971-15-3 Dipentamethylenthiuramhexasulfid-Kautschukbeschleuniger DPTT (DPTH) C12H20N2S8

Die Effizienz der Vulkanisation von Gummi ist ein wichtiger Maßstab für die Qualität von Beschleunigern. Berichten zufolge erfolgt die Charakterisierung von Beschleunigern im In- und Ausland hauptsächlich anhand der beiden Aspekte Vulkanisationsfördereigenschaften und physikalische und mechanische Eigenschaften von vulkanisiertem Gummi. Die wichtigsten Eigenschaften der Vulkanisationsfördereigenschaften sind Vulkanisationsrate, Mooney-Koks-Zeit, positive Vulkanisationszeit, positive Vulkanisationstemperatur, Vulkanisationsflachheit und Antivulkanisationsrückgewinnungsfähigkeit in der Übervulkanisationsphase. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von vulkanisiertem Gummi werden hauptsächlich anhand von Härte, Elastizität, Zugfestigkeit, Reibungseigenschaften und thermischen Alterungseigenschaften untersucht. In den letzten Jahren wurde jedoch viel über den Einfluss von Beschleunigern auf die dynamischen viskoelastischen Eigenschaften von Vulkanisaten geforscht.

Tatsächlich hängt die Wirksamkeit des Beschleunigers von den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Vulkanisats ab, das er verleiht, und die Art der Vernetzungsbindungen im Vulkanisat (Art und Dichte) spielt eine entscheidende Rolle für seine Anwendungs- und Verarbeitungseigenschaften. Die Festigkeit und dynamische mechanische Festigkeit von vulkanisiertem Gummi hängen nicht nur von den Eigenschaften der Polymerkette selbst ab, sondern stehen auch direkt mit der Anzahl der Stützketten im gesamten Verbindungsnetzwerk (bezogen auf die Verbindungskette zwischen zwei Verbindungspunkten) in Zusammenhang. Die Vernetzungsdichte bestimmt die Anzahl der Stützketten im Netzwerk. Es wurde berichtet [14], dass die Härte und die konstante Dehnungsspannung von vulkanisiertem Gummi mit zunehmender Vernetzungsdichte zunehmen und dass Reißfestigkeit, Dauerfestigkeit, Zähigkeit und Zugfestigkeit mit zunehmender Vernetzungsdichte zuzunehmen beginnen und dann, nachdem ein bestimmter Maximalwert erreicht ist, mit zunehmender Vernetzungsdichte wieder abnehmen. Die Hysterese- und bleibenden Verformungseigenschaften nehmen mit zunehmender Vernetzungsdichte ab.

Ein Vulkanisationsbeschleuniger für Gummi ist eine chemische Substanz, die die Vulkanisationsgeschwindigkeit erhöht. Dabei handelt es sich um einen chemischen Prozess, bei dem Gummi Schwefel zugesetzt wird, um Querverbindungen zwischen den Polymerketten zu erzeugen. Beschleuniger beschleunigen diese Quervernetzungsreaktion, ohne die für die Vulkanisation erforderliche Temperatur wesentlich zu erhöhen.

Es gibt mehrere Klassen von Beschleunigern, darunter Thioharnstoffe, Sulfenamine, Guanidine und Dithiocarbamate. Jede Klasse wirkt durch unterschiedliche Mechanismen, um den Vulkanisationsprozess zu fördern. Zum Beispiel:

- Thioharnstoffe wie N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfonamid (CBS) und N-tert-Butyl-2-benzothiazolsulfonamid (MBTS) gehören zu den am häufigsten verwendeten Beschleunigern. Sie reagieren mit Schwefel und bilden Radikale, die sich in die Gummipolymerketten einfügen und so die Vernetzung erleichtern können.
- Sulfenamine wie Diphenylguanidin (DPG) reagieren ebenfalls mit Schwefel und erzeugen aktive Spezies, die am Vulkanisationsprozess teilnehmen können.

– Dithiocarbamate, beispielsweise Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD), zersetzen sich und ergeben Schwefel und ein Radikal, das an der Vulkanisationsreaktion teilnehmen kann.

Die Wahl des Beschleunigers hängt von Faktoren wie der Art des zu verarbeitenden Gummis, der gewünschten Vulkanisationsgeschwindigkeit und dem gewünschten Vulkanisationsgrad sowie den Endnutzungsanforderungen des Gummiprodukts ab. Beschleuniger sind entscheidend, um optimale Vulkanisationsgeschwindigkeiten und Endeigenschaften des vulkanisierten Gummis zu erreichen.

Die dynamische Vulkanisation, auch In-situ-Vulkanisation oder reaktive Verarbeitung genannt, ist ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Elastomeren (TPEs). Dabei werden ein thermoplastischer Kunststoff und eine Gummikomponente gleichzeitig vulkanisiert und geschmolzen. Dieser Prozess ermöglicht die Bildung eines Materials mit sowohl thermoplastischen als auch elastomeren Eigenschaften.

Bei der dynamischen Vulkanisation wird der Gummi (oft auf der Basis von Naturkautschuk oder synthetischen Polymeren wie Styrol-Butadien-Kautschuk, SBR) mit einem thermoplastischen Kunststoff (wie Polypropylen, PP oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer, EPDM) und Vulkanisationsmitteln (Schwefel oder gleichwertige Chemikalien) kombiniert. Die Mischung wird dann in einem Innenmischer oder Doppelschneckenextruder verarbeitet, wo sie erhöhten Temperaturen und Scherkräften ausgesetzt wird.
 

Die hohen Scherkräfte und Temperaturen lösen eine chemische Reaktion aus, die die Gummikomponente vernetzt und gleichzeitig den Thermoplast schmilzt. Dieses dynamische Gleichgewicht führt zu einem Material, das bei Raumtemperatur ein elastisches Verhalten ähnlich dem von vulkanisiertem Gummi aufweist, aber wie ein Thermoplast verarbeitet und recycelt werden kann.

Die dynamische Vulkanisation wird durch die Zugabe bestimmter Chemikalien wie Peroxide oder Katalysatoren erleichtert, die die Vernetzungsreaktionen bei den während der Verarbeitung erreichten höheren Temperaturen fördern. Die genauen Bedingungen – Temperatur, Zeit und Scherkräfte – müssen sorgfältig kontrolliert werden, um die Materialeigenschaften zu optimieren und sicherzustellen, dass der Gummi ausreichend vernetzt wird, ohne die thermoplastische Matrix zu beeinträchtigen.

Diese Technologie bietet gegenüber herkömmlichen Vulkanisationsverfahren mehrere Vorteile, darunter eine einfachere Bearbeitung, schnellere Zykluszeiten in der Fertigung und die Möglichkeit, das Material leichter zu recyceln. Die dynamische Vulkanisation ermöglicht die Herstellung von Materialien mit einem breiten Anwendungsspektrum, von Automobildichtungen und -schläuchen bis hin zu medizinischen Geräten und Konsumgütern.

Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass nicht vulkanisierter Gummi thermoplastisch ist, d. h. er wird bei Erhitzung weich und bei Abkühlung hart. Durch die Vulkanisation wird Gummi zu einem duroplastischen Material, das seine Form auch dann behält, wenn die ursprüngliche Formtemperatur erreicht ist.

Vulkanisierter Gummi ist fester und elastischer als sein nicht vulkanisiertes Gegenstück. Die Vernetzung zwischen den Polymerketten erhöht die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Zugkräfte und Dehnung.

Durch die Vernetzung wird die Beständigkeit von vulkanisiertem Gummi gegenüber Ölen, Fetten, Säuren und Basen verbessert und er eignet sich daher für Anwendungen, bei denen ein Schutz gegen diese Substanzen erforderlich ist.

Die Querverbindungen verringern die Diffusion von Gasen durch den Gummi, was für Dichtungsanwendungen von Vorteil ist, bei denen Gas- oder Luftdichtheit erforderlich ist.

Vulkanisierter Gummi kann im Vergleich zu nicht vulkanisiertem Gummi höheren Temperaturen standhalten, ohne sich zu verformen oder seine mechanischen Eigenschaften zu verlieren.

Das Vernetzungsnetzwerk erhöht die Haltbarkeit des Gummis und macht es weniger anfällig für Verschleiß durch Reibung.

Vulkanisierter Gummi weist eine erhöhte Witterungs- und UV-Beständigkeit auf, was den Abbau verlangsamt und die Lebensdauer des Materials verlängert.

Durch die Vulkanisation lässt sich die Härte des Gummis besser kontrollieren, indem das Vulkanisationssystem (Schwefelgehalt, Art und Menge des Beschleunigers, Aushärtungszeit und Temperatur) angepasst wird.

Je nach Vernetzungsgrad und Formulierung kann vulkanisierter Gummi entweder isolierende oder leitfähige Eigenschaften aufweisen und ist daher für eine Reihe elektrischer Anwendungen geeignet.