n¨ng duy tr× ho¹t tÝnh trong kho¶ng thêi gian lín. - Trong hîp phÇn cao su nh− vËy thêi gian l−u ho¸ tiÕp theo sau ®IÓm l−u ho¸ víi tèi −u x¶y ra ®ång thêi 2 qu¸ tr×nh ho¸ häc ng−îc nhau: qu¸ tr×nh kh©u m¹ch vµ qu¸ tr×nh ph©n hñy. - C¶ hai qu¸ tr×nh nµy ®ång thêi x¶y ra víi vËn tèc t−¬ng ®−¬ng nhau v× thÕ mËt ®é m¹ng l−íi kh«ng gian Ýt thay ®æi, tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn kh«ng thay ®æi vµ ®é lín d¶i l−u ho¸ tèi −u t¨ng. - Trong ®ã xóc tiÕn l−u ho¸ nhãm thiazol, sunfenamit ®¸p øng ®−îc nh÷ng biÕn ®æi ®ã vµ nã t¹o cho hîp phÇn cao su d¶i l−u ho¸ tèi −u lín. 3. Giai ®o¹n qu¸ l−u - Giai ®o¹n qu¸ l−u lµ kho¶ng thêi gian l−u ho¸ sau d¶i l−u ho¸ tèi −u, trong giai ®o¹n nµy c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña hîp phÇn cao su thay ®æi theo h−íng kh¸c nhau. - §èi víi hÇu hÕt c¸c lo¹i cao su tæng hîp trõ cao su butyl ë giai ®o¹n qu¸ l−u ®é cøng vµ mo®un t¨ng, cßn ®èi víi cao su thiªn nhiªn vµ cao su butyl th× l¹i gi¶m ®¸ng kÓ do qu¸ tr×nh ph©n hñy. - Nh×n chung th× ë giai ®o¹n qu¸ l−u tÝnh n¨ng kü thuËt vµ tÝnh n¨ng sö dông cña hîp phÇn cao su ®Òu suy gi¶m, v× vËy giai ®o¹n qu¸ l−u lµ kho¶ng thêi gian kh«ng mong ®îi, nã kh«ng nh÷ng lµm gi¶m n¨ng suÊt thiÕt bÞ l−u ho¸ mµ cßn to¶

51

ra nhiÖt l−îng vµ g©y nhiÔm ®éc cho m«i tr−êng s¶n xuÊt do cã sù tho¸t khÝ trong qu¸ tr×nh ph©n hñy. VËn tèc l−u ho¸ I. Më ®Çu - VËn tèc l−u ho¸ lµ mét trong sè c¸c yÕu tè quan träng quyÕt ®Þnh ®é lín cña thêi gian l−u ho¸. - Gi¸ trÞ sè cña vËn tèc l−u ho¸ lµ ®¹i l−îng nghÞch ®¶o cña thêi gian l−u ho¸ cÇn thiÕt ®Ó nhËn ®−îc hîp phÇn cao su víi nh÷ng tÝnh n¨ng kü thuËt tèi −u. - §èi víi c¸c s¶n phÈm cao su ®Þnh h×nh b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp ®óc vËn tèc l−u ho¸ lµ sè lÇn gia nhiÖt trong ngµy lµm viÖc. - Trong hÖ thèng l−u ho¸ nhãm cacbamat, thiuram th× vËn tèc thùc cña qu¸ tr×nh l−u ho¸ ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng ®¹i l−îng nghÞch ®¶o cña thêi gian l−u ho¸ lµ ®¹i l−îng t−¬ng ®−¬ng víi vËn tèc kh©u m¹ch trong qu¸ tr×nh l−u ho¸. - §èi víi hÖ xóc tiÕn l−u ho¸ cã chu kú c¶m l−u lín th× vËn tèc l−u ho¸ ®−îc x¸c ®Þnh nh− vËy l¹i cã gi¸ trÞ nhá h¬n vËntèc kh©u m¹ch thùc rÊt nhiÒu v× trong chu kú c¶m l−u qu¸ tr×nh kh©u m¹ch hÇu nh− kh«ng x¶y ra. - Trong s¶n xuÊt th−êng sö dông gi¸ trÞ vËn tèc l−u ho¸ trung b×nh lµ ®¹i l−îng tû lÖ nghÞch víi thêi gian l−u ho¸ cÇn thiÕt ®Ó nhËn ®−îc s¶n phÈm l−u ho¸ víi c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt tèt nhÊt. - §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é ho¹t ®éng ho¸ häc cña c¸c hÖ thèng l−u ho¸ vËn tèc l−u ho¸ thùc ®−îc x¸c ®Þnh lµ ®¹i l−îng nghÞch ®¶o cña thêi gian kÓ tõ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn qu¸ tr×nh kh©u m¹ch ®Õn thêi ®iÓm kÕt thóc qu¸ tr×nh kh©u m¹ch. - L−u ho¸ lµ qu¸ tr×nh ho¸ häc x¶y ra d−íi t¸c dông cña nhiÖt ®é v× vËy vËn tèc cña ph¶n øng kh©u m¹ch phô thuéc nhiÖt ®é vµ n¨ng l−îng ho¹t ho¸ ph¶n kh©u m¹ch. II. Sù phô thuéc vËn tèc l−u ho¸ vµo nhiÖt ®é - H»ng sè vËn tèc ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh Arenius d¹ng: k = S . e-E/RT

52

k - H»ng sè vËn tèc cña ph¶n øng l−u ho¸ S - H»ng sè tû lÖ E - N¨ng l−îng ho¹t ho¸ cña ph¶n øng l−u ho¸ R - H»ng sè khÝ T - NhiÖt ®é tuyÖt ®èi - Møc ®é phô thuéc vËn tèc luu ho¸ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng n¨ng l−îng ho¹t ho¸ qu¸ tr×nh l−u ho¸. - N¨ng l−îng ho¹t ho¸ E cho qu¸ tr×nh l−u ho¸ cã thÓ chÊp nhËn gi¸ trÞ trung b×nh cña n¨ng l−îng ho¹t ho¸ c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc x¶y ra trong qu¸ tr×nh l−u ho¸ v× ch−a x¸c ®Þnh mét c¸ch chÝnh x¸c ph¶n øng nµo trong sè c¸c ph¶n øng x¶y ra lµ giíi h¹n chung cho qu¸ tr×nh l−u ho¸. - LÊy logarit c¬ sè 10 cho ph−¬ng tr×nh Arrenius ta cã: lgk =

−E +C 2,303RT

Nh− vËy sù phô thuéc vËn tèc l−u ho¸ vµo nhiÖt ®é tuyÖt ®èi theo ph−¬ng tr×nh Arrenius ®−îc biÓu diÔn nh− sau: - Sù phô thuéc ®é nhít cña cao su s¬ luyÖn vµo nhiÖt ®é còng gièng nh− sù phô thuéc cña vËn tèc ph¶n øng vµo nhiÖt ®é vµ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng tr×nh Arrenyus: γ = A.eU/RT U - N¨ng l−îng ho¹t ho¸ qu¸ tr×nh ch¶y nhít. R - H»ng sè khÝ T - NhiÖt ®é tuyÖt ®èi A - H»ng sè - Qu¸ tr×nh ®øt m¹ch cao ph©n tö d−íi t¸c dông cña lùc c¬ häc gi¶m. HiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh s¬ luyÖn ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng tû sè

53

P − Po gi¶m. Po

ë ®©y: Po - ®é dÎo ban ®Çu cña cao su. P - ®é dÎo cao su sau s¬ luyÖn - Còng trong thêi gian ®ã cïng víi sù t¨ng nhiÖt ®é, n¨ng l−îng chuyÓn ®éng nhiÖt c¸c phÇn tö trong khèi cao su t¨ng lªn ®ñ ®Ó kÝch thÝch c¸c qu¸ tr×nh oxy ho¸ x¶y ra. - §øt m¹ch do kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh oxy ho¸ t¨ng vµ ®é dÎo cña cao su t¨ng. Nh− vËy cïng víi nhiÖt ®é t¨ng trong cao su xuÊt hiÖn ®ång thêi 2 hiÖn t−îng cã t¸c dông ®èi ng−îc nhau ®Õn qu¸ tr×nh s¬ luyÖn.