A vulkanizáció egy olyan kémiai folyamat, amely a gumi (vagy más kéntartalmú vulkannázható anyagokat) egy lineáris szerkezetről háromdimenziós hálószerkezetre alakítja, az alábbiak szerint:
1. Felkészülés a vulkanizáció előtt
Alapanyag előkészítése: A fő anyag a nyers gumi. A nyers gumi molekula egy hosszú láncszerű szerkezet, amelyet sok ismétlődő egység köt össze, amelynek jó rugalmassága és plaszticitása van, de rossz fizikai tulajdonságokkal és kémiai stabilitással rendelkezik. Az adalékanyagokat, például a vulkanizáló szereket (leggyakrabban kén), gyorsítókat és aktivátorokat is elő kell készíteni. A gyorsítók felgyorsítják a vulkanizációs reakciót, és az aktív szerek javítják a vulkanizáló szer aktivitását. Például a cink -oxid egy általánosan használt aktív szer, amely kölcsönhatásba lép a kénnel és a gyorsítóval a vulkanizáció hatékonyságának javítása érdekében.
Keverés: A nyers gumit keverik a vulkanizáló szer, a gyorsító, az aktív szer és más adalékanyagok (pl. Töltők, antioxidánsok stb.) Keverőberendezéssel (pl. Kompaktor vagy nyitó). Ez a folyamat olyan, mint a különféle összetevők keverése a sütemény készítésekor, a cél az, hogy a különféle alkatrészeket egyenletesen eloszlatják a gumiban, hogy a vulkanizációs reakció egyenletesen lehessen végrehajtani.
2. Vulkanizációs reakció szakasz
Reakció megkezdése: A vulkanizációs reakció akkor kezdődik, amikor a gumit bizonyos hőmérsékleten és nyomás körülmények között összekeverik. A gyorsító és az aktivátor hatása alatt a vulkanizáló szer kén (S₈) először gyűrűnyíláson megy keresztül, hogy aktív kénmolekulákat hozzon létre (például diatómiai kén S₂). Ez a folyamat olyan, mint egy komplex zár kinyitása, és a kénmolekulák egy viszonylag stabil gyűrű szerkezetről egy kis molekula -szerkezetre alakulnak, amely magasabb aktivitású, felkészülve a gumi molekulákkal való későbbi reakcióra.
Keresztkötési reakció: Az aktív kénmolekulák reagálnak a kettős kötésekkel (C=C) a gumi molekuláris láncban, hogy kénhidakat (-SS-) képezzenek, összekapcsolva a különböző gumi molekuláris láncokat. Ez olyan, mint egy kis híd felhasználása az eredetileg független gumi molekuláris láncok összekapcsolására egy hatalmas háromdimenziós hálózati struktúrába. Példaként tekintve a természetes gumit, a molekuláris lánc izoprén egységét kettős kötéseket tartalmaz, és a kénatomokat ezeknek a kettős kötések helyzetéhez kapcsolják. A térhálósítási reakció folytatódásával a gumi tulajdonságai fokozatosan megváltoznak.
A reakció folyamatos kiterjesztése: A térhálósítási reakció folytatódik, és egyre több gumi molekuláris lánc kapcsolódik. Ez a folyamat a gumi rugalmas modulusának és keménységének növekedéséhez vezet, és jelentősen javítja a tulajdonságokat, például a szakítószilárdságot és a kopásállóságot. Ezenkívül egy háromdimenziós hálózati struktúra kialakulása miatt a gumi molekuláris láncok közötti relatív csúszás megnehezül, ezáltal csökkentve a gumi műanyag deformációját.
3. Kezelés a vulkanizáció után
Hűtés és formázás: A vulkanizáció befejezése után a gumi terméket lehűteni kell az alakjának rögzítése érdekében. Ennek oka az, hogy a magas hőmérsékletű vulkanizációs folyamatban a gumi viszonylag puha állapotban van, és a hűtés stabilizálhatja belső molekuláris szerkezetét, és megőrizheti alakját és tulajdonságait a vulkanizáció után.
Minőségi tesztelés: Különböző minőségi teszteket végeznek a vulkanizált gumitermékeknél, ideértve a fizikai tulajdonságokat (pl. Keménység, szakítószilárdság, könnyszilárdság stb.) És a megjelenési ellenőrzéseket (pl. Van -e olyan hibák, mint például légbuborékok, repedések stb.). Csak a minőségi előírásoknak megfelelő termékek léphetnek be a piacra, vagy felhasználhatók a későbbi feldolgozáshoz.
A vulkanizációs folyamat nagyon fontos a gumiiparban. A vulkanizáció révén a gumi lágy, könnyen deformálható anyagból olyan gyakorlati anyaggá alakul át, amelynek nagy rugalmassága, nagy szilárdsága és jó kopásállóság, amelyet gumiabroncsokban, tömítésekben, tömlőkben és sok más mezőben széles körben használnak.
