ゴムの加硫に硫黄が使われるのはなぜですか?
ご伝言
硫黄は、チャールズ・グッドイヤーが天然ゴムコンパウンドを加硫するために発見した最初の化学物質です。
1950 年後半まで、ゴムコンパウンドの加硫には硫黄のみが使用されていました。
硫黄だけが加硫に使用できるというのは真実ではありません
実際、硫黄は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどのような不飽和ゴム (二重結合を含むポリマー鎖) のみを加硫できます。
特定の有機過酸化物ですが、一般にフェノール樹脂はすべてのゴム（飽和および不飽和）を加硫できます。
クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンゴムを加硫するために使用されるZnO / MgOのような他の特定の硬化剤（加硫剤）もあります。
日常の活動におけるゴム化合物のほとんどには、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴムが含まれています。 そのため、硫黄は非常に一般的であり、ほとんどすべての人に知られています.
過酸化物や樹脂硬化などの他の硬化剤と比較すると、硫黄加硫コンパウンドの動的特性は非常に優れています。 これが、タイヤ、トランスミッション ベルトなどのすべての動的製品で硫黄加硫が使用される理由です。
他の加硫剤 (硬化剤) がありますが、主にその優れた動的特性とは別に、その信頼性、柔軟性、および加硫の制御性のために、硫黄が市場を支配しています。
硫黄だけでは加硫に使用できません。 アクセラレーターとアクティベーターが必要です。 促進剤は、加硫プロセスを加速または減速できる有機化合物です。 一般に、加硫促進剤を添加すると加硫が促進されます。 活性化剤 (ZnO/ステアリン酸) も加硫プロセスにとって非常に重要です。
加硫に使用できるのは硫黄だけで、リンやその他の無機化合物は使用できない理由を私に尋ねると、これは 1 つの質問であり、誰も答えを知りません。 多くの憶測や可能性のあるメカニズムがありますが、本当の理由はまだはっきりと理解されていません.
場合によっては、加硫の何が/なぜ/どのように行われるかについてもっと知りたいと思うでしょう。 以下、ご自由にお読みください。
まずは基本から。 できるだけシンプルにしましょう。
最初にこれを紹介しましょう-
ゴムは何千ものポリマー鎖が絡み合ってできています。
視覚化するだけで、ボウルに入った麺のようなものです。
今あなたの答えに行きます：
加硫とは何ですか？
加硫は、ポリマー鎖を結合するために熱を加えるプロセスに他なりません。
加硫プロセスは、圧縮成形、射出成形などの助けを借りて、製品の形状形成と一緒に行われることもあります。
大まかに硬化またはプレスと呼ぶことができます。
加硫が重要な理由。
ゴムは、ポリマー鎖間の相互作用が非常に低い (低分子間引力) ことを意味するアモルファス材料です。 したがって、一般に、ほんのわずかな力を加えたり、温度をわずかに変化させたりしても、これらのポリマー鎖は動き始めます。 これは、ポリマー鎖の近くの分子による制限がないため（分子間引力が低い）、材料が（永久に）流動または変形することを意味します。 この変形または流動能力も可逆的ではありません。 これは安定した素材を持っていないことを意味します.
そのため、ポリマー鎖の移動を止めるために、これらのポリマー鎖は互いに固定/連結されています。 したがって、ポリマー鎖を固定または結合するこのプロセスは、加硫/架橋と呼ばれます。
つまり、安定した有用な材料が必要な場合は、加硫する必要があります。つまり、簡単に言えば、ポリマー鎖間に架橋を作成する必要があります。
では、なぜ硫黄が使われるのでしょうか??
架橋を作成するには、化学物質/元素が 2 つ以上のポリマー鎖を保持する必要があります。
Charles Good year は、硫黄がポリマー鎖を架橋できることを偶然発見しました。 実際のところ、リンや他の無機材料などの他の物質ではできないのに、硫黄だけでできる理由は今まで誰にもわかりませんでした。
サルファーと他の素材の主な違いは、
硫黄は、他の硬化剤と比較して非常に優れた動的特性を備えています。これが、硫黄がタイヤのような動的製品に使用される理由です。 硫黄の欠点は、高温に耐えられないことです。 そこで、過酸化物やフェノール樹脂などの他の硬化剤が活躍します。
さて、なぜ硫黄が動的特性に適しているのかという疑問.
まあ、それは使用される硫黄の種類と関係があります. 一般に、元素高分子硫黄が使用されます (SS6-S)。 硫黄自体が鎖を持っているため、動的な力を加えると、硫黄の鎖によって力が分散または屈曲されます。
