¿Qué es la vulcanización del caucho?
Se llama vulcanización, que está relacionada naturalmente con el azufre. En 1839, el estadounidense Goodyear descubrió accidentalmente que las propiedades del caucho natural mejoraban después de agregar azufre y calentarlo. Los británicos fueron los primeros en aplicar este método a la producción industrial. Aunque el significado científico de vulcanización se ha enriquecido enormemente durante más de un siglo, este término simple se ha mantenido en uso.
Diagrama esquemático de la estructura de red del caucho vulcanizado. El caucho en bruto es un polímero con una estructura lineal, es muy blando a temperatura ambiente y tiene malas propiedades mecánicas, no se puede moldear ni almacenar. utilizado directamente. La vulcanización del caucho es en realidad el entrelazamiento de moléculas lineales en una estructura de red. Este proceso de cambio debería denominarse reticulación en un sentido amplio. Cuando se reticula, el azufre actúa como un puente y un tejido entre macromoléculas, de forma muy similar a como se tejen muchos filamentos de nailon individuales en una red de pesca. Después de la vulcanización, la resistencia, dureza, elasticidad y resistencia a los disolventes del caucho han cambiado significativamente, lo que hace que el caucho sea práctico.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, la gente se da cuenta gradualmente de que la vulcanización es solo una forma específica de entrecruzamiento entre macromoléculas, dirigida principalmente al caucho insaturado. Además del azufre, muchas sustancias químicas como peróxidos, óxidos metálicos, compuestos de aminas, etc. pueden reticular macromoléculas de caucho. Estas sustancias también pueden denominarse agentes vulcanizantes. Algunos cauchos pueden reticularse sin agentes vulcanizantes mediante haz de electrones o radiación gamma.
¿Por qué la vulcanización puede cambiar las propiedades del caucho?
La razón fundamental es que después de que el polímero lineal se convierte en un polímero de red, el libre movimiento de la cadena molecular está restringido, al mismo tiempo, hay bastantes segmentos activos en las moléculas de la red, por lo que; se vuelve resistente y duradero.
Después de vulcanizar el caucho, se formarán muchos puntos de entrecruzamiento, similares a los puntos de tejido de las redes de pesca. El peso molecular promedio de los segmentos de cadena entre dos puntos de reticulación se denomina peso molecular de reticulación. El número de puntos de reticulación por unidad de volumen se denomina densidad de reticulación. Cuanto mayor es el peso molecular de reticulación, menor es la densidad de reticulación, es decir, menor es el grado de vulcanización. La densidad de reticulación debe ser moderada, de lo contrario perderá elasticidad.
Los aceleradores de vulcanización se utilizan a menudo en la industria porque la eficiencia de la reacción es demasiado baja cuando se utiliza azufre solo. Por ejemplo, en la etapa inicial de vulcanización del caucho natural con azufre, se necesitan 53 átomos de azufre para formar un enlace cruzado de azufre, y se necesitan 44 átomos de azufre en la etapa posterior. Sin embargo, después de usar un acelerador de vulcanización, la energía requerida para la vulcanización del caucho se reduce significativamente y menos de 10 átomos de azufre pueden formar enlaces entrecruzados. Los aceleradores no sólo pueden mejorar la eficiencia de la vulcanización, sino también mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia al envejecimiento del caucho vulcanizado.
Los aceleradores de vulcanización son casi todos compuestos orgánicos y los hay de muchos tipos. Por ejemplo, existen decenas de aceleradores de uso común para caucho sintético, como tiazoles, sulfenamidas, etc.
Para mejorar aún más el grado de reticulación del caucho, los activadores de vulcanización se utilizan ampliamente en la industria. Estos activadores suelen estar compuestos por óxidos metálicos combinados con ácidos grasos o jabones metálicos. En algunas tecnologías de curado reales, a menudo utilizamos este sistema de curado trinitario de agente de curado-acelerador-activador.