Cao su lưu hóa là cao su đã được làm nóng cùng chất lưu hóa, thường là lưu huỳnh, để các mạch phân tử nối với nhau thành mạng. Trước khi nối, cao su dính tay và mềm nhão khi nóng. Sau khi nối, nó thành vật liệu đàn hồi, bền kéo hơn và ít mòn hơn. Phần còn lại phụ thuộc vào mức lưu hóa. Thiếu thì tấm rỗ và yếu. Với cao su thiên nhiên dùng lưu huỳnh, làm nóng quá lâu cũng phá mạng đã tạo. Bài này giải thích bản chất lưu hóa và cách đánh giá mức lưu hóa. Bài cũng chỉ ra chỗ khác nhau giữa cao su lưu hóa và vật liệu bảo ôn, hai thứ hay bị lẫn.
Cần báo giá cao su tấm kèm hồ sơ thí nghiệm?
Gửi kích thước, môi trường làm việc và số lượng để nhận báo giá hoặc gọi 0901.608.533.
Lưu hóa là gì và đổi cao su ở chỗ nào?
Lưu hóa là phản ứng nối các mạch polymer của cao su bằng cầu nối hóa học, thường là cầu nối lưu huỳnh. Theo Britannica, cao su sau lưu hóa bền kéo hơn, ít trương nở và ít mòn hơn, giữ được đàn hồi trong khoảng nhiệt rộng hơn. Charles Goodyear tìm ra phản ứng này năm 1839.
| Tính chất | Cao su chưa lưu hóa | Cao su đã lưu hóa |
|---|---|---|
| Cấu trúc | Các mạch polymer nằm rời nhau | Mạng các mạch nối với nhau bằng liên kết ngang |
| Khi nóng | Dính, mềm | Giữ đàn hồi trong khoảng nhiệt rộng hơn |
| Độ bền kéo, mài mòn, trương nở | Kém hơn | Bền kéo hơn, ít mòn, ít trương nở |
| Khi gia nhiệt lại | Mềm ra | Không nóng chảy lại như nhựa nhiệt dẻo |
Các điểm trên lấy từ Britannica, Wikipedia và AIMPLAS, trung tâm công nghệ nhựa và cao su của Tây Ban Nha. Về lịch sử, Thomas Hancock nộp bằng sáng chế ở Anh năm 1843, sớm hơn bằng sáng chế của Goodyear (1844) khoảng tám tuần, theo Wikipedia. Tên “vulcanization” do William Brockedon đề xuất.
Cầu nối lưu huỳnh: ngắn hay dài đều đổi tính chất của tấm
Cầu nối lưu huỳnh có thể chỉ một nguyên tử hoặc nhiều nguyên tử. Theo Wikipedia, cầu nối ngắn chịu nhiệt tốt hơn, cầu nối dài cho tính chất động học tốt hơn nhưng chịu nhiệt kém. Chất xúc tiến điều chỉnh tốc độ và kiểu liên kết ngang hình thành.
| Loại cầu nối | Đặc điểm | Hệ quả cho tấm |
|---|---|---|
| Ngắn (monosulfide) | Chịu nhiệt tốt hơn (theo Wikipedia) | Phù hợp hơn khi tấm làm việc nóng |
| Dài (polysulfide) | Yếu và kém bền nhiệt nhất trong các cầu nối lưu huỳnh | Dễ mất liên kết khi gặp nhiệt hoặc lưu hóa quá mức |
| Mạng giàu cầu nối dài | Liên kết có thể đứt rồi nối lại khi kéo, giúp phân tán ứng suất | Có thể đạt độ bền kéo cao hơn (nghiên cứu trên cao su thiên nhiên) |
Hai dòng cuối bảng lấy từ nghiên cứu về cao su thiên nhiên đăng trên Rubber Chemistry and Technology (2016). Lưu huỳnh chỉ là một trong các hệ lưu hóa. Wikipedia còn liệt kê peroxide, oxit kim loại, acetoxysilane và urethane. Với cao su chloroprene (CR), Wikipedia mô tả hệ oxit kim loại gồm MgO và ZnO.
Mức lưu hóa: thiếu, đủ và thừa cho ra ba loại tấm khác nhau
Mức lưu hóa theo dõi bằng đường cong mô men xoắn trên máy đo lưu hóa. Mô men tăng khi liên kết ngang tăng và đạt cực đại. Với cao su thiên nhiên dùng lưu huỳnh, làm nóng tiếp thì mô men giảm vì mạng bị phá, gọi là reversion. Thiếu lưu hóa cho tấm rỗ, xốp.
| Mức lưu hóa | Điều xảy ra | Dấu hiệu hoặc hệ quả |
|---|---|---|
| Thiếu | Liên kết ngang chưa đủ hình thành | Rỗ khí là dấu hiệu của thiếu lưu hóa (Viện Nghiên cứu Cao su Sri Lanka) |
| Đủ | Mô men đạt vùng cực đại | Tính chất cơ học đạt giá trị thiết kế của hợp chất |
| Thừa (reversion) | Liên kết ngang bị phá nhiều hơn tạo mới | Kéo dài thêm 20 phút so với thời điểm tối ưu làm giảm mô đun và độ bền kéo trong thí nghiệm trên cao su thiên nhiên |
| Cháy sớm (scorch) | Hợp chất lưu hóa trước khi định hình xong | Hay gặp khi thêm chất lưu hóa ở nhiệt độ quá cao lúc trộn |
Một ví dụ về đường cong: trong nghiên cứu của Boonkerd và Limphirat (2020, Journal of Metals, Materials and Minerals), một hợp chất cao su thiên nhiên ở 155 °C đạt mốc tc50 sau 6 phút 54 giây, tc90 sau 10 phút 30 giây và tc100 sau 36 phút 56 giây. Từ tc90 đến tc100 mất thêm hơn 26 phút. Đây là số của một hợp chất trong phòng thí nghiệm, không phải thông số của tấm cao su nào đang bán.
Nói thẳng:
Nhiều người nghĩ tấm đã lưu hóa là tấm chịu được mọi thứ. Lưu hóa chỉ tạo mạng đàn hồi. Tấm chịu dầu hay chịu nhiệt do polymer và hợp chất quyết định, nên cùng là cao su lưu hóa mà tấm này chịu dầu, tấm kia thì không. Chuyện chọn polymer nằm ở bài chọn NBR, EPDM, CR hay SBR.
Đánh giá mức lưu hóa bằng cách nào?
Mức lưu hóa không nhìn được bằng mắt. Có ba cách thông dụng. Cách một đo đường cong lưu hóa của hợp chất. Cách hai chiết mẫu bằng dung môi để lấy phần gel. Cách ba đo độ trương nở để tính mật độ liên kết ngang.
| Cách đánh giá | Cho biết điều gì | Ghi chú |
|---|---|---|
| Máy đo lưu hóa đĩa dao động (ISO 6502-2) | Đặc tính lưu hóa của hợp chất: hợp chất lưu hóa nhanh hay chậm, đạt cực đại khi nào | Làm trên hợp chất trước khi ép tấm; ISO 6502-2:2024 |
| Hàm lượng gel | Phần không tan sau khi chiết bằng dung môi như xylene | Đơn giản, chỉ đánh giá định tính theo AIMPLAS |
| Độ trương nở và phương trình Flory-Rehner | Mật độ liên kết ngang của mạng | Chính xác hơn nhưng giả định mạng đồng nhất |
Phép thử độ cứng, kéo, nén dư nằm ở bài sản xuất cao su tấm. Hai cách sau dùng nhiều trong nghiên cứu và đánh giá cao su tái sinh. Với người mua cao su tấm, cách thực tế nhất là xin hồ sơ thí nghiệm của lô và kiểm tra mặt cắt.
Năm bước kiểm tra mức lưu hóa của một lô cao su tấm
- Hỏi đặc tính lưu hóa của hợp chất. Đây là phép đo theo ISO 6502-2. Không biết hợp chất lưu hóa nhanh hay chậm thì không đánh giá được thời gian ép đã đủ chưa.
- Cắt mẫu và nhìn mặt cắt. Rỗ khí là dấu hiệu thiếu lưu hóa.
- Đo độ cứng ở nhiều điểm. Số lệch nhiều giữa các điểm cho thấy trộn hoặc lưu hóa chưa đều.
- Đối chiếu nén dư và cơ tính kéo với phiếu thí nghiệm. Độ cứng chỉ là một chỉ tiêu; nén dư và cơ tính kéo cho thêm thông tin về mạng liên kết.
- Hỏi thêm về nhiệt độ làm việc kéo dài. Với cao su thiên nhiên dùng lưu huỳnh, mạng giàu cầu nối dài dễ mất liên kết khi nóng lâu. Ghi nhiệt độ làm việc vào yêu cầu báo giá.
Quy cách và nguồn hàng xem tại trang cao su tấm. Công đoạn ép và lưu hóa tấm được mô tả ở bài sản xuất cao su tấm. Cao Su Kỹ Thuật Sài Gòn bán lẻ hàng tiêu chuẩn có sẵn quy cách và nhận gia công theo bản vẽ, khuôn riêng. Mỗi lô kèm CO-CQ, phiếu thí nghiệm và ISO.
Cao su lưu hóa có phải cao su bảo ôn không?
Không. Lưu hóa là một quá trình, còn bảo ôn là một ứng dụng. Vật liệu bảo ôn trong công trình thuộc nhóm bọt đàn hồi dẻo (FEF) và có tiêu chuẩn riêng là EN 14304. Tấm cao su đặc có công dụng khác: kê, lót, đệm, chèn khe, chống rung.
| Tiêu chí | Cao su tấm đặc | Bọt đàn hồi dẻo bảo ôn (FEF) |
|---|---|---|
| Cấu trúc | Khối đặc | Dạng bọt |
| Công dụng chính | Kê, lót, đệm, chèn khe, chống rung | Cách nhiệt cho thiết bị công trình và công nghiệp |
| Tiêu chuẩn tham chiếu | ISO 7619-1, ISO 37, ISO 815-1, ISO 3302-1 | EN 14304 |
| Dải nhiệt độ làm việc nêu trong tiêu chuẩn | Tùy hợp chất, ghi trong phiếu thí nghiệm | Khoảng −200 đến +175 °C (phạm vi EN 14304) |
Thông tin về FEF lấy từ phần phạm vi của BS EN 14304:2015. Gọi chung cả hai là “cao su lưu hóa” sẽ che mất sự khác nhau về cấu trúc và công dụng.
Ba con số về năng lực cung ứng
- 15+ năm kinh nghiệm cung ứng vật tư cầu cảng của kỹ sư phụ trách A. Mạnh.
- 14 dự án có nêu tên công trình và hạng mục trên trang dự án.
- 3 loại chứng từ kèm hàng: CO-CQ, phiếu thí nghiệm, ISO.
Câu hỏi thường gặp về cao su lưu hóa
1. Giá cao su tấm lưu hóa bao nhiêu?
Công ty không niêm yết giá cố định vì mỗi đơn một khác. Giá phụ thuộc hợp chất, độ dày, khổ, số lượng và hàng có sẵn hay phải làm khuôn riêng. Đơn vị tính ghi trong báo giá. Gửi kích thước và môi trường làm việc qua trang báo giá hoặc gọi 0901.608.533.
2. Cao su lưu hóa là gì?
Là cao su đã được làm nóng cùng chất lưu hóa để các mạch polymer nối với nhau thành mạng. Nhờ mạng này cao su đàn hồi, bền kéo hơn, ít trương nở và ít mòn hơn so với cao su chưa lưu hóa.
3. Cao su lưu hóa khác cao su thường ở điểm nào?
Cao su chưa lưu hóa dính và mềm khi nóng, mạch polymer nằm rời nhau. Cao su lưu hóa có mạng liên kết ngang nên không nóng chảy lại như nhựa nhiệt dẻo và giữ đàn hồi trong khoảng nhiệt rộng hơn.
4. Cao su bị thiếu hoặc thừa lưu hóa thì sao?
Thiếu lưu hóa để lại dấu hiệu như rỗ khí trên mặt cắt. Lưu hóa quá mức làm giảm mật độ liên kết ngang với cao su thiên nhiên dùng lưu huỳnh, kéo theo giảm mô đun và độ bền kéo. Cả hai đều cần được phát hiện bằng số liệu thử, không bằng mắt.
5. Cao su lưu hóa có tái chế được không?
Khó hơn nhựa. Liên kết ngang khiến cao su không nóng chảy hay hòa tan. Muốn tái sử dụng phải khử lưu hóa, tức phá liên kết ngang mà không làm hỏng mạch polymer. Theo AIMPLAS, có bốn hướng: hóa học, cơ học, nhiệt và sinh học.
6. Cao su lưu hóa có phải cao su bảo ôn không?
Không. Lưu hóa là quá trình tạo mạng liên kết ngang, còn bảo ôn là công dụng cách nhiệt. Vật liệu bảo ôn công trình thuộc nhóm bọt đàn hồi dẻo, có tiêu chuẩn riêng EN 14304, khác với tấm cao su đặc dùng để kê, lót, đệm.
7. Có bán lẻ, gia công theo bản vẽ, giao toàn quốc và lắp đặt không?
Bán lẻ hàng tiêu chuẩn, gia công theo bản vẽ hoặc khuôn riêng và giao công trình toàn quốc thì có; mỗi lô kèm CO-CQ, phiếu thí nghiệm, ISO. Lắp đặt thì không, công ty chỉ cung cấp vật tư. Gửi bản vẽ qua trang báo giá hoặc gọi 0901.608.533 để trao đổi số lượng và giá gia công.
Gửi yêu cầu cao su tấm kèm hạng mục thử:
Gửi môi trường làm việc, độ dày, khổ và số lượng để nhận báo giá. Cao Su Kỹ Thuật Sài Gòn báo giá kèm phương án hợp chất, CO-CQ, phiếu thí nghiệm và ISO.
