Por que o enxofre é usado para a vulcanização da borracha?
Deixe um recado
O enxofre é o primeiro produto químico descoberto por Charles Goodyear para vulcanizar compostos de borracha natural.
Até o final de 1950, apenas o enxofre era usado para vulcanizar compostos de borracha.
Não é verdade que apenas o enxofre pode ser usado para vulcanização
Na verdade, o enxofre só pode vulcanizar borrachas insaturadas (cadeia polimérica contendo ligações duplas) como borracha natural, borracha de estireno butadieno, borracha de nitrilo butadieno, etc.
Enquanto certos peróxidos orgânicos, a resina fenólica em geral pode vulcanizar todas as borrachas (saturadas e insaturadas).
Existem também outros curativos específicos (agentes vulcanizantes) como ZnO/MgO que é usado para vulcanizar borracha de cloropreno, borracha de epicloridrina.
A maioria dos compostos de borracha nas atividades do dia a dia contém borracha natural, borracha de estireno butadieno, borracha butílica. Portanto, o enxofre é muito comum e conhecido principalmente por todos.
As propriedades dinâmicas são muito boas para compostos vulcanizados de enxofre quando comparados a outros curativos como peróxido ou cura de resina. Esta é a razão pela qual a vulcanização com enxofre é utilizada em todos os produtos dinâmicos como pneus, correias de transmissão, etc.
Embora existam outros agentes vulcanizantes (curativos), o enxofre domina o mercado principalmente devido à sua confiabilidade, flexibilidade e controlabilidade da vulcanização, além de suas excelentes propriedades dinâmicas.
O enxofre sozinho não pode ser usado para vulcanização. Requer aceleradores e ativadores. Os aceleradores são os compostos químicos orgânicos que podem acelerar ou retardar o processo de vulcanização. Geralmente, a adição de aceleradores acelera a vulcanização. Os ativadores (ZnO/ácido esteárico) também são muito importantes para o processo de vulcanização.
Se você me perguntar por que apenas enxofre e não fósforo ou outros compostos inorgânicos podem ser usados para vulcanização, então esta é uma pergunta que realmente ninguém sabe a resposta. Embora haja muita especulação ou mecanismo provável, a verdadeira razão ainda não é claramente compreendida.
No caso, você quer saber mais sobre o que/por que/como é a vulcanização. Sinta-se à vontade para ler abaixo.
Vamos ao básico primeiro. Deixe-me ser o mais simples possível.
Deixe-me apresentar-lhe este primeiro -
A borracha é composta de milhares de cadeias de polímeros emaranhadas.
Apenas para visualizar - é como um macarrão em uma tigela.
Agora indo para sua resposta:
O que é Vulcanização?
A vulcanização nada mais é do que o processo de aplicação de calor para ligar as cadeias poliméricas.
Algumas vezes, o processo de vulcanização também é feito em conjunto com a formação da forma do produto, com a ajuda de moldagem por compressão, moldagem por injeção, etc.
Pode ser vagamente chamado de cura ou prensagem.
Por que a vulcanização é importante?
A borracha é um material amorfo, o que significa que há interação muito baixa entre as cadeias poliméricas (baixa atração intermolecular). Então, em geral, mesmo que você aplique uma força muito pequena ou mesmo uma mudança muito leve na temperatura, essas cadeias de polímeros começam a se mover. Isso significa que o material flui ou se deforma (permanentemente), pois não há restrição pelas moléculas próximas das cadeias poliméricas (baixa atração intermolecular). Esta deformação ou capacidade de fluxo também não é reversível. Isso significa que você não tem um material estável. (Essa também foi a razão pela qual as borrachas fluíram no verão e endureceram no inverno).
Portanto, para interromper a mobilidade das cadeias poliméricas, essas cadeias poliméricas são fixadas umas às outras/ligadas umas às outras. Portanto, esse processo de fixação ou ligação entre as cadeias poliméricas é chamado de vulcanização/reticulação.
Resumindo, se você precisa de um material útil estável, precisa vulcanizar ou, em palavras simples, precisa criar uma ligação cruzada entre as cadeias poliméricas.
Agora, por que o enxofre é usado?
Para criar uma reticulação, um elemento/químico deve conter as duas ou mais cadeias poliméricas.
Charles Goodyear descobriu acidentalmente que o enxofre era capaz de reticular as cadeias poliméricas. Então, na verdade, até agora, ninguém realmente entendeu por que o enxofre só pode fazer isso, enquanto outros materiais como o fósforo ou outros materiais inorgânicos não foram capazes de fazê-lo.
A principal diferença entre o uso de Enxofre e outros materiais é que
O enxofre tem propriedades dinâmicas muito boas quando comparado a outros curativos. É por isso que o enxofre é usado para produtos dinâmicos como pneus. A desvantagem do enxofre é que ele não suporta altas temperaturas. É aí que entram os outros curativos como peróxido, resina fenólica.
Agora, a pergunta por que o enxofre é bom para propriedades dinâmicas?
Bem, tem a ver com o tipo de enxofre usado. Geralmente, o enxofre polimérico elementar é usado (SS6-S). Então o próprio enxofre tem uma corrente e assim por diante aplicando a força dinâmica, a força pode ser distribuída ou flexionada pela corrente de enxofre.
