Trong ngành cao su, độ bền kéo cuối cùng là một đặc tính cơ học cơ bản. Thông số thí nghiệm này đo độ bền cuối cùng của hợp chất cao su lưu hóa. Ngay cả khi một sản phẩm cao su không bao giờ được kéo đến gần độ bền kéo cuối cùng của nó thì nhiều người sử dụng sản phẩm cao su vẫn coi đó là một chỉ số quan trọng về chất lượng tổng thể của hợp chất. Do đó, độ bền kéo là một thông số kỹ thuật rất chung chung và mặc dù mục đích sử dụng cuối cùng của một sản phẩm cụ thể ít liên quan đến nó nhưng các nhà xây dựng công thức thường phải nỗ lực hết sức để đáp ứng được nó.

1. Nguyên tắc chung

Để có được độ bền kéo cao nhất, người ta thường nên bắt đầu với chất đàn hồi nơi có thể xảy ra sự kết tinh do biến dạng, ví dụ NR, CR, IR, HNBR.

2. Cao su thiên nhiên

Chất kết dính làm từ cao su tự nhiên thường có độ bền kéo cao hơn chất kết dính cao su tổng hợp. Trong số các loại cao su tự nhiên khác nhau, màng khói số 1 có độ bền kéo cao nhất. Đã có báo cáo rằng, ít nhất là trong trường hợp hợp chất chứa đầy cacbon đen, màng khói số 3 cho độ bền kéo tốt hơn màng khói số 1. Đối với các hợp chất cao su tự nhiên, cần tránh các chất hóa dẻo (plastisol) như biphenyl amidothiophenol hoặc pentachlorothiophenol (PCTP) vì chúng làm giảm độ bền kéo của hợp chất.

3. Cloropren CR

Cloropren (CR) là một loại cao su kết tinh tạo ra sức căng, mang lại độ bền kéo cao khi không có chất độn. Trên thực tế, độ bền kéo đôi khi có thể tăng lên bằng cách giảm lượng chất độn. Trọng lượng phân tử cao hơn của CR cho độ bền kéo cao hơn.

4. Cao su nitrile NBR

NBR có hàm lượng acrylonitrile (ACN) cao cho độ bền kéo cao hơn. NBR có phân bố trọng lượng phân tử hẹp cho độ bền kéo cao hơn.

5. Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử

Bằng cách tối ưu hóa, việc sử dụng NBR có độ nhớt mặt khum cao và trọng lượng phân tử cao mang lại độ bền kéo cao hơn.

6. Chất đàn hồi carboxyl hóa

Hãy cân nhắc việc thay thế NBR không được carboxyl hóa bằng XNBR được carboxyl hóa và HNBR không được carboxyl hóa bằng XHNBR được carboxyl hóa để cải thiện độ bền kéo của hợp chất.

NBR được carboxyl hóa với lượng oxit kẽm thích hợp cho độ bền kéo cao hơn NBR thông thường.

7. EPDM

Việc sử dụng EPDM bán tinh thể (hàm lượng ethylene cao) mang lại độ bền kéo cao hơn.

8. EPDM phản ứng

Việc thay thế EPDM không biến tính bằng EPDM biến đổi anhydrit maleic 2% (khối lượng) trong hỗn hợp với cao su tự nhiên sẽ làm tăng độ bền kéo của hợp chất NR/EPDM.

9. Gel

Các loại gel tổng hợp như SBR thường chứa chất ổn định. Tuy nhiên, khi trộn các hợp chất SBR ở nhiệt độ trên 163°C, có thể tạo ra cả gel lỏng (có thể trộn lẫn) và gel chặt (không thể trộn lẫn và không hòa tan trong một số dung môi). Cả hai loại gel đều làm giảm độ bền kéo của hợp chất. Vì vậy, nhiệt độ trộn của SBR phải được xử lý cẩn thận.

10. Lưu hóa

Một cách quan trọng để đạt được độ bền kéo cao là tối ưu hóa mật độ liên kết ngang, tránh quá trình lưu huỳnh hóa, sau lưu hóa và tránh phồng rộp cao su trong quá trình lưu hóa do không đủ áp suất hoặc sử dụng các thành phần dễ bay hơi.

11. Lưu hóa giảm áp suất

Đối với các sản phẩm được lưu hóa trong nồi hấp, có thể tránh được sự hình thành các vết phồng rộp và giảm độ bền kéo bằng cách giảm dần áp suất cho đến khi kết thúc quá trình lưu hóa, điều này được gọi là 'lưu hóa giảm áp suất'.

12. Thời gian và nhiệt độ lưu hóa

Thời gian lưu hóa dài hơn ở nhiệt độ thấp hơn dẫn đến sự hình thành mạng lưới liên kết đa lưu huỳnh, mật độ liên kết ngang lưu huỳnh cao hơn và do đó độ bền kéo cao hơn.

13. Độ bền kéo có thể được cải thiện bằng các kỹ thuật trộn tốt hơn để cải thiện sự phân tán của chất độn gia cố như muội than, đồng thời tránh trộn lẫn các tạp chất hoặc các thành phần lớn không phân tán.

14. Chất độn

Đối với các chất độn như muội than hoặc silica, việc lựa chọn kích thước hạt nhỏ với diện tích bề mặt riêng lớn có thể có hiệu quả trong việc cải thiện độ bền kéo. Nên tránh các chất độn không gia cố hoặc làm đầy như đất sét, canxi cacbonat, bột talc, cát thạch anh, v.v.

15. Than đen

Để đảm bảo muội than được phân tán tốt, lượng chất độn phải được tăng lên đến mức tối ưu để cải thiện độ bền kéo. Than đen có kích thước hạt nhỏ sẽ có lượng lấp đầy tối ưu thấp. Việc tăng diện tích bề mặt riêng của muội than và cải thiện sự phân tán của muội than bằng cách kéo dài chu trình trộn có thể cải thiện độ bền kéo của cao su.

16. Trắng đen carbon

Việc sử dụng silic kết tủa có diện tích bề mặt riêng cao có thể cải thiện hiệu quả độ bền kéo của hợp chất.

17. Chất hóa dẻo

Nên tránh sử dụng chất hóa dẻo nếu muốn có độ bền kéo cao.

18. Khi lưu hóa các hợp chất NBR, lưu hóa thông thường khó phân tán đều hơn, do đó, lưu huỳnh được xử lý bằng magie cacbonat sẽ phân tán tốt hơn trong các hợp chất phân cực như NBR. Nếu chất lưu hóa không được phân tán tốt, độ bền kéo có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

19. Mạng liên kết ngang liên kết đa lưu huỳnh

Với các hệ thống lưu hóa thông thường, mạng lưới liên kết ngang bị chi phối bởi các liên kết polysulphide; với EV, mạng lưới liên kết ngang bị chi phối bởi các liên kết sunfua đơn và đôi, liên kết trước đây dẫn đến độ bền kéo cao hơn.

20. Mạng liên kết ngang ion

Các hợp chất liên kết ngang ion có độ bền kéo cao hơn vì các điểm liên kết ngang có thể trượt và do đó di chuyển mà không bị rách.

21. Sự kết tinh ứng suất

Sự kết hợp giữa cao su tự nhiên và cao su tổng hợp có chứa tinh thể ứng suất trong keo sẽ giúp tăng độ bền kéo.