Polyetylen clorosulfonat
Vật liệu đàn hồi có khả năng chống lão hóa
Polyetylen chlorosulfonat (CSM) lần đầu tiên được Công ty Dupont của Mỹ công nghiệp hóa vào năm 1952. Polyetylen clorosulfonat được chế tạo bằng cách clo hóa và clorosulfonat hóa polyetylen mật độ thấp hoặc polyetylen mật độ cao. Là chất đàn hồi màu trắng hoặc vàng, tan trong hydrocarbon thơm và hydrocarbon clo, không tan trong chất béo và rượu, chỉ có thể trương nở nhưng không tan trong ketone và ete. Có khả năng chống ozon, chống lão hóa trong khí quyển và chống ăn mòn hóa học tuyệt vời. Vv. ., tính chất vật lý và cơ học tốt, khả năng chống lão hóa, chịu nhiệt và nhiệt độ thấp, chịu dầu, chống cháy, chống mài mòn và cách điện. Nó có phạm vi sử dụng rộng rãi. Chỉ một số ít quốc gia trên thế giới, chẳng hạn như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Nga và Trung Quốc, đã xây dựng các cơ sở. Tổng công suất sản xuất hàng năm toàn cầu là khoảng 75.000 tấn và sản lượng gần bằng năng lực sản xuất.

Tính chất vật lý và hóa học
Đây là một loại elastomer bão hòa có thành phần chính là polyethylene và có trọng lượng phân tử trung bình từ 30.000 đến 120.000. Trong đó, CSM2910 là 30000, CSM4010 là 40000, CSM3304 là 120000 và CSM2305 là 100000. Polyetylen clorosulfonat là dạng vảy hoặc dạng hạt rắn màu trắng hoặc trắng sữa có tỷ trọng tương đối từ 1,07~1,28. Độ nhớt Mooney 30~90. Nhiệt độ giòn: -56 đến -40°C. Cấu trúc hóa học của CSM được bão hòa hoàn toàn và có khả năng chống ôzôn, chống chịu thời tiết, chịu nhiệt, chống cháy, chống nước, chống hóa chất, chống dầu, chống mài mòn, v.v. tuyệt vời. Tham số độ hòa tan của CSM là δ=8,9. Nó hòa tan các hydrocarbon thơm và hydrocarbon halogen hóa, nhưng chỉ nở ra chứ không hòa tan trong ketone, este và ete; nó không hòa tan trong hydrocarbon mạch thẳng và rượu.
Nó có các tính chất chung của cao su thô và các tính chất riêng biệt, chẳng hạn như khả năng chống ôzôn tuyệt vời, khả năng chống lão hóa trong khí quyển, khả năng chống ăn mòn hóa học, v.v., các tính chất vật lý và cơ học tốt, khả năng chống lão hóa, khả năng chịu nhiệt, khả năng chịu nhiệt độ thấp, khả năng chống dầu, v.v. Khả năng chống chịu, chống cháy, chống mài mòn và cách điện.

hiệu suất

Biệt danh: Hypalon
Polyetylen clo hóa sunfonat là vật liệu đàn hồi đặc biệt chứa clo có cấu trúc hóa học bão hòa cao được tạo thành từ polyetylen làm nguyên liệu chính thông qua phản ứng clo hóa và clo hóa sunfonat, là loại cao su đặc biệt có chất lượng hiệu suất cao. Đây là vật liệu đàn hồi màu trắng hoặc trắng sữa có tính chất nhiệt dẻo. Do cấu trúc phân tử chứa nhóm hoạt tính chlorosulfonyl nên nó thể hiện hoạt tính cao và đặc biệt có khả năng chống ăn mòn hóa học, oxy hóa ozon, xói mòn dầu, chống cháy, chống chịu thời tiết, chịu nhiệt và chống ion. Chống bức xạ, chịu nhiệt độ thấp, chống mài mòn có khả năng chịu lực, cách điện và tính chất cơ học tuyệt vời. Vào những ngày đầu, CSM chủ yếu được phát triển cho mục đích kỹ thuật quân sự. Tuy nhiên, do biến dạng vĩnh viễn lớn nên phạm vi sử dụng của nó cũng bị hạn chế.

Phương pháp sản xuất
Có hai phương pháp sản xuất polyethylene closulfonat: phương pháp dung môi và phương pháp khí-rắn.
Phương pháp dung môi truyền thống: Đây là quy trình sản xuất pha lỏng sử dụng clo, lưu huỳnh dioxit, v.v. làm tác nhân clo hóa sunfonyl hóa. Nhược điểm chính của nó là tỷ lệ sử dụng lưu huỳnh dioxit thấp (20-30%) và hàm lượng clo trong sản phẩm chỉ là 25- 45%. Nó chứa 0,8-1,7% lưu huỳnh và nhược điểm nghiêm trọng của nó là đòi hỏi phải có cacbon tetraclorua làm dung môi. Ngoài ra, các bước xử lý sau của quá trình pha lỏng tương đối phức tạp (loại bỏ khí axit, ngưng tụ CSM và các hoạt động tách, v.v.).
Phương pháp pha khí: Quá trình tổng hợp đã được báo cáo từ những năm 1980, nhưng thiết bị công nghiệp đầu tiên không được đưa vào sử dụng cho đến năm 2009. Quá trình này được phát triển bởi một công ty trong nước và sản phẩm đã được sản xuất thử nghiệm thành công trong cùng năm. Trong Tháng 5 năm 2010, phương pháp pha khí đã được phát triển thành công. Quy trình sản xuất polyethylene clorosulfonat pha rắn đã thông qua đánh giá thành tựu khoa học công nghệ do Liên đoàn Công nghiệp Dầu khí và Hóa chất Trung Quốc tổ chức. Bước đột phá lớn nhất của quy trình sản xuất khí-rắn là không sử dụng bất kỳ dung môi hữu cơ nào. Khí phản ứng và vật liệu tiếp xúc trực tiếp, giúp rút ngắn dòng chảy quy trình và làm cho quy trình xanh và thân thiện với môi trường.

Sử dụng sản phẩm
CSM đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dây và cáp, màng chống thấm và ngành công nghiệp ô tô và đã trở thành một loại cao su đặc biệt được sử dụng phổ biến. Lớp phủ chống ăn mòn được làm từ vật liệu cơ bản là CSM có nhiều ứng dụng khác nhau.
CSM được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô ở nước ngoài, nhưng ứng dụng của nó trong lĩnh vực này hầu như chưa được biết đến ở nước tôi. Khi quá trình nội địa hóa phụ tùng cho ngành công nghiệp ô tô của nước tôi được đẩy nhanh, tiềm năng tiêu thụ CSM trong ngành công nghiệp ô tô là rất lớn. Người ta ước tính nhu cầu tiềm năng về CSM trong ngành công nghiệp ô tô vào năm 2005 phải đạt ít nhất 3.000 tấn.
CSM được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất ống, băng tải, phớt và các sản phẩm khác có tính chất đặc biệt. Ví dụ, ống nhiều lớp được làm bằng CSM làm lớp bên trong có độ thấm thấp đối với chất làm lạnh fluorocarbon và phù hợp với đường ống vận chuyển chất làm lạnh. Khi sản xuất ống nhiều lớp CSM-fluororubber, nếu thêm peroxide, độ bền bóc của sản phẩm nhiều lớp có thể được cải thiện đáng kể. Sản phẩm nhiều lớp thích hợp để sản xuất ống và thùng chứa để vận chuyển và lưu trữ dầu nhiên liệu.
CSM có thể được pha trộn và biến đổi với các loại cao su khác. CSM được pha trộn với cao su flo để cải thiện các đặc tính xử lý của cao su pha trộn. CSM có thể được pha trộn với cao su EPDM để cải thiện các tính chất vật lý, cơ học và đặc tính nhiệt lý của cao su lưu hóa. Việc thêm CSM và cao su isopren vào polyme EVA có thể tạo ra các đặc tính chống trượt, chống mài mòn và chống dầu. CSM có thể được trộn với PVC và PU trong máy đùn và sau đó lưu hóa để sản xuất cao su lưu hóa có khả năng chống dầu và ôzôn tốt hơn.

Công nghệ ứng dụng

Hệ thống lưu hóa
Một số người cho rằng tuyên bố "MgO, ZnO là hệ lưu hóa CSM" là không hợp lý. Hầu hết thông tin về CSM và quá trình phối hợp và lưu hóa polyme clo đều có nguồn gốc từ Nhật Bản, chẳng hạn như phần về polyethylene clo hóa và polyethylene clorosulfonat trong tập đầu tiên của Sổ tay ngành cao su. Một số tài liệu học thuật về chủ đề này vẫn còn đạo văn (không thể coi là tài liệu tham khảo vì tôi chưa dành thời gian để thử nghiệm và suy nghĩ về nó) một số thông tin gốc.
CR và CIIR có thể liên kết chéo với oxit kim loại vì chúng chứa allyl clorua có hoạt tính cao. Các polyme chứa clo như CSM và CM không có clo hoạt động này làm vị trí hoạt động lưu hóa và không thể lưu hóa dễ dàng. May mắn thay, trong CSM, quá trình sulfon hóa đã được thực hiện và một nhóm "sulfonyl clorua" hoạt động mạnh hơn đã xuất hiện, có thể lưu huỳnh hóa dễ dàng hơn nhiều so với CM. TRA, thường được sử dụng trong công thức CSM, là tác nhân lưu hóa hiệu quả nhất cho CSM (không phải là chất tăng tốc lưu hóa). Nó cũng có thể lưu hóa CSM khi không có oxit như magiê oxit. Sau khi thêm magiê oxit, nó chỉ hoạt động như một chất hấp thụ axit. Đồng thời, nó có thể cải thiện hiệu suất.
Nhưng có một điều kỳ lạ. Sau khi thêm kẽm oxit (ZnO), hiệu suất lưu hóa bị ảnh hưởng. Điều này chỉ ra rằng kẽm oxit không chỉ có thể đẩy nhanh quá trình khử hydroclorua (HCl) mà còn gây ra sự mất ổn định của hợp chất cao su. Trong các polyme không có clo hoạt động mạnh, ZnO chỉ có thể tăng tốc độ loại bỏ HCL khi được đun nóng. (Thông tin: Không phải bản thân ZnO gây ra việc loại bỏ HCL mà là ZnCl2 được tạo ra bởi phản ứng của Zn và Cl. Cơ chế của vị trí này được thể hiện trong Chương Hóa học hữu cơ <Hidrocacbon halogen hóa>, phần Axit Lewis về Hidrocacbon halogen hóa). Pentaerythritol một mình không thể liên kết chéo CSM. Chỉ khi có tác nhân lưu hóa như TRA thì tốc độ lưu hóa mới có thể tăng lên đáng kể, điều này thúc đẩy đáng kể tốc độ lưu hóa, nhưng hiệu suất cháy xém có phần
Hệ thống nạp liệu gia cố
Sự khác biệt giữa cao su CSM và các loại cao su khác là ngay cả khi không thêm chất độn gia cố, sản phẩm lưu hóa của nó vẫn có cường độ lưu hóa tĩnh cao. Điều này là do cấu trúc lưu hóa của CSM có những đặc điểm riêng biệt. Các nhóm bên được tạo ra trong quá trình lưu hóa liên kết với độ phân cực của các liên kết liên kết ngang để tạo thành các hạt, có chức năng vừa là mạng lưới lưu hóa vừa là điểm liên kết ngang vật lý.
Tuy nhiên, chất độn vẫn có thể cải thiện tính chất gia công của hợp chất cao su, tăng khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn của cao su lưu hóa và giảm chi phí. Các chất độn gia cố thường được sử dụng bao gồm muội than, canxi cacbonat, cao lanh, đất diatomit, muội than trắng, bột talc, v.v. Mức độ hoạt động của chất độn phụ thuộc vào kích thước hạt của chúng; hạt càng mịn thì tính chất của vật liệu lưu hóa thu được càng tốt. Trong số các chất độn vô cơ, silica có thể đảm bảo khả năng chịu nhiệt cao nhất. Đất diatomit có thể cải thiện độ bền xé của cao su lưu hóa và tăng độ cứng và độ bền của nó.
Để nâng cao khả năng chống chịu thời tiết của cao su lưu hóa, nên sử dụng cao lanh, vì cao lanh có những đặc điểm sau: tính chất điện môi tốt, không giảm sau khi hấp thụ độ ẩm và tính chất động tuyệt vời. Trong các sản phẩm có màu sáng, bari sunfat và lithopone có thể được bổ sung hiệu quả, còn titan dioxit có thể cải thiện độ sáng màu và khả năng chống chịu thời tiết của cao su lưu hóa.
Chất lưu hóa CSM có chứa chất độn có độ ổn định hóa học cao. Quá trình nứt nhiệt than đen, barit, v.v. có thể làm cho cao su lưu hóa có khả năng chống axit clohydric tốt nhất. Về khả năng chống axit sunfuric, các chất độn có thể đạt được kết quả tốt nhất là than đen, cao lanh, barit, đất diatomit, v.v. Xét về khả năng chống axit nitric, than đen nứt nhiệt là lựa chọn tốt nhất.
Hệ thống hóa dẻo
Chất hóa dẻo được sử dụng trong cao su polyethylene clorosulfonat để cải thiện các tính chất gia công của cao su, các tính chất nhiệt độ thấp của cao su lưu hóa, cũng như để tăng độ đàn hồi và giảm độ cứng của cao su. Các loại dầu mỏ, thuốc mỡ và chất hóa dẻo este được sử dụng phổ biến nhất trong hợp chất CSM. Lượng này có thể nhiều hơn một chút so với các loại cao su khác. Đối với các sản phẩm lưu hóa tiếp xúc với hóa chất, lượng chất hóa dẻo sử dụng phải được giảm đến mức tối thiểu.
Để sử dụng cao su ở nhiệt độ thấp, tốt nhất nên sử dụng chất hóa dẻo este. Chẳng hạn như DOP, DOA, DOS, v.v. Parafin clo hóa được sử dụng làm chất chống cháy trong các loại cao su khác. Trong CSM, ngoài tác dụng chống cháy, nó còn có thể cải thiện độ bền kéo và tỷ lệ duy trì độ giãn dài sau khi lão hóa nhiệt, và có hiệu suất nhiệt độ thấp tốt. Mức độ clo hóa khoảng 40% là tốt, trên 50% clorua thì khả năng chống cháy được cải thiện nhưng hiệu suất ở nhiệt độ thấp lại kém hơn.
Hệ thống bảo vệ ổn định
Chức năng của chất ổn định là ngăn chặn sự phân hủy của cao su polyethylene clorosulfonat trong quá trình sản xuất, lưu trữ và sử dụng. Những loại thường được sử dụng bao gồm stearat, thiếc hữu cơ, magie oxit, v.v. Magie oxit là chất ổn định phổ biến và hiệu quả có khả năng hấp thụ hiệu quả các sản phẩm phụ như hydro clorua. Mối quan hệ giữa hoạt động của magiê oxit và hiệu suất cao su lưu hóa được thể hiện trong Bảng 2-1
Bảng 2-1 Ảnh hưởng của hoạt động magie oxit đến tính chất vật lý của CSM.

Cao su lưu hóa CSM thường không cần bổ sung chất chống oxy hóa, ngoại trừ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ vượt quá 120 độ, chất chống oxy hóa NBC là chất ổn định hiệu quả nhất và cũng hoạt động như một chất tăng tốc hoạt hóa, nhưng nó cũng làm giảm hiệu suất an toàn trong quá trình xử lý.
Hỗ trợ chế biến
Để cải thiện độ bám dính của cao su CSM vào các con lăn trên máy cán và máy ép và cải thiện hiệu suất đùn, có thể sử dụng các loại sáp tương thích tốt với CSM, chẳng hạn như sáp vi tinh thể. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng sáp dầu mỏ và sáp parafin, nhưng khả năng phun của chúng hạn chế việc sử dụng. Có hiệu quả khi sử dụng polyethylene glycol dưới 77 độ và sáp polyethylene trên 77 độ làm chất hỗ trợ xử lý. Khi sử dụng kết hợp với cao su nitrile, cao su styrene butadiene và cao su cis-1,1-dione, ngoài việc giảm chi phí và cải thiện độ bám dính, nó còn có thể cải thiện hiệu suất gia công, đặc biệt là cao su cis-1,1-dione. Thêm 3 -5 phần theo khối lượng sẽ cải thiện hiệu suất xử lý. Đã có một số cải tiến.
Để cải thiện khả năng tự dính của cao su, người ta thường sử dụng nhựa in coumarone có trọng lượng phân tử thấp. Thêm khoảng 10 phần khối lượng nhựa dầu mỏ cũng có thể cải thiện hiệu quả khả năng tự dính của hợp chất cao su.
Do polyethylene clorosulfonat có độ ổn định màu tốt nên có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm có màu sắc khác nhau với hiệu suất khá tốt. Vì nhiều chất tạo màu hữu cơ phản ứng với polyme trong quá trình lưu hóa CSM nên hầu hết các chất tạo màu phù hợp với CSM đều là hợp chất vô cơ. Chất tạo màu không chỉ tạo màu cho cao su lưu hóa mà còn bảo vệ CSM khỏi tác động của tia cực tím.

Vải cao su Hypalon được làm từ chất liệu gì? Chất đàn hồi clo Hypalon (polyethylene closulfonat)
Hypalon thể hiện độ bền thực sự khi tiếp xúc với hóa chất oxy hóa ở nhiệt độ cao. Nó có khả năng chống nứt uốn, mài mòn, chịu thời tiết, tia UV/ôzôn, nhiệt và hóa chất. Dễ nhuộm, màu sắc ổn định, độ hút nước thấp nên được sử dụng rộng rãi làm lớp vỏ, lớp cách điện cho dây và cáp, lớp chống thấm mái nhà, ống mềm ô tô và công nghiệp và máy phát điện đồng bộ. Điều quan trọng không kém là Hypalon đã chứng minh được độ bền lâu dài trong môi trường khắc nghiệt, như được thể hiện ở lớp lót và nắp có thể tháo rời của bể chứa nước uống, nước thải và các loại vật chứa khác.
Polyetylen chlorosulfonat là một loại elastomer bão hòa có polyethylene là chuỗi chính và có trọng lượng phân tử trung bình từ 30.000 đến 120.000. Trong đó, CSM2910 là 30000, CSM4010 là 40000, CSM3304 là 120000 và CSM2305 là 100000. Polyetylen clorosulfonat là dạng vảy hoặc dạng hạt rắn màu trắng hoặc trắng sữa có tỷ trọng tương đối từ 1,07~1,28. Độ nhớt Mooney 30~90. Nhiệt độ giòn: -56 đến -40°C. Cấu trúc hóa học của CSM được bão hòa hoàn toàn và có khả năng chống ôzôn, chống chịu thời tiết, chịu nhiệt, chống cháy, chống nước, chống hóa chất, chống dầu, chống mài mòn, v.v. tuyệt vời. Tham số độ hòa tan của CSM là δ=8,9. Nó hòa tan các hydrocarbon thơm và hydrocarbon halogen hóa, nhưng chỉ nở ra chứ không hòa tan trong ketone, este và ete; nó không hòa tan trong hydrocarbon mạch thẳng và rượu.