vulkanizavimo siera schema
vulkanizãvimas (lot. Vulcanus – romėnų ugnies dievas), technologinis procesas, per kurį gamtinis arba sintetinis kaučiukas perdirbamas į gumą. Polimerą veikiant vulkanizavimo reagentu, šiluma ir jonizuojančiąja spinduliuote jo makromolekulės susijungia skersiniais cheminiais ryšiais – susidaro elastinga medžiaga guma (vulkanizatas).
Vulkanizavimas apibūdinamas vulkanizacijos laipsniu – skersinių ryšių skaičiumi, tenkančiu 1 makromolekulei. Skiriamas priešlaikinis, nevisiškas, optimalusis vulkanizavimas ir reversija. Priešlaikinis (nepageidaujamas) vulkanizavimas vyksta gaminant vulkanizuojamąjį mišinį, jį laikant ir apdorojant (sumažėja mišinio plastiškumas, padidėja jo klampa, įvyksta negrįžtami pokyčiai). Kad vulkanizavimas neįvyktų pirma laiko, naudojami lėtaveikiai greitikliai su sieros turinčiais junginiais (pvz., ditiodimorfolinu), molekuliniai sietai (ceolitai), sugeriantys vulkanizuojamojo mišinio aktyviuosius komponentus, inhibitoriai, pvz., N-nitrozo-N,N-difenilaminas, ftalio rūgšties anhidridas, benzenkarboksirūgštis, salicilo rūgštis ir kiti. Nevisiško vulkanizavimo metu vulkanizuojamojo mišinio mechaninės savybės kinta lėtai, išlieka liekamosios deformacijos. Optimaliojo vulkanizavimo metu gaunamas atspariausias tempimui ir senėjimui vulkanizatas. Jei vyksta reversija (atvirkštinis vulkanizavimas), pablogėja vulkanizato kokybė – sumažėja vulkanizacijos laipsnis, vulkanizato tampros modulis. Dažniausiai naudojami šie reagentai: siera, peroksidai, fenolio dariniai, bismaleinimidai. Vulkanizuojamasis mišinys susideda iš kaučiuko, greitiklių (ksantogenatų, ditiokarbamatų, tiuramų, guanidinų, tiazolų, sulfenamidų), užpildų, pvz., suodžių, inhibitorių, dispergentų, aktyviklių. Siera vulkanizuojama karštuoju (140–160 °C) arba šaltuoju (kambario temperatūroje su S2Cl2) būdu; mišinio sudėtis (masės dalimis): kaučiukas (100), greitiklis (0,5–2), siera (0,5–4) ir aktyvikliai, pvz., riebalų rūgštis (1–4) ir ZnO (2–10). Vulkanizato makromolekulės yra susijungusios skersiniais polisulfidiniais –C–Sx–C tilteliais.
Vulkanizato savybės priklauso nuo jame esančio sieros kiekio, kuris nusakomas vulkanizavimo koeficientu, t. p. nuo sieros tiltelių ilgio. Vulkanizuojant peroksidais (benzoilperoksidu, dikumilperoksidu ir kitais; jų dedama 1–2,7 masės dalių 100 masės dalių kaučiuko), tinklinės vulkanizato makromolekulės susidaro reaguojant makroradikalams, kuriuos atskelia peroksidai. Šiuo būdu vulkanizuojami etileno ir propileno, etileno ir vinilacetato kopolimerai, silikoniniai ir uretaniniai elastomerai. Vulkanizuojant peroksidais molekules tilteliais sujungia susidarę laisvieji radikalai. Šiuo būdu gauti vulkanizatai atsparūs kaitrai, proceso metu nevyksta reversija. Polimerus veikiant didelės energijos elektronų srautu, neutronais, α ir β dalelių srautu, rentgeno arba γ spinduliuote, jie skyla arba sudaro erdvų tinklą: makromolekulės sugeria energiją, jonizuojasi, po to skyla į laisvuosius radikalus, kurie sukelia tolesnes reakcijas. Susidarę makroradikalai ir jonradikalai gali izomerizuotis, ciklizuotis, skilti.
izopreninio kaučiuko vulkanizavimas siera
1839 vulkanizavimą atrado Ch. Goodyearas.