Vulkanizacija
From Wikipedia, the free encyclopedia
Vulkanizacija je hemijski proces spajanja kaučuka i sumpora[1] pri čemu se lančasti molekuli kaučuka povezuju u trodimenzionalnu prostorno mrežastu strukturu, što ima za posledicu izmenu fizičko-mehaničkih svojstava.[2] Proizvod dobijen vulkanizacijom zovemo guma ili vulkanizat, koji za razliku od smese ima veliku elastičnost, jačinu na kidanje, otpornost prema trošenju, nerastvorljivost u organskim rastvaračima i drugo.[3][4] Vulkanizacija se može definisati kao očvršćavanje elastomera, pri čemu se termini 'vulkanizacija' i 'očvršćavanje' ponekad koriste naizmenično u ovom kontekstu. Deluje tako što formira poprečne veze između delova polimernog lanca što rezultira povećanom krutošću i izdržljivošću, kao i drugim promenama u mehaničkim i električnim svojstvima materijala.[5] Vulkanizacija, kao i očvršćavanje drugih termoreaktivnih polimera, je generalno nepovratna.
Posle pronalaska mastikacije kaučuka, najznačajniji dalji napredak je otkriće vulkanizacije. U Americi je Čarls Gudjir 1839. godine primenio sumpor kao punilo, a nešto kasnije je ustanovio da zagrevanjem smese kaučuka i sumpora nastaje nova smesa sa izmenjenim svojstvima. Naučnik Hankok patentirao je 1843. godine postupak vulkanizacije kaučuka uranjanjem u rastopljeni sumpor. Ova otkrića nazivamo toplom vulkanizacijom, a omogućila su dalji napredak gumarske tehnike.
Najmanja količina sumpora i kaučuka koja pokazuje izmenu svojstava pri vulkanizaciji iznosi 0,1 do 0,15%. Guma sa malim sadržajem vezanog sumpora ima veliko istezanje i vrlo malu tvrdoću. Najveća količina sumpora sa kojom se kaučuk može spojiti iznosi 32%. U takvom slučaju sve dvostruke veze u kaučuku stupile su u hemijsku reakciju sa sumporom, pa je i mreža najgušća. Pokretljivost molekula u gumi je neznatna, a tvrdoća najveća. Takvu gumu nazivamo ebonit ili tvrda guma.
Što je temperatura vulkanizacije viša to je i brzina spajanja kaučuka sa sumporom veća. Ipak u tom pogledu postoje ograničenja, jer pri vrlo visokim temperaturama dolazi do opadanja fizičko-mehaničkih svojstava, slabljenja tekstila, menjanje boje, nejednake vulkanizacije kroz celi presek proizvoda itd. Stoga vulkanizaciju izvodimo najčešće u granicama između 130 do 150 °, budući da pri tome postižemo najbolji kvalitet vulkanizata i povoljnu ekonomičnost.