¿Por qué se utiliza azufre para la vulcanización del caucho?
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El azufre es el primer químico descubierto por Charles Goodyear para vulcanizar compuestos de caucho natural.
Hasta fines de 1950, solo se usaba azufre para vulcanizar compuestos de caucho.
No es cierto que solo se pueda usar azufre para la vulcanización.
En realidad, el azufre solo puede vulcanizar cauchos insaturados (cadena polimérica que contiene dobles enlaces) como el caucho natural, el caucho de estireno butadieno, el caucho de nitrilo butadieno, etc.
Mientras que ciertos peróxidos orgánicos, la resina fenólica en general puede vulcanizar todos los cauchos (saturados e insaturados).
También hay otros curativos específicos (agentes de vulcanización) como ZnO/MgO que se utiliza para vulcanizar caucho de cloropreno, caucho de epiclorhidrina.
La mayoría de los compuestos de caucho en las actividades diarias contienen caucho natural, caucho de estireno butadieno, caucho de butilo. Entonces, el azufre es muy común y en su mayoría conocido por todos.
Las propiedades dinámicas son muy buenas para los compuestos vulcanizados con azufre en comparación con otros curativos como el peróxido o el curado con resina. Esta es la razón por la cual la vulcanización con azufre se utiliza en todos los productos dinámicos como neumáticos, correas de transmisión, etc.
Aunque existen otros agentes de vulcanización (curativos), el azufre domina el mercado principalmente por su fiabilidad, flexibilidad y capacidad de control de la vulcanización, además de sus excelentes propiedades dinámicas.
El azufre solo no se puede utilizar para la vulcanización. Requiere aceleradores y activadores. Los aceleradores son los compuestos químicos orgánicos que pueden acelerar o ralentizar el proceso de vulcanización. Generalmente, la adición de aceleradores acelera la vulcanización. Los activadores (ZnO/ácido esteárico) también son muy importantes para el proceso de vulcanización.
Si me pregunta por qué solo se puede usar azufre y no fósforo u otros compuestos inorgánicos para la vulcanización, entonces esta es una pregunta que realmente nadie sabe la respuesta. Aunque hay muchas especulaciones o mecanismos probables, la verdadera razón aún no se entiende claramente.
En caso de que quiera saber más sobre qué/por qué/cómo es la vulcanización. Siéntase libre de leer a continuación.
Vayamos a lo básico primero. Déjame ser lo más simple que pueda.
Permítanme presentarles esto primero:
El caucho se compone de miles de cadenas de polímeros entrelazadas entre sí.
Solo para visualizar, es como fideos en un tazón.
Ahora yendo a tu respuesta:
¿Qué es la vulcanización?
La vulcanización no es más que el proceso de aplicar calor para unir las cadenas de polímeros.
Algunas veces, el proceso de vulcanización también se realiza junto con la formación de la forma del producto, con la ayuda de moldeo por compresión, moldeo por inyección, etc.
Puede llamarse vagamente curado o prensado.
¿Por qué es importante la vulcanización?
El caucho es un material amorfo, lo que significa que existe una interacción muy baja entre las cadenas del polímero (baja atracción intermolecular). Entonces, en general, incluso si aplica muy poca fuerza o incluso un cambio de temperatura muy leve, estas cadenas de polímero comienzan a moverse. Eso significa que el material fluye o se deforma (permanentemente) ya que no hay restricción por las moléculas cercanas de las cadenas de polímeros (baja atracción intermolecular). Esta deformación o capacidad de flujo tampoco es reversible. Esto significa que no tiene un material estable. (Esta también fue la razón por la cual las gomas fluyeron en verano y se endurecieron en invierno).
Entonces, para detener la movilidad de las cadenas de polímeros, estas cadenas de polímeros se fijan entre sí/se unen entre sí. Entonces, este proceso de fijar o unir las cadenas de polímeros se llama vulcanización/entrecruzamiento.
En resumen, si necesita un material útil estable, necesita vulcanizar o, en palabras simples, necesita crear un enlace cruzado entre las cadenas de polímero.
Ahora, ¿por qué se usa azufre?
Para crear un enlace cruzado, un químico/elemento debe contener dos o más cadenas poliméricas.
Charles Good Year descubrió accidentalmente que el azufre podía reticular las cadenas de polímeros. Entonces, hasta ahora, nadie realmente entiende por qué el azufre solo puede hacer esto mientras que otros materiales como el fósforo u otros materiales inorgánicos no pudieron hacerlo.
La principal diferencia entre el uso de azufre y otros materiales es que
El azufre tiene muy buenas propiedades dinámicas en comparación con otros curativos. Esa es la razón por la cual el azufre se usa para productos dinámicos como los neumáticos. La desventaja del azufre es que no puede soportar altas temperaturas. Ahí es donde los otros curativos como el peróxido, la resina fenólica entran en juego.
Ahora, la pregunta ¿por qué el azufre es bueno para las propiedades dinámicas?.
Bueno, tiene que ver con el tipo de azufre utilizado. Generalmente se utiliza azufre polimérico elemental (SS6-S). Entonces, el azufre en sí tiene una cadena y, al aplicar la fuerza dinámica, la cadena de azufre puede distribuir o flexionar la fuerza.
