Pourquoi le soufre est-il utilisé pour la vulcanisation du caoutchouc ?
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Le soufre est le premier produit chimique découvert par Charles Goodyear pour vulcaniser les composés de caoutchouc naturel.
Jusqu'à la fin des années 1950, seul le soufre était utilisé pour vulcaniser les composés de caoutchouc.
Ce n'est pas vrai que seul le soufre peut être utilisé pour la vulcanisation
En fait, le soufre ne peut vulcaniser que les caoutchoucs insaturés (chaîne polymère contenant des doubles liaisons) comme le caoutchouc naturel, le caoutchouc styrène butadiène, le caoutchouc nitrile butadiène, etc.
Alors que certains peroxydes organiques, la résine phénolique en général peut vulcaniser tous les caoutchoucs (saturés et insaturés).
Il existe également d'autres curatifs spécifiques (agents de vulcanisation) comme le ZnO/MgO qui est utilisé pour vulcaniser le caoutchouc chloroprène, le caoutchouc épichlorhydrine.
La plupart des composés de caoutchouc dans les activités quotidiennes contiennent du caoutchouc naturel, du caoutchouc styrène butadiène, du caoutchouc butyle. Le soufre est donc très courant et surtout connu de tous.
Les propriétés dynamiques sont très bonnes pour les composés vulcanisés au soufre par rapport à d'autres durcisseurs comme le peroxyde ou la résine. C'est la raison pour laquelle la vulcanisation au soufre est utilisée dans tous les produits dynamiques comme les pneus, les courroies de transmission, etc.
Bien qu'il existe d'autres agents de vulcanisation (curatifs), le soufre domine le marché principalement en raison de sa fiabilité, de sa flexibilité et de sa contrôlabilité de la vulcanisation en plus de ses excellentes propriétés dynamiques.
Le soufre seul ne peut pas être utilisé pour la vulcanisation. Il nécessite des accélérateurs et des activateurs. Les accélérateurs sont le composé chimique organique qui peut accélérer ou ralentir le processus de vulcanisation. Généralement, l'ajout d'accélérateurs accélère la vulcanisation. Les activateurs (ZnO/acide stéarique) sont également très importants pour le processus de vulcanisation.
Si vous me demandez pourquoi seul le soufre et non le phosphore ou d'autres composés inorganiques peuvent être utilisés pour la vulcanisation, alors c'est une question dont personne ne connaît vraiment la réponse. Bien qu'il y ait beaucoup de spéculations ou de mécanismes probables, la véritable raison n'est toujours pas clairement comprise.
Au cas où vous voudriez en savoir plus sur quoi/pourquoi/comment est la vulcanisation. N'hésitez pas à lire ci-dessous.
Venons-en d'abord aux bases. Permettez-moi d'être aussi simple que possible.
Permettez-moi de vous présenter ceci d'abord -
Le caoutchouc est composé de milliers de chaînes polymères enchevêtrées.
Juste pour visualiser - c'est comme des nouilles dans un bol.
Passons maintenant à votre réponse :
Qu'est-ce que la vulcanisation ?
La vulcanisation n'est rien d'autre que le processus d'application de chaleur pour lier les chaînes polymères.
Parfois, le processus de vulcanisation est également effectué avec la formation de la forme du produit, à l'aide du moulage par compression, du moulage par injection, etc.
Cela peut être vaguement appelé durcissement ou pressage.
Pourquoi la vulcanisation est importante.?
Le caoutchouc est un matériau amorphe ce qui signifie qu'il y a très peu d'interaction entre les chaînes polymères (faible attraction intermoléculaire). Donc en général, même si vous donnez très peu de force ou même un très léger changement de température, ces chaînes polymères commencent à bouger. Cela signifie que le matériau coule ou se déforme (en permanence) car il n'y a pas de restriction par les molécules voisines des chaînes polymères (faible attraction intermoléculaire). Cette capacité de déformation ou d'écoulement n'est également pas réversible. Cela signifie que vous n'avez pas un matériau stable. (C'était aussi la raison pour laquelle les caoutchoucs coulaient en été et devenaient durs en hiver.)
Ainsi pour stopper la mobilité des chaînes polymères, ces chaînes polymères sont fixées les unes aux autres/liées les unes aux autres. Ainsi, ce processus de fixation ou de liaison entre les chaînes polymères est appelé vulcanisation/réticulation.
Donc en bref, si vous avez besoin d'un matériau utile stable, vous devez vulcaniser ou en termes simples, vous devez créer un lien croisé entre les chaînes polymères.
Maintenant, pourquoi le soufre est-il utilisé ?
Pour créer une réticulation, un produit chimique/élément doit contenir les deux ou plusieurs chaînes polymères.
Charles Goodyear a accidentellement découvert que le soufre était capable de réticuler les chaînes polymères. Donc, en fait jusqu'à présent, personne ne comprend vraiment pourquoi seul le soufre peut faire cela alors que d'autres matériaux comme le phosphore ou d'autres matériaux inorganiques n'étaient pas capables de le faire.
La principale différence entre l'utilisation de soufre et d'autres matériaux est que
Le soufre a de très bonnes propriétés dynamiques par rapport à d'autres curatifs. C'est la raison pour laquelle le soufre est utilisé pour les produits dynamiques comme les pneus. L'inconvénient du soufre est qu'il ne supporte pas les hautes températures. C'est là que les autres curatifs comme le peroxyde, la résine phénolique entrent en jeu.
Maintenant, la question pourquoi le soufre est bon pour les propriétés dynamiques ?.
Eh bien, cela a à voir avec le type de soufre utilisé. Généralement, le soufre polymère élémentaire est utilisé (SS6-S). Ainsi, le soufre lui-même a une chaîne et ainsi de suite en appliquant la force dynamique, la force peut être distribuée ou fléchie par la chaîne de soufre.
