Cao su lưu hóa được biết đến là vật liệu bảo ôn cách nhiệt được ưa chuộng, được ứng dụng cho nhiều loại đường ống nóng lạnh, hệ thống cấp đông, cách âm cho các công trình,… Vậy bạn có biết cao su lưu hóa là gì? Các phương pháp lưu hoá cao su và ứng dụng như thế nào? Cùng Multichem tìm hiểu ngay sau bài viết dưới đây.
Cao su lưu hóa là gì?
Cao su lưu hóa là một dạng cao su đặc biệt có cấu trúc phân tử kín (closed cell), màu đen với đặc tính mềm dẻo và cách âm, cách nhiệt nóng lạnh. Sản phẩm được tạo thành khi pha trộn giữa nguyên liệu cao su và các thành phần khác, tạo nên một tổ hợp và mang đi lưu hóa để làm cứng cao su.
Các chất tạo đàn hồi trong cao su lưu hóa bao gồm cao su tự nhiên và một số loại cao su tổng hợp khác. Bên cạnh đó còn có một số chất phụ gia, chất xúc tác không thể thiếu như Magie oxit (Mgo), chì oxit (PbO) và các loại axit béo khác.
Trong quá trình lưu hóa, cao su chuyển từ trạng thái mạch thẳng sang một trạng thái khác đó là không gian 3 chiều. Sự lưu hóa có tác dụng làm cho cao su có độ bền cao hơn, dai hơn. Nhờ vậy, cao su ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
Các loại cao su lưu hóa
Để đáp ứng nhu cầu cách âm, cách nhiệt trong nhiều lĩnh vực khác nhau, người ta sản xuất ra 3 dạng cao su lưu hóa như sau:
- Cao su lưu hóa dạng cuộn: thường được dùng cho hệ sàn cách âm
- Cao su lưu hóa dạng ống: dùng để bảo vệ đường ống dẫn gas và ống điều hòa, giúp giảm thất thoát nhiệt cũng như chống lại sự ăn mòn của không khí
- Cao su lưu hóa dạng tấm: sử dụng kết hợp với các loại vật liệu khác giúp tăng hiệu quả cách âm, cách nhiệt.
Mỗi dạng cao su trên được chia ra 2 loại là loại chống cháy và dạng thường, loại có keo dán sẵn hoặc không có keo. Tùy vào mục đích sử dụng mà người dùng có thể lựa chọn các loại định hình sao cho phù hợp.
Về mức độ phổ biến, cao su xốp dạng cuộn và cao su bảo ôn dạng ống là được sử dụng nhiều vì độ tiện lợi và dễ sử dụng.
Các phương pháp lưu hóa cao su
Có 5 phương pháp lưu hóa đang được sử dụng phổ biến hiện nay như sau:
Lưu hóa bằng lưu huỳnh (S)
Đây là phương pháp được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Khi lưu hóa cao su bằng lưu huỳnh, quá trình lưu hóa diễn ra chậm và không lưu hóa các polyolefin tổng hợp. Để lưu hóa cấp tốc cần dùng các hợp chất khác nhau làm thay đổi động học của các liên kết chéo.
Các polyme bị lưu hóa trong quá trình lưu hóa đó là polyisopren (cao su tự nhiên) và cao su Styren Butadien (SBR), được sử dụng ở hầu hết các loại lốp xe.
Về góc độ hóa học, các liên kết C-H nằm liền kề liên kết đôi C=C. Khi lưu hóa, một số liên kết C-H được thay thế bằng nguyên tử lưu huỳnh (S) và liên kết với chuỗi polyme khác. Số lượng nguyên tử S trong liên kết chéo có tác động mạnh mẽ đến tính chất vật lý của sản phẩm cao su lưu hóa cuối cùng.
Các liên kết ngắn giúp cao su có khả năng chịu nhiệt tốt hơn. Các liên kết chéo cho cao su có đặc tính động học tốt nhưng khả năng chịu nhiệt không cao. Các đặc tính động lực học có vai trò quan trọng đối với các chuyển động uốn cong của sản phẩm cao su. Nếu không có tính uốn dẻo tốt, các vết nứt sẽ xuất hiện sau những chuyển động làm cho cao su nhanh bị hỏng.
Lưu hóa bằng oxit kim loại
Quá trình lưu hóa cao su neoprene hoặc cao su polychloroprene (CR) được thực hiện bằng việc sử dụng các oxit kim loại như MgO và ZnO, đôi khi là Pb3O4.
Khi các liên kết chéo hình thành quá sớm do tác dụng nhiệt, tùy vào loại cao su mà lựa chọn chất xúc tiến lưu hóa phù hợp. Hầu hết các chất xúc tiến được sử dụng đều có vấn đề khi lưu hóa cao su. Và chất xúc tiến quan trọng nhất đã được tìm thấy là ethylene thiourea (ETU), mặc dù là chất xúc tiến tuyệt vời nhưng lại là chất độc hại. Do đó, ngành công nghiệp cao su Châu Âu đã bắt đầu một dự án nghiên cứu để phát triển một giải pháp thay thế an toàn hơn cho việc sử dụng ETU.
Lưu hóa Silic
Đây là phương pháp dùng để chế tạo ra cao su silicone với 2 loại là Silicone RTV-1 và Silicone RTV-2. Loại cao su này được cấu tạo từ các polyme gốc dầu và được lưu hóa ở nhiệt độ phòng.
Đặc điểm của Silicon RTV-1
- Cao su đông cứng lại nhờ tác động của độ ẩm không khí và các chất xúc tác.
- Quá trình đóng rắn bắt đầu ở mặt ngoài và cứng dần vào trong lõi.
- Silicon RTV-1 có tính bám dính, đàm hồi tốt và độ bền cao.
- Độ giãn dài khi nứt từ 150% – 700%
- Có khả năng chống lại bức xạ UV và các điều kiện thời tiết khác.
Đặc điểm của silicon RTV-2
- Có dạng chất rắn đàn hồi, gel hoặc dạng bọt dẻo.
- RTV-2 linh hoạt trong khoảng nhiệt độ từ -80 đến 250°C
- Khi phân hủy ở nhiệt độ trên 350°C sẽ để lại cặn Silic trơ, không bắt lửa.
- Được sử dụng để cách điện và ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, y tế.
Ứng dụng của cao su lưu hóa
Quá trình lưu hóa đã làm cho cao su bền hơn, dai hơn và đưa cao su trở thành sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Các ứng dụng nổi bật của loại vật liệu này như sau:
Ứng dụng cách nhiệt
Cao su lưu hóa là sản phẩm cách nhiệt rất được ưa chuộng cho đường ống hơi lạnh, đường ống nước lạnh, nước nóng, hệ thống cấp đông… Ngoài ra sản phẩm còn dùng để cách nhiệt bảo ôn hệ thống điều hòa không khí, đường ống công nghệ… Cụ thể:
- Ngăn sự ngưng tụ và thất thoát nhiệt trong các hệ thống lạnh.
- Cách nhiệt cho các loại đường ống như đường ống gas, đường ống gió, công nghệ hóa dầu, đường ống trong công nghiệp thực phẩm, hệ thống điều hòa và các bồn chứa.
- Chống lại sự sự thất thoát nhiệt cho các hệ thống đường ống nhiệt nóng, hệ thống nước nóng và hệ thống năng lượng mặt trời, …
Ứng dụng cách âm
Cao su lưu hóa được sử dụng để cách âm cho các công trình có yêu cầu cách âm cao như như rạp chiếu phim, quán bar… bằng cách kết hợp với các vật liệu cách âm khác như: Bông thủy tinh, xốp PE, cao su non, … tạo thành hệ thống vách cách âm.
Như vậy bài viết trên đây đã gửi đến bạn đọc về các thông tin về khái niệm cao su lưu hóa, các phương pháp lưu hóa cao su và ứng dụng. Hy vọng thông tin này sẽ hữu ích cho bạn.
