Perché lo zolfo viene utilizzato per la vulcanizzazione della gomma?
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Lo zolfo è la prima sostanza chimica scoperta da Charles Goodyear per vulcanizzare composti di gomma naturale.
Fino alla fine del 1950, solo lo zolfo veniva utilizzato per vulcanizzare le mescole di gomma.
Non è vero che solo lo zolfo può essere utilizzato per la vulcanizzazione
In realtà, lo zolfo può vulcanizzare solo gomme insature (catena polimerica contenente doppi legami) come gomma naturale, gomma stirene butadiene, gomma nitrile butadiene, ecc.
Mentre alcuni perossidi organici, la resina fenolica in generale possono vulcanizzare tutte le gomme (sature e insature).
Esistono anche altri curativi specifici (agenti vulcanizzanti) come ZnO/MgO che viene utilizzato per vulcanizzare la gomma cloroprenica, la gomma epicloridrina.
La maggior parte dei composti di gomma nelle attività quotidiane contiene gomma naturale, gomma stirene butadiene, gomma butilica. Quindi lo zolfo è molto comune e per lo più noto a tutti.
Le proprietà dinamiche sono molto buone per i composti vulcanizzati con zolfo rispetto ad altri curativi come il perossido o l'indurimento della resina. Questo è il motivo per cui la vulcanizzazione allo zolfo viene utilizzata in tutti i prodotti dinamici come pneumatici, cinghie di trasmissione, ecc.
Sebbene esistano altri agenti vulcanizzanti (curativi), lo zolfo domina il mercato principalmente per la sua affidabilità, flessibilità e controllabilità della vulcanizzazione oltre alle sue eccellenti proprietà dinamiche.
Lo zolfo da solo non può essere utilizzato per la vulcanizzazione. Richiede acceleratori e attivatori. Gli acceleratori sono i composti chimici organici in grado di accelerare o rallentare il processo di vulcanizzazione. Generalmente, l'aggiunta di acceleranti accelera la vulcanizzazione. Anche gli attivatori (ZnO/acido stearico) sono molto importanti per il processo di vulcanizzazione.
Se mi chiedi perché solo lo zolfo e non il fosforo o altri composti inorganici possono essere usati per la vulcanizzazione, allora questa è una domanda davvero nessuno conosce la risposta. Sebbene ci siano molte speculazioni o probabili meccanismi, ma la vera ragione non è ancora chiaramente compresa.
Nel caso, vuoi saperne di più su cosa/perché/come avviene la vulcanizzazione. Sentiti libero di leggere qui sotto.
Andiamo prima alle basi. Lasciami essere il più semplice possibile.
Lascia che ti presenti questo prima -
La gomma è composta da migliaia di catene polimeriche intrecciate insieme.
Solo per visualizzare - è come una pasta in una ciotola.
Ora vado alla tua risposta:
Cos'è la vulcanizzazione?
La vulcanizzazione non è altro che il processo di applicazione del calore per collegare le catene polimeriche.
A volte il processo di vulcanizzazione viene eseguito anche insieme alla formazione della forma del prodotto, con l'ausilio di stampaggio a compressione, stampaggio a iniezione, ecc.
Può essere genericamente chiamato indurimento o pressatura.
Perché la vulcanizzazione è importante.?
La gomma è un materiale amorfo, il che significa che c'è un'interazione molto bassa tra le catene polimeriche (bassa attrazione intermolecolare). Quindi, in generale, anche se immetti una forza minima o anche un leggero cambiamento di temperatura, queste catene polimeriche iniziano a muoversi. Ciò significa che il materiale scorre o si deforma (permanentemente) poiché non vi è alcuna restrizione da parte delle molecole vicine delle catene polimeriche (bassa attrazione intermolecolare). Anche questa deformazione o capacità di flusso non è reversibile. Ciò significa che non hai un materiale stabile. (Questo è stato anche il motivo per cui le gomme scorrono in estate e diventano dure in inverno).
Quindi, per fermare la mobilità delle catene polimeriche, queste catene polimeriche sono fissate l'una all'altra/collegate l'una all'altra. Quindi questo processo di fissaggio o collegamento tra le catene polimeriche è chiamato vulcanizzazione/reticolazione.
Quindi in breve, se hai bisogno di un materiale utile stabile, devi vulcanizzare o in parole semplici, devi creare un collegamento incrociato tra le catene polimeriche.
Ora Perché si usa lo zolfo??
Per creare un legame incrociato, un elemento/chimico dovrebbe contenere le due o più catene polimeriche.
Charles Goodyear ha scoperto per caso che lo zolfo era in grado di reticolare le catene polimeriche. Quindi, in realtà fino ad ora, nessuno ha davvero capito perché solo lo zolfo può farlo mentre altri materiali come il fosforo o altri materiali inorganici non sono stati in grado di farlo.
La principale differenza tra l'utilizzo di zolfo e altri materiali è che
Lo zolfo ha proprietà dinamiche molto buone rispetto ad altri curativi. Questo è il motivo per cui lo zolfo viene utilizzato per prodotti dinamici come i pneumatici. Lo svantaggio dello zolfo è che non può resistere alle alte temperature. È qui che entrano in gioco gli altri curativi come il perossido, la resina fenolica.
Ora, la domanda sul perché lo zolfo è buono per le proprietà dinamiche?.
Bene, ha a che fare con il tipo di zolfo usato. Generalmente viene utilizzato lo zolfo polimerico elementare (SS6-S). Quindi lo zolfo stesso ha una catena e così via applicando la forza dinamica, la forza può essere distribuita o flessa dalla catena di zolfo.
