Chất lưu hóa cao su pptx

Chất lưu hóa cao su
I. Định nghĩa lưu hóa cao su
Lưu hóa cao su là biến đổi cao su sống có xu hướng duy trì tính đàn hồi vừa làm
giảm tính dẻo của nó.
Chất lưu hóa thêm vào cao su sống nhằm tạo mạng lưới không gian ba chiều giữa
các phẩn tử cao su làm cho cao su nguyên liệu sau khi lưu hóa có tính chất tốt hơn
hẳn như: cơ tính, kháng đứt, giản đứt. kháng xé, độ bền uốn, bền môi trường và kín
khí tăng lên rất nhiều.
Tạo cầu nối ngang làm tăng cấu trúc chặt chẽ của cao su
(Hình vẽ)
biến trạng thái cao su từ chất có khả năng tan thành chất không có khả năng tan
và độ cứng tăng lên rõ rệt.
Khi lưu hóa thì về mặt cấu trúc của cao su sẽ thay đổi một cách sâu sắc, tùy theo
cấu trúc nối ngang sẽ ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm.
Tính chất của cao su lưu hóa phụ thuộc:
+ Số lượng liên kết ngang
+ Độ phân tán điều đặn của các liên kết ngang
+ Độ dài của mối nối ngang cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của cao su
lưu hóa
+ liên kết giữa các mạch phân tử
II. Phân loại các nhóm lưu hóa
1.Nhóm Lưu huỳnh và các chất tương tự
Chất tạo mạng thường sử dụng nhiều nhất là lưu huỳnh, nó phản ứng với phân tử
cao su có cấu trúc chưa bão hòa. Có 2 loại cùng nhóm vói lưu huỳnh trong bảng
HTTH là nguyên tố seleum và telu
2. Nhóm chức mang lưu huỳnh
Chất xúc tiến và các hợp chất khác có mang lưu huỳnh có thể phóng thích ra lưu
huỳnh hoạt động cần thiết để lưu hóa cao su thiên nhiên và cao su SBR trong các đơn
pha chế ít thành phần lưu huỳnh.
Các hợp chất sử dụng trong hệ lưu hóa ít lưu huỳnh
Tên hợp chất Hàm lượng lưu

huỳnh (%)
Tetramethylthiuram
disulfide
13.3
Disutamethylene
thiuram hexasulfide
Dimorphollxyl
disulfide
Dibutylxanthogen
dinelfide
Alkyphenol disulfide
Lưu hóa hệ thống các chất này cho sản phẩm chịu nhiệt rất tốt tuy nhiên giá thành
cao hơn sản phẩm lưu hóa bằng lưu huỳnh cho nên chỉ sử dụng cho sản phẩm yêu cầu
chịu nhiệt cao.
3. Nhóm lưu hóa không sử dụng Lưu huỳnh
Gồm 3 phân nhóm: oxit kim loại, hỗn hợp hai chức, peroxide
a. Oxid kim loại:
- Các loại cao su NR, SBR có thể được kết mạng bằng oxid kẽm hoặc các oxid
kim loại khác, chúng phản ứng với nhóm carboxyl trên dãy phân tử của polymer.
- Polychloprene ( Neopren ) cũng được lưu hóa bằng Oxid kẽm ở vị trí nguyên tử
chlore ngoài ra oxid chì và oxid mangiê cũng đượcc sử dụng.
b. Các hỗn hợp hai chức.
- Tạo cầu nối giữa các phân tử polymer thành mạng lưới không gian 3 chiều.
- Nhựa Epoxy sử dụng cho cao su Nitril
- Quinone Dioxime cho cao su butyl
- Diamine hoặc hỗn hợp dithio cho cao su fluoro
c. Các Peroxide
Dùng để lưu hóa các loại cao su có dây phân tử bất bão hòa hoặc không có các
nhóm có khả năng phản ứng để tạo mạng. Các chất lưu hóa này khoâng đi trực tiếp
vào mạch phan tử polymer nhưng tạo điểm hoạt động để nối nguyên tử cacbon của

hai mạch kế cận.
III. Lưu hóa cao su bằng Lưu Huỳnh
1. Lưu huỳnh
1.1 Tính chất:
a. Tính chất chung:
- Chất màu vàng, tỉ trọng d=2,07, không mùi không vị.
- Không tan trong nước, tan ít trong cồn, ete, glyxerin, tan nhiều trong carbon
disulfur, chà xát phát sinh điện âm.
- ở trạng thái nguyên chất có phản ứng trung tính.
- Độ dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
- Nóng chảy ở 119
0
C thành chất lỏng màu vàng nhạt, trong, sậm màu ở 160
0
C;
hóa dày và nhão ở 200 – 250
0
C, trở lại lỏng ở 330
0
C và bốc hơi màu nâu ở 444,6
0
C.
Nhiệt độ bốc cháy là 266
0
C, với ngọn lửa màu xanh lam và bốc khí anhydrid-sulfur
(SO
2
) hơi.
b. Tính chất của từng loại:
Có 4 loại:, lưu huỳnh thăng hoa, lưu huỳnh thăng hoa rửa lại, lưu huỳnh kết tủa.

- lưu huỳnh thỏi : dạng thỏi cứng gión, màu vàng lóng lánh, có cấu trúc tinh
thể, vỡ ber khi nén ép, hầu như tan hoàn toàn trong carbon disulfur. Loại này còn
chứa nhiều tạp chất. Không dúng cho công nhiệp cao su.
- Lưu huỳnh thăg hoa: dạng bột mịn, màu vàng, không mùi, không vị, có
cấu tạo là hỗn hợp gồm một ít lưu huỳnh tinh thể và phần lớn là lưu huỳnh vô dịnh
hình. Tan ít trong carbon disulfur, nung nóng kéo dài ở nhiệt độ 100
0
C mới tan nhiều
trong dung môi này. Có thê phân biệt loại này qua sự phai màu và vón cục khi cho
lâu vào nước sôi. Nó thường chứa lượng nhỏ acid sulfuric và ẩm độ. Thường được sử
dụng cho chế biến sản phẩm cao su với điều kiiện hàm lượng H
2
SO
4
không quá
0,2%.
- Lưu huỳnh thăng hoa rửa lại: đó là lưu huỳnh thăng hoa được xử lý với
ammoniac loãng để khử acid sulfuric và sulfur arsenic. Rửa tiếp với nước qua rây
lược, khử kiềm, sấy khô ở nhiệt độ thấp. Dạng bột mịn màu vàng nhạt, khô, không
mùi, không vị, cò phản ứng trung tính. Thích hợp sử dụng cho chế biến sản phẩm cao
su và latex (mủ cao su nước).
- Lưu huỳnh kết tửa: dạng bột mịn, màu vàng cực nhạt gần như trắng, không
mùi, không vị, vô định hình. Tan hoàn toàn trong carbon disulfur. Qui trình chế tạo
phức taạp. Rất thích hợp sử dựng trong công nghiệp chế biến cao su tinh khiét, nhất
là sản phẩm cao su dùng trong các ngành dược phẩm, thực phẩm.
1. Lưu hoá bằng lưu huỳnh không có xúc tiến và trợ xúc tiến
Hiện nay người ta ít sử dụng lưu huỳnh thuần túy để lưu hóa vì lưu hóa chỉ bằng
lưu huỳnh thì thời gian lưu hóa rất chậm, liên kết phân tử không đều, tính năng cơ lý
của sản phẩm kém. Tuy nhiên nghiên cứu kiểu lưu huỳnh hóa chỉ có lưu huỳnh sẽ
giúp ta hiểu rõ cơ chế luu hóa.

Người ta nghiên cứu phản ứng giữa olephin, oxygen và lưu huỳnh thấy rằng
chúung xảy ra theo cơ chế móc xích gốc tự do, gồm các giai đọan sau:
+ Giai đoạn 1:
Tấch các phân tử Sx thành các phân tử hoạt động
S
8
S
’
x (x<8)
+ Giai đọan 2:
Tạo thành các điểm hoạt động trên mạch phân tử cao su
S
X
HS
X
CH
2
CH CH CH
CN
CH CH CH CH
CN

+ Giai đọan 3:
Khơi mào hiện tượng kết mạng
S
X
C H CH CH CH
CN
.
CH(Sx)

C H CH CH
CN
.
Sau đó:
CH
S
X
CH CH
CH(Sx)
CH CH CH
CN
CH
2
CH CH CH
CN
+
CH
CH CH
CN
CN
CH
2
CH
.
CH
S
X
CH CH
CH
CH CH

CN
CN
CH
2
CH
.
+
Giai đọan 4:
Truyền mạch
CH
S
X
CH CH
CH CH CH
CN
CN
CH
2
CH
.
CH
S
X
CH CH
CH CH CH
CN
CN
CH
2
CH

.
CH
2
CH CH CH
CN
CH
S
X
CH CH
CH CH CH
C N
CN
CH
2
CH
CH
S
X
CH CH
CH CH CH
C N
CN
CH
2
CH
2
CH CH CH CH
C N
.
Hoặc tạo vòng monosunfide

2S
8
S
a
S
b
CH
2
CH CH CH
CN
CH
2
CH CH CH
CN
CH
2
CH CH CH
CN
Hay tạo thành các vòng trên 1 dây phân tử
Phương pháp lưu hoá chỉ dùng lưu huỳnh này cần dùng một lượng lớn lưu huỳnh.
Trong sản phẩm có nhiều liên kết với mạch lưu huỳnh, sản phẩm đàn hồi tốt hơn
nhưng cơ tính và tính kháng lão hóa rất kém. Do đó người ta không còn sử dụng
phương pháp này nữa.
2. Lưu hóa bằng lưu huỳnh có chất xúc tiến và trợ xúc tiến
Nhiệm vụ của các chất xúc tiến và trợ xúc tiến là gia tăng tốc độ lưu hóa và nhằm
giảm mạch liên kết của một số dây lưu huỳnh không có tác dụng tăng cơ lý của sản
phẩm chẳng hạn như liên kết nội phân tử.
Tuy nhiên, quá trình lưu hóa dùng hệ lưu huỳnh có xúc tiến gặp phải những vấn
dề tương tự như hệ lưu huỳnh không xúc tiến: như khả năng chịu phản ứng gốc các
ion của lưu huỳnh và bản chất khó gia công của các sản phẩm. Mặt khác còn phải

hiểu đượcc sự tương tác giữa các chất xúc tiến như thế nào và những tương tác này
ảnh hưởng như thế nào đến cơ chế quá trình lưu hóa. Nhiều nhà nghiên cứu kết luận
rằng cả cơ chế gốc phân cực diễn ra và bản chất thật sự thì phụ thuộc vào đơn pha
chế.
Hệ lưu huỳnh và xúc tiến tiêu biểu bao gồm lưu huỳnh, xúc tiến, oxyt kẽm và
acid béo như acid stearic hoặc acid lauric. Các phụ gia khác có thể có như chất ổn
định, antioxydant (chất chống oxy hoá) và độn (độn tăng cường hay không tăng
cường).
Người ta nhận thấy rằng quá trình lưu hóa lưu huỳnh có xúc tiến tiêu tốn chất xúc
tiến trong hệ ở một tốc độ lớn hơn khá nhiều so với tốc dộ nối mạng. Điều này đưa
ñđến giả thiết là quá trình lưu hóa có xúc tiến diễn ra thông qua chất trung gian.
Chất tăng
hoạt
(ZnO)
Chất lýu hóa
(S)
Cao su
Chất xúc
tiến
Acid béo
(Stearic
acid)
Tạo phức xúc
tiến hòa tan
Phức hoạt hóa
Cao su
lưu hóa
lýu hóa
Hoàn lý phức xúc tiến
Coran đã đưa ra bằng chứng thuyết phục cho sự tồn tại của hợp chất này. Trong công

trình nghiên cứu của mình, ông ddax cô lập một hợp chất mà ông ta nhận diện như là
một phức chất bao gồm muối kẽm của chất xúc tiến được ổn định bởi các tương tác
với acid stearic. Coran đã mô hình hóa của sự tạo thành phức chất này và quá trình
kết mạng lưu hóa như sau:
A B B*
α
Vu
A + B
β
B
Với A : Chất xúc tiến
B : Chất trung gian
B* : Chất trung gian hoạt động (tác nhân lưu huỳnh hóa)
Vu : Nối mạng
α
,
β
: Hiệu số hằng chỉnh từ lượng
Người ta sử dụng DSC để nghiên cứu sơ đồ động học này, một cơ chế được giả
thuyết dựa trên các kết quả tương tự các kêt quả của Coran.
Có nhiều tranh cãi trong việc giải cơ chế phản ứng lưu hóa, sau đây là một trong
những cơ cheesveef sự hình thành của phức trung gian được thể hện như sau:
.
(A) (B)
(B*)
Khi cho kẽm vào nó sẽ kết hợp với chất xúc tiến tạo muối kẽm và muối này sau
đó phản ứng với lưu huỳnh tạo ra phức persulfenyl kẽm. người ta cho rằng acid
stearic hòa tan kẽm giúp kẽm phân tán vào trong cao su. Coran nhận thấy rằng sử
k
1

k
2
k
3
k
4
dụng kẽm thay thế oxyt kẽm và acid stearic cũng tạo ra những sản phẩm lưu hóa
tương tự. Acid stearic cũng được dùng để ổn định phức.
Các amin cũng thường được sử dụng trong các đơn pha chế; với mục đích là để
hòa tan kẽm và ổn định phức. sự thêm các amin vào đơn pha chế làm giảm thời gian
cảm ứng, nhưng đối với các xúc tiến Thiuram nó giảm mức độ nối mạng tối đa là do
phản ứng của amin với chất xúc tiến. đối với các chất xúc tiến Sulfenamide, sự thêm
amin vào làm giảm thời gian phản ứng nhưng lại không ảnh hưởng gì đến tốc độ hay
mức độ nối mạng. Các phức có lưu huỳnh chủ yếu tồn tại ở các thời gian luuw hóa
ngắn; ở các thời gian lưu hóa dài nếu dùng TMTD và ZnDMDC sẽ bị giảm cấp thành
Thiourea và CS
2
.
Cơ chế gốc tự do giả thuyết của quá trình lưu hóa dùng xúc tiến có lưu huỳnh
được thể hiện nhu sau: chất trung gian thành các gốc Persulfenyl, sau đó tạo Proton.
Gốc tự do cao su phản ứng với chất trung gian khác dể tạo ra chất trung gian co liên
kết cao su. Hai chất trung gian có liên kết cao su sau đó tạo liên kết ngang thật sự. sự
kết mạng sớm sảy ra nhờ các phản ứng trao đổi lưu huỳnh.
Một cơ chế giả thuyết của sự hình thành phức cũng được giải thích dựa trên cơ
chế phân cực: Oxyt keõm tách ra một nửa Thiuram tạo thành anion. Ion này sau đó
tấn công phân tử xúc tiến khác tạo thành một polysulfide và tái tạo ion. Sự thêm kẽm
vào chất xúc tiến tao ra chất trung gian.
Đại ý chung về quan điểm hiện nay về quá trình lưu hoá dùng lưu huỳnh co xúc
tiến được thể hiện như sau: phức xúc tiến tạo thành sau đó tách ra để tạo các nhân
sulfur hoá hoạt động. điều này tạo thành chất trung gian chứa liên kết cao su. Chất

trung gian sau đó tạo thành các liên kết ngang polysulfidic và các liên kết này từ từ bị
giảm bậc và bị phân huỷ do sự kết mạng sớm. Khi quá trình lưu hoá tiếp diễn sự ngắt
mạch sẽ diễn racungf với sự nối mạng hơn nữa. Kết quả cuối cùng là mạng lưới lưu
hoá cưới cùng.
Các phản ứng làm thay đổi mạng lưới lưu hoá của giai đoạn cuối để tạo mạnh
lưới cuối cùng cho cao su lưu hoá :
+ phản ứng đứt cầu nối ngang
+ phản ứng tái tạo cầu nối ngang
+ phản ứng đứt chính do nhiệt
Quá trình lưu hoá có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau:
Các hệ lưu hoá của lưu huỳnh
 Hệ lưu hoá thông thường: Hàm lượng S từ 2÷ 3.5%
Hàm lượng chất xúc tiến từ 0.4 ÷ 1.2%
Ở hệ lưu hoá này liên kết tạo ra trong quá trình lưu hoá là liên kết polysulfit liên
kết này kém bền dễ bị phá huỷ do đó không dung hệ lưu hoá này khi sản xuất các sản
phẩm chịu nhiệt cao.
 Hệ lưu hoá bán hiệu quả: Hàm lượng S từ 1÷ 1.7%
Hàm lượng chất xúc tiến từ 1.2 ÷2.5%
Ở hệ lưu hoá này liên kết tạo ra trong quá trình lưu hoá là monosulfit và disulfit.
 Hệ lưu hoá hiệu quả: Hàm lượng S từ 0.4÷ 0.8%
Hàm lượng chất xúc tiến từ 2 ÷ 5%
Ở hệ lưu hoá này liên kết tạo ra trong quá trình lưu hoá là monosulfit do vậy rất
thích hợp khi dungfheej lưu hoá này để sản xuất các sản phẩm chịu nhiệt.
IV. lưu hoá với các hợp chất lưu hoá khác
1. Dẫn xuất Nitro
Một số chất nitro chủ yếu là m-dinitrobenzene và 1, 3, 5-trinitrobenzene. Tác
dụng của chúng thực ra cần được dễ dàng hoá và gia tốc với các oxide hay sulfur.
Disulfur bismorpholine được Monsanto Chemical Cty bán dưới nhãn hiệu là
sulfur kim loại hay với khói đen carbon; ngoài ra chúng được nghiên cứu thấy có

“hiệu ứng đồi” hay hiệu ứng mâm(effet de plateau) đặc biệt rõ rệt.
Cao su lưu hoá với hợp chất nàu có tính kháng lão hoá kém và toàn bộ lý tính
của chúng dều có thể sánh được với lý tính của cao su lưu hoá với lưu huỳnh ; vài
tính chất lại còn cao hơn như độ chịu axid hay độ chịu kim loại .
2. Dẫn xuất peroxide hữu cơ
Trước khám phá tác dụng của hợp chất nitro, Ostromislensky dã khám phá
tác dụng của peroxide hữu cơ lưu hoá cao su cực nhanh mà không đòi hỏi một
hoá chất nào khác phụ gia. Chẳng hạn như một hỗn hợp gồm 100 phần mủ tờ
xông khói và 10 phần peroxide benzoyl, lưu hoá hoàn tất chỉ 5 phút ở 143
O
C. cũng
như cao su cho lưu hoá với hợp chất nitro, cao su cao su lưu hoá với hợp chất này
có tính kháng lão hoá kém.
Ngoài ra ở mặt ngoài bị một lớp tinh thể trắng, nhỏ của acid benzoic bao phủ.
Gần đây người ta cho biết trong các peroxide hữu cơ, peroxide dicumyl có tác
dụng lưu hoá tốt hơn hết. Cao su lưu hoá với chất này không có bất lợi của
peroxide benzoyl. Peroxide dicumyl còn được biết là dùng cho việc chế tạo cao su
lưu hoá trong suốt (transparent). A. Van Rossem, P. Dekker và R.S.
Prawirodipoero chứng minh sự phát mốc lấm chấm ở mặt cao su lưu hoá peroxide
benzoyl là do acid benzoic sinh ra theo phản ứng sau dây: (với RH là hydrocarbon
cao su và R* là gốc tự do có được sau khi bị lấy mất một nguyên tử hydrogen). Có
lẽ phản ứng này không phải là phản ứng duy nhất xảy racác taccs giả ngày trước
cho biết họ cao su bị benzoyl hoá một phần. Một chất lưu hoá khác của nhóm này
là peroxide ditertbutyl đã được E.H Farmer và G.C. Moore cho biết. Thực hiện với
alken đơn giản, nối ngang là loại nối carbon-carbon.
3. Hợp chất Diazoamine
Vào năm 1921, Buinov cho biết thử nghiệm như là chất lưu hoá cao su của
diazoaminobenzene. Tuy nhiên, chất ngày chưa được hiểu rõ mấy, cho đến năm
1936 qua các nghiên cứu của Fisher, kế đó là của Levi, chất này và dẫn xuất mới
được chú ý tới. Có thể nói tất cả các hợp chất diazoamine (1. Hợp chất diazoamine

có công thức : R1– N = N–N và R1 là một nhóm aryl, R2 là nhóm aryl, aralcoyl
hay arylamine và R3 là hydrogen, một kim loại,, một nhóm alcol, acyl). Đều có
chức nang như là chất lưu hoá cao su; chúng không đòi hỏi phải có chát nào phụ
gia và cho được cao su lưu hoá có độ trong suốt cao. Phản ứng có khí nitrogen
thoát ra, có thể làm cho vật liệu cao su bị phồng, trong vài trường hợp. Cơ chế tác
dụng của hợp chất diazoamine hãy còn chưa chắc chắn, nhưng hình như một
phầm chất lưu hoá này gắn vào phân tử cao su. Diazoaminobenzene có thể phản
ứng dưới dạng đồng phân của nó, quinonehydrazone:
Ta cũng có thể nghĩ hợp chất diazoamine tự phân tích thành gố tự do, chẳng
hạn như:
C
6
H
5
– N = N – NHC
6
H
5
→ C
6
H
5
* + N
2
+ C
6
H
5
NH*
Và gốc tự do này có thể gây ra sự thành lập các nối ngang carbon- carbon.

Levi lập luận các hợp chất diazoamine có xu hướng cho sản phẩm lưu hoá có lỗ
và độ láo hoá kém, trong trường hợp cao su thiên nhiên; nhưng với cao su tổng
hợp người ta không thấy xu hướng đó và tính lão hoá có thể sánh được với cao su
lưu hoá với lưu huỳnh.
H.L Fisher đưa ra chức năng của N-benzyldiazoaminobenzene, kết hợp tính
chất của một chất gia tốc lưu hoá và một chất kháng oxygen. J. Le Bras chứng
minh lưu hoá cao su với chất loại này không có hiện tượng hoàn nguyên, chẳng
hạn nung nóng kéo dài từ 10 phút đến 8 giờ ở 1430C một hỗn hợp gồm 100 phần
cao su và 5 phần diazoaminobenzene, các tính chất của cao su đã lưu hoá vẫn
giống như nhau; ngoài ra ông còn lập luận là nếu nung nóng kéo dài sẽ cải thiện
dược tính kháng lão hoá.
4. Quinone và dẫn xuất
Vào năm 1931, nhà hoá học H.L Fisher (Mỹ) tìm thấy các quinone và quinone
halogen hoá có khả năng lưu hoá cao su. Các quinone halogen hoá đều hoạt động
đặc biệt và tetrachloroquinone (hay chloroanil) cho một cao su lưu hoá tối đa qua
nung nóng trong khoảng 12 phút ở 143
0
C (Tetrachloroquinone và N-
phenolquinoneimine được dùng để lưu hoá cao su có sức chịu ma sát tốt). Mặc dù
có khả năng lưu hoá riêng,tất cả các chất quinone cho được kết quả khả quan
phải có sự hiên diện của chất oxide như oxide sắt, oxide thuỷ ngân sắc vàng,
peroxide chì hay cromate chì. Fisher còn cho biết các chất lưu hoá khác:
quinoneimine, quinone haloimine, quinone oxime, cũng như nhiều chất thuộc
nhóm phenol, thiol và amine, chúng cũng đòi hỏi phải có một chất oxide hiện hữu.
Về chloroanil tức là tetrachloroquinone, J. Le Bras cho biết có chất này hiện
hwuxsex làm cho cao su lưu hoá nhanh với sự oxide hoá. Ông cũng cho biết cao
su lưu hoá chứa các quinone haloimine đều khó tháo khuôn sau khi hoàn tất.
E.H. Farmer dặt giả thiết các chất lưu hoá này bị biến đổi thành các gốc tự do:
Do việc tách ở phân tử cao su các nguyên tử hydrogen, tạo ra các gốc tự do
trên phân tử cao su. Các gốc tự do này có thể nối với nhau cho ra nối carbon-

carbon, hoặc phản ứnh với các gốc quinone tạo thành nối ngang kiểu:
Chức năng của quinone dioxime như là chất lưu hoá đã được J.Rehner và P.J.
Flory giải thích tương ứng với một phản ứng giữa hai đầu phản ứng của một
phần dinitrosobenzene với hai phân tử cao su:
5. Nhựa hoạt động
“Prothèse-synèse” là một tieenss trình lưu hoá cao su được Viện Cao su Pháp
(I.F.C) khám phá vào năm 1940. Nguyên tắc là trươc hết gắn vào phân tử cao su
một phenol như resorcin có các nhóm phản ứng, kế đó thực hiệm ngưng tụ
phenol formol để gây ra các kết nối phân tử với nhau. Đây là một hiện tượng
tương tự hiện tượng xảy ra khi ta dùng nhựa phenol formol hoạt động hay phenol
alcol như Rubber- Stichting cho biết (hiện tượng chỉ xảy ra trong một thời gian
mà thôi).
- Cơ chế lưu hoá của tiến trình “protheâse-syneâse” như sau: - Tiếp sau công
việc của Hultzsch về ngưng tụ hoá phenol alcol và các chất chưa bão hoà, tác
dụng với cao su của nhiều phenol alcol khác nhau được xét tới. Người ta nhận
thấy saligenol hay 2-methyl saligenol không gây được lưu hoá cao su, trong lúc 4-
methyl-2-methylol saligenol giúp có được lưu hoá. Đây là một chứng minh xác
định thuyết cầu hoá học, bởi vì hai chất đầu chỉ gắn nối chung quanh một chuỗi
cao su, trong lúc 4-methyl-2-methylol saligenol còn thêm một nhóm phản ứng
methylol tự do có thể tạo cầu nối giữa hai phân tử cao su: tác dụng của dẫn xuất
methylol của saligenol (4-methyl-2- methylol saligenol). Trường hợp “protheâse-
syneâse”, hợp chất phenol alcol, nhựa hoạt động khám phá ra được xem là
nhứng chứng minh về sự thành lập cầu hoá học trong tiến trình lưu hoá cao su.
Chất xúc tác và chất hoạt hóa
Lưu huỳnh (S) là chất lưu hóa (tạo liên kết ngang) chậm. Khi tăng dần lượng S thì
càng cần thời gian gia nhiệt kéo dài và làm giảm độ bền liên kết. Tuy nhiên, một số
chất hữu cơ như alinin và thiocarbanilit làm giảm thời gian lưu hóa và giảm bớt sự
thoái biến oxy hóa của cao su trong quá trình lưu hóa, vì vậy cải thiện được các tính
chất của cao su sản phẩm.
Ban đầu, chất xúc tác lưu hóa là các oxit kim loại (như bột chì ), sau đó người ta

sử dụng 5 loại hợp chất hữu cơ chủ yếu là guaniđin, thiazol, đithiocarbamat, xantat và
thiuram. Trong các loại này, chất xúc tác loại guaniđin có tốc độ lưu hóa chậm nhất
Nhìn chung, khi dùng các chất xúc tác hữu cơ lại đòi hỏi phải dùng chất hoạt
hóa (xúc tiến) để làm tăng tính hiệu quả của chúng trên cơ sở làm tăng tốc độ lưu hóa,
giảm nhiệt độ lưu hóa và cải thiện các tính chất cơ học của cao su lưu hóa. Kẽm
oxit (kẽm trắng) rất phổ biến và là chất hoạt hóa hiệu quả vì nó giảm liên kết ngang
của S, đồng thời kích thích hình thành các liên kết C-C làm tăng sự ổn định nhiệt của
cao su lưu hóa. Các loại kẽm oxit siêu mịn được sử dụng phải có hàm lượng tối thiểu
99,5% ZnO và được xử lý để có diện tích bề mặt riêng lớn. Ngoài làm hoạt hóa các
quá trình lưu hóa S, kẽm oxit còn hoạt động như một chất tạo liên kết ngang đối với
polyme chứa các nhóm carboxyl hoặc halogen (như cao su clopren, cao su
brombutyl, cao su clobutyl, hoặc cao su nitril carboxyl hóa và cao su styren -
butadien cacboxyl hóa).
Một số hợp chất khác được sử dụng như chất hoạt hóa trong lưu hóa cao su là:
- Magiê oxit (MgO) được dùng chủ yếu với các elastomer loại neopren.
- Chì oxit (PbO) ít phổ biến nhưng vẫn được sử dụng cùng với thiazol,
đithiocarbamat, hoặc các chất xúc tác loại thiuram sunfua.
- Các axit béo, ví dụ, axit stearic, axit oleic và đibutyl amoni oliat được sử
dụng (dưới dạng các muối kẽm) để cải thiện được sự phân tán của kẽm oxit.
Chất hãm lưu hóa/ chất làm chậm quá trình cháy sém
Các chất hãm lưu hóa hoặc chất làm chậm quá trình cháy sém được sử dụng để
ngăn chặn các quá trình này trong chế biến cao su. Bổ sung chất chống sém (như
MgO, axit salixylic, axit benzoic, axit axetylsalixylic, anhyđrit phtalic, N-nitroso-
điphenylamin hoặc axit stearic) ở nồng độ 0,2-1% sẽ kéo dãn thời gian bắt đầu cháy
cao su mà không làm giảm tốc độ của quá trình lưu hóa. Các chất này đặc biệt được
chỉ định dùng khi các chất xúc tác hiệu quả cao gây ra quá trình lưu hóa sớm ngay
trong quá trình trộn và cán luyện.
Về mặt hóa học, magiê oxit nung kiềm tính có chức năng và hoạt tính như một
chất nhận axit, chất lưu hóa, chất ổn định, và chất lưu hóa đối với các loại cao su và
elastomer.

Chất độn, chất hãm cháy và chất tạo màu
Chất độn gia cường làm tăng độ cứng của hợp phần không lưu hóa và cải thiện
các tính chất của cao su lưu hóa, làm tăng độ bền kéo, chống mài mòn, chống rách, và
làm tăng độ cứng của cao su. Chất độn gia cường có khả năng thay đổi mạnh độ nhớt
và các tính chất của cao su lưu hóa khi tăng hàm lượng độn, trong khi chất độn không
hoạt tính như canxi cacbonat nghiền (GCC) và kaolanh không có các tính chất này,
thậm chí còn làm giảm bớt tính chất cơ lý của cao su lưu hóa.
Hiện nay, có hai loại chất độn gia cường thương mại chủ yếu là muội than và silic
oxit. Muội than là vật liệu có thể tạo ra tương tác hóa học bề mặt màng đặc trưng hữu
cơ với elastomer. Ngược lại, silic oxit là chất có tương tác hóa học bề mặt màng đặc
trưng vô cơ với elastomer, vì vậy về mặt hóa hoc, chất độn silic oxit có thể được xử
lý với hợp chất silan để thành cao su. Các chất độn này có sẵn với cỡ hạt sơ cấp 100
anstrom.
Các chất độn khoáng trơ chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp cao su là
bột đá, bột nhẹ, kaolanh, đất sét, talc, mica, và các loại khoáng khác như điatomit,
felspat, nephelin xienit, thạch cao, pyrophylit, zeolit, v.v
Người ta còn dùng một số chất độn trong xử lý cao su với tác dụng làm chất hãm
cháy, chất chống khói và một số chức năng khác (ví dụ, nhôm trihyđrat (ATH), kẽm
borat, antimoni oxit, v.v ).
Một số khoáng và hóa chất được bổ sung vào tổ hợp phối liệu cao su (không chứa
muội than) để tạo màu cho cao su như titan đioxit, sắt oxit, kẽm oxit, litopon và một
số thuốc nhuộm hữu cơ. Titan đioxit được xem là chất tạo màu trắng hàng đầu, rất
bền vững hóa học và giúp cao su chống lại thoái biến của tia UV cao, giúp sản phẩm
cao su bền mầu.