Chất lưu hóa cao su

CAO SU THIÏN NHIÏN 309
CHÛÚNG XI
CHẤT LƯU HÓA CAO SU
Sûå lûu hốa cao su àûúåc àõnh nghơa nhû sau:
- Àõnh nghơa c:
Lâ phẫn ûáng giûäa cao su vâ lûu hunh, àïí
biïën àưíi cao su sưëng tûâ trẩng thấi cố tđnh dễo ûu viïåt trúã thânh
trẩng thấi àân hưìi ûu viïåt bïìn hún.
Qua àõnh nghơa trïn, ta liïn tûúãng tđnh àân hưìi cố àûúåc lâ nhúâ
vâo sûå lûu hốa. Trong khi àố tđnh àân hưìi lâ tđnh sùén cố ca
phên tûã cao su, vâ ngây nay, chêët gêy ra sûå biïën àưíi cao su sưëng
trúã nïn bïìn khưng hùèn lâ lûu hunh vâ khưng phẫi ln ln cố
sûå gia nhiïåt, nïn àõnh nghơa trïn àûúåc thay àưíi nhû sau:
- Àõnh nghơa múái:
Lûu hốa cao su lâ sûå biïën àưíi cao su sưëng cố
xu hûúáng duy trò tđnh àân hưìi vûâa lâm giẫm tđnh dễo ca nố.
Ngây nay, lûu hunh vêỵn lâ chêët sûã dng phưí cêåp trong cấc
qui trònh chïë biïën nïn ta nhêët trđ vêỵn dng tûâ “lûu hốa” vâ
nhûäng chêët gêy ra biïën àưíi nây lâ “chêët lûu hốa”. Khi dng chêët
khấc lûu hunh ta thïm tïn ca nố, chùèng hẩn trûúâng húåp sele-
nium ta gổi lâ chêët lûu hốa Se hay lûu hốa cao su vúái selenium.
Nïëu khưng kïí àïën tiïën trònh lûu hốa cao su tiïën bưå ngây nay
cố sûå tham gia ca nùng lûúång ngun tûã, nối chung sûå lûu hốa
thûåc hiïån àïìu nhúâ vâo hốa chêët mâ ta gổi lâ chêët lûu hốa àûúåc
phất hiïån nhû sau:
Lûu hunh (Goodyear, 1839 - Hancock 1842) - sulfur chloride
(S
2
Cl
2
) (Parkes 1846) - pentasulfur antimon (Burke, 1847) - dêỵn

310 CAO SU THIÏN NHIÏN
xët nitro (Ostromislensky 1912) - selenium vâ tellurium
(Klopstock, 1913) - benzoyl peroxide (Ostromislensky, 1915) -
lûu hunh múái sinh (Peachey, 1918) - selenium (Boggs, 1918) -
diazo aminobenzene vâ dêỵn xët (Buizov, 1921) - disulfur
tetraalcoylthiuram (Romani, 1921) - sulfur thiocyanate (Le Blanc
vâ Kroger 1925) - quinone halogen (Fisher, 1931) - tellurium
(Edland, 1932) - phenol hay amine + chêët oxide (Fisher 1938 -
húåp chêët kim loẩi hûäu cú (Midgley, Henne vâ Shepard, 1934) -
quinone - imine (Fisher, 1936), nhûåa hoẩt tđnh phenol formol
(Rubber - Stichting, 1939) v.v... (xem chûúng Lûu hốa).
Ta àïì cêåp nhûäng chêët thưng dng nhêët.
I. LƯU HÙYNH
1. Khấi quất:1. Khấi quất:
1. Khấi quất:1. Khấi quất:
1. Khấi quất:
- Tïn khấc: Lûu hoâng, diïm sanh, diïm sinh, soufre, sulfur.
- K hiïåu: S
- Phên loẩi: Trïn thõ trûúâng cố 4 thïí chđnh: Lûu hunh thỗi,
lûu hunh thùng hoa, lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi, lûu hunh
kïët ta.
2. Tđnh chêët:2. Tđnh chêët:
2. Tđnh chêët:2. Tđnh chêët:
2. Tđnh chêët:
a. Tđnh chêët chung:a. Tđnh chêët chung:
a. Tđnh chêët chung:a. Tđnh chêët chung:
a. Tđnh chêët chung:
Chêët mâu vâng, tó trổng d = 2,07, khưng mi, khưng võ, khưng
tan trong nûúác, tan đt trong cưìn, ether, glycerine, tan nhiïìu trong
carbon disulfide, châ xất phất sinh àiïån êm. ÚÃ trẩng thấi ngun

chêët cố phẫn ûáng trung tđnh. Àưå dêỵn àiïån vâ dêỵn nhiïåt kếm. Nống
chẫy úã 119
0
C; thânh chêët lỗng mâu vâng nhẩt, trong, sêåm mâu úã
160
0
C; hốa dây vâ nhậo úã 200-250
0
C, trúã lẩi lỗng úã 330
0
C vâ bưëc húi
mâu nêu úã 444,6
0
C. Nhiïåt àưå bưëc chấy lâ 266
0
C, vúái ngổn lûãa mâu
xanh lam vâ bưëc khđ anhydride sulfurous (SO
2
) hưi.
b. Tđnh chêët tûâng thïí lûu hunh:b. Tđnh chêët tûâng thïí lûu hunh:
b. Tđnh chêët tûâng thïí lûu hunh:b. Tđnh chêët tûâng thïí lûu hunh:
b. Tđnh chêët tûâng thïí lûu hunh:
+ Lûu hunh kïët ta:+ Lûu hunh kïët ta:
+ Lûu hunh kïët ta:+ Lûu hunh kïët ta:
+ Lûu hunh kïët ta:
dẩng bưåt mõn, mâu vâng cûåc nhẩt gêìn
CAO SU THIÏN NHIÏN 311
nhû trùỉng, khưng mi, khưng võ, vư àõnh hònh. Tan hoân toân
trong carbon disulfide. Qui trònh chïë tẩo phûác tẩp.
Rêët thđch húåp sûã dng trong cưng nghiïåp chïë biïën cao su tinh

khiïët, nhêët lâ sẫn phêím cao su dng trong cấc ngânh dûúåc
phêím, thûåc phêím.
+ Lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi:+ Lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi:
+ Lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi:+ Lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi:
+ Lûu hunh thùng hoa rûãa lẩi:
àố lâ lûu hunh thùng hoa àûúåc
xûã l vúái ammoniac loậng àïí khûã acid sulfuric vâ sulfide arsenic.
Rûãa tiïëp vúái nûúác qua rêy lûúåc, khûã kiïìm, sêëy khư úã nhiïåt àưå thêëp.
Dẩng bưåt mõn mâu vâng nhẩt, khư, khưng mi, khưng võ, cố
phẫn ûáng trung tđnh. Thđch húåp sûã dng cho chïë biïën sẫn phêím
cao su vâ latex (m cao su nûúác).
+ Lûu hunh thùng hoa:+ Lûu hunh thùng hoa:
+ Lûu hunh thùng hoa:+ Lûu hunh thùng hoa:
+ Lûu hunh thùng hoa:
dẩng bưåt mõn, mâu vâng, khưng mi,
khưng võ, cố cêëu tẩo lâ hưỵn húåp gưìm mưåt đt lûu hunh tinh thïí vâ
phêìn lúán lâ lûu hunh vư àõnh hònh. Tan đt trong carbon disul-
fide, nung nống kếo dâi úã 100
0
C múái tan nhiïìu trong dung mưi
nây. Cố thïí phên biïåt loẩi nây qua sûå phai mâu vâ vốn cc khi
cho lêu vâo nûúác sưi. Nố thûúâng chûáa lûúång nhỗ acid sulfuric vâ
êím àưå. Thûúâng àûúåc sûã dng cho chïë biïën sẫn phêím cao su vúái
àiïìu kiïån hâm lûúång H
2
SO
4
khưng quấ 0,2%.
+ Lûu hunh thỗi:+ Lûu hunh thỗi:
+ Lûu hunh thỗi:+ Lûu hunh thỗi:

+ Lûu hunh thỗi:
dẩng thỗi cûáng giôn, mâu vâng lống lấnh, cố
cêëu trc tinh thïí, vúä bïí khi nến ếp, hêìu nhû tan hoân toân trong
carbon disulfide. Loẩi nây côn chûáa nhiïìu tẩp chêët. Khưng dng
cho cưng nghiïåp cao su.
3. Cưng dng - tấc dng:3. Cưng dng - tấc dng:
3. Cưng dng - tấc dng:3. Cưng dng - tấc dng:
3. Cưng dng - tấc dng:
Lûu hunh àûúåc sûã dng lâ chêët lûu hốa cho cao su vâ latex
thiïn nhiïn, tưíng húåp, ngoẩi trûâ cao su chloroprene.
Àêy lâ chêët ch ëu, sûã dng phưí biïën àïí chïë biïën mùåt hâng
cao su tiïu dng hún 100 nùm nay. Cố tấc dng lûu hốa qua sûå
thânh lêåp cêìu nưëi giûäa cấc phên tûã hydrocarbon cao su. Nïëu
khưng cố lûu hunh hay chêët lûu hốa khấc thò sûå lûu hốa khưng
xẫy ra vâ cao su vêỵn úã trẩng thấi sưëng.
312 CAO SU THIÏN NHIÏN
Àïí sûå lûu hốa xẫy ra mau lể, cêìn phẫi sûã dng cấc chêët ph
trúå lûu hốa, quan trổng nhêët lâ chêët xc tiïën. Ty theo bẫn chêët,
lûúång dng ca chêët nây, sûå lûu hốa cố thïí thûåc hiïån úã nhiïìu
nhiïåt àưå vâ thúâi gian khấc nhau, tûâ sûå tûå lûu hốa úã nhiïåt àưå bònh
thûúâng cho túái nhiïåt àưå 160
0
C. Thưng thûúâng nhêët lâ tûâ 120
0
C
àïën 160
0
C, trïn àưå nống chẫy ca lûu hunh, vúái àiïìu kiïån khưng
dng chêët xc tiïën lûu hốa cûåc nhanh.
Trong qui trònh cấn luån hưỵn húåp cao su, húåp l nhêët lâ phẫi

lâm sao cho lûu hunh phên tấn tưët trong cao su vò àêy lâ chêët
ch ëu vâ chó sûã dng lûúång nhỗ theo àâ phất triïín ngây nay.
Do àố vêën àïì nhưìi cấn lûu hunh trûúác hay sau trong qui trònh
cấn luån cêìn phẫi àùåt ra, nhûng bêët k trûúác hay sau cng phẫi
ln ln bẫo àẫm sûå phên tấn ca nố àûúåc tưët.
Àưëi vúái trûúâng húåp chïë biïën sẫn phêím cao su lûu hốa tûâ latex,
lûu hunh khưng thïí hôa trưån úã trẩng thấi thûúng mẩi ban àêìu
mâ cêìn phẫi xûã l biïën àưíi thânh 1 trong 3 dẩng:
+ Dẩng khư àậ têím hốa chêët khấc:+ Dẩng khư àậ têím hốa chêët khấc:
+ Dẩng khư àậ têím hốa chêët khấc:+ Dẩng khư àậ têím hốa chêët khấc:
+ Dẩng khư àậ têím hốa chêët khấc:
lûu hunh thûúng mẩi àem
tấn nghiïìn khư chung vúái “chêët phên tấn hốa” vâ “têím ûúát hốa”,
hai chêët àùåc biïåt sûã dng cho latex nây sệ bao bổc cấc hẩt tûã lûu
hunh, tẩo cho chng úã trẩng thấi cư lêåp. Trưån vâo latex sệ
khưng khố khùn.
Do hai loẩi chêët nối trïn rêët àùỉt giấ vâ khan hiïëm úã nûúác ta,
phûúng phấp nây khưng kinh tïë.
+ Dẩng thïí giao trẩng:+ Dẩng thïí giao trẩng:
+ Dẩng thïí giao trẩng:+ Dẩng thïí giao trẩng:
+ Dẩng thïí giao trẩng:
lûu hunh thïí giao trẩng cố àûúåc qua sûå
khụëch tấn chùèng hẩn tûâ anhydride sulfuric vâ acid sulfuric. Nhû
thïë nố sệ rêët mõn, nhûng cấch nây đt sûã dng do cố tđnh acid.
+ Dẩng khụëch tấn “bn”:+ Dẩng khụëch tấn “bn”:
+ Dẩng khụëch tấn “bn”:+ Dẩng khụëch tấn “bn”:
+ Dẩng khụëch tấn “bn”:
lûu hunh khư àûúåc tấn nghiïìn
(hóåc cng vúái cấc chêët ph gia khấc) vúái nûúác liïn tc nhiïìu giúâ
úã mấy nghiïìn bi (broyeur â boulets), cố hiïån diïån ca chêët phên

tấn, têím ûúát vâ chêët kiïìm (t lïå dng cûåc thêëp nïëu kếo dâi thúâi
gian phên tấn vâ chêët kiïìm dng àïí trung hôa H
2
SO
4
, nïëu cố).
CAO SU THIÏN NHIÏN 313
Cấch nây àûúåc ấp dng rưång rậi.
Sau hïët, trong quấ trònh lûu hốa vúái lûu hunh thûúâng cố cấc
hiïån tûúång ph xẫy ra, àûúåc tốm tùỉt nhû sau:
* Hiïån tûúång “nưíi mưëc” mâu trùỉng hóåc tinh thïí ống ấnh mâu
vâng côn gổi lâ hiïån tûúång phất phêën úã mùåt ngoâi sẫn phêím.
Ngun nhên lâ cố lûúång lûu hunh tûå do côn tưìn tẩi úã sẫn phêím
àậ lûu hốa (chûa hốa húåp hïët), di chuín kïët tinh ra mùåt ngoâi,
ch ëu lâ do sûã dng lûúång lûu hunh cao, hóåc gia nhiïåt chûa
à thúâi gian vâ nhiïåt àưå qui àõnh, hóåc do tưëc àưå hốa húåp vúái cao
su chêåm hóåc do sûå lâm ngåi hưỵn húåp cao su àang úã nhiïåt àưå
nống chẫy ca lûu hunh.
* Hiïån tûúång lậo hốa lâm phên hy phên tûã cao su khi gia
nhiïåt, lûu hốa kếo dâi nhêët lâ sûã dng lûúång lûu hunh quấ cao.
* Hiïån tûúång hêåu lûu hốa: lûu hunh tûå do côn tưìn tẩi cố xu
hûúáng tûå hốa húåp dêìn dêìn vúái cao su gêy biïën àưíi cấc tđnh chêët
ban àêìu àẩt àûúåc ca sẫn phêím.
4. Lûúång dng:4. Lûúång dng:
4. Lûúång dng:4. Lûúång dng:
4. Lûúång dng:
Sûå lûu hốa xẫy ra (hay à xấc àõnh cố sûå lûu hốa) khi cố lûúång
lûu hunh hốa húåp lâ 0,15% àưëi vúái trổng lûúång cao su.
Lûúång dng tưíng quất cho cấc hưỵn húåp:
- Cao su lûu hốa mïìm:

0,5 - 3% àưëi vúái trổng lûúång cao su vâ cố
sûã dng chêët gia tưëc lûu hốa. Cố thïí sûã dng lïn túái 10% àïí sẫn
phêím cûáng lïn, nhûng thêån trổng do cấc phẫn ûáng ph dïỵ xẫy ra.
- Cao su lûu hốa bấn cûáng:
10 - 25% àưëi vúái trổng lûúång cao su,
cố chêët xc tiïën lûu hốa. Đt khi dng túái lûúång lûu hunh nây búãi
chêët lûúång sẫn phêím kếm.
- Cao su cûáng ebonite:
tûâ 25 - 60%, thêån trổng dïỵ gêy lûu hốa súám.
5. Ghi ch:5. Ghi ch:
5. Ghi ch:5. Ghi ch:
5. Ghi ch:
Hiïån tûúång hưỵn húåp cao su “chïët” trïn mấy hay lûu hốa súám lâ
hiïån tûúång cao su bõ lûu hốa mưåt phêìn ngoâi mën.
314 CAO SU THIÏN NHIÏN
*
+
S SH
*
+
S
*
**
**
*
S
*
+
S
S*

S
6. Cú chïë lûu hốa vúái lûu hunh:6. Cú chïë lûu hốa vúái lûu hunh:
6. Cú chïë lûu hốa vúái lûu hunh:6. Cú chïë lûu hốa vúái lûu hunh:
6. Cú chïë lûu hốa vúái lûu hunh:
Trûúác tiïn, cố sûå hiïån diïån ca lûu hunh úã cao su, mưåt
ngun tûã hydrogen ca carbon α - methylene tûå tấch rúâi cho ra
mưåt gưëc hydrocarbon vâ mưåt gưëc sulfhydryl:
C
CH
3
CH
2
CH CH
2
+
S C
CH
3
CH CH CH
2
+
SH
*
*
(chỵi phên tûã cao su thiïn nhiïn)
Àïí àún giẫn hốa, ta thay thïë bùçng lûúåc àưì:
Hai gưëc nây tiïëp àố cố thïí phẫn ûáng theo nhiïìu cấch khấc nhau:
Gưëc hydrocarbon húåp vúái lûu hunh tẩo thânh mưåt gưëc sulfur:
*
+

S
S
Phất xët tûâ gưëc sulfur nây, cố 3 loẩi phẫn ûáng:
a. Nhõ trng húåp:
cấc gưëc giưëng nhau hóåc giûäa cấc gưëc khấc
nhau, thânh lêåp cêìu disulfur, monosulfur, hay carbon - carbon,
nhûng vêỵn chûa mêët àưå chûa no:
*
*
*
*
*
*
*
*