Một số phương pháp thử nghiệm dành cho lưu huỳnh

ASTM D4528 cung cấp các bảng phân loại đối với các thành phần lưu huỳnh dùng tạo hợp chất cho cao su. Có 04 loại (loại dùng cho mục đích thông thường, loại tinh khiết, có dầu và loại được điều hòa) đối với dạng lưu huỳnh thông thường và lưu huỳnh hình thoi, và 04 loại ( lưu huỳnh hoa, lưu huỳnh không tan 60%, lưu huỳnh không tan 90% và lưu huỳnh không tan 90% được xử lý dầu) đối với dạng lưu huỳnh không tan và lưu huỳnh polymer.

Lưu huỳnh được sử dụng trong công nghiệp cao su có thể thay đổi về kích thước phân tử, mức độ xử lý với dầu và dạng thù hình ( kết tinh hoặc không kết tinh). Kích thước phân tử hoặc độ mịn của hạt có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phân tán của lưu huỳnh trong suốt quá trình trộn và mức độ đồng đều khi lưu hóa cao su. ( Các phân tử lưu huỳnh nên đủ mịn để dễ hòa tan trong môi trường cao su khi lưu hóa). Xử lý với dầu có thể giúp giảm nguy cơ cháy nổ trong quá trình pha trộn và hỗ trợ cho sự tương hợp khi gia công. Cuối cùng, việc lưu huỳnh có kết tinh (hình thoi) hoặc dạng polymer không tan hay không có ảnh hưởng rất lớn đến việc làm giảm hoặc loại bỏ sự phun sương bề mặt. Điều đó là do các loại lưu huỳnh vô định hình hoặc không tan kháng lại sự hòa tan bởi cao su trong quá trình gia công. Do đó, ở nhiệt độ nguội sau khi đã gia công, sẽ có ít lưu huỳnh tách ra bề mặt để tạo thành hiện tượng “ phun sương”. Phun sương bề mặt có thể gây ra các vấn đề cũng như gây trở ngại cho độ dính và sự kết dính. Việc lựa chọn mức độ vô định hình trên mức kết tinh cũng ảnh hưởng lên các đặc tính tự lưu của hợp chất.

Độ không tan của lưu huỳnh ( ASTM D4578). Các loại lưu huỳnh polymer bị giới hạn bởi độ ổn định khi lưu trữ và theo thời gian sẽ chuyển hóa sang lưu huỳnh hình thoi. Loại phép thử này mang lại một phương pháp kiểm tra nồng độ lưu huỳnh dạng polymer hiện diện trong lô hàng. Phương pháp A sử dụng cacbon disulfid, trong khi phương pháp B dùng toluen để đo độ không tan. Sử dụng cacbon disulfid trong phương pháp A thì nguy hiểm hơn so với toluen trong phương pháp B. Tuy nhiên, cacbon disulfid lại là một dung môi hiệu quả hơn đối với lưu huỳnh hình thoi.

Phần trăm dầu (D 4573) Các loại lưu huỳnh khác nhau được sử dụng trong thành phần hợp chất cao su thường có thể có chứa dầu. Phương pháp thử nghiệm này sử dụng hexan bảo hòa lưu huỳnh để định lượng nồng độ của dầu trong lưu huỳnh.

Tính acid (D4569) Đôi khi lưu huỳnh có thể chứa acid, acid có thể ảnh hưởng lên đặc tính lưu hóa. Phương pháp thử này sử dụng dung dịch Natri hydroxid chuẩn để chuẩn độ nồng độ acid. Phương pháp này liên quan đến việc chuẩn độ huyền phù nước/ lưu huỳnh bằng dung dịch NaOH chuẩn đến PH 7.0.

Rây ướt (D 4572) Đây là phương pháp ước lượng sự phân bố kích thước phân tử đối với phần thô của một lô lưu huỳnh xác định. Các phân tử lưu huỳnh phải đủ nhỏ để hòa tan vào môi trường cao su trong quá trình lưu hóa, nếu không sẽ dẫn đến kết quả lưu hóa không đồng nhất, dẫn đến các tính chất cơ sau lưu hóa kém. Phương pháp này phân tán mẫu lưu huỳnh trong nước chứa chất tẩy và đi qua một rây với kích thước lỗ rây xác định. Lượng lưu huỳnh còn lại trên rây sau đó được sấy khô và cân. Một phương pháp thay thế dùng cho cao su là ASTM D 4570 ( phương pháp rây khô). Tuy nhiên, phương pháp rây khô không được áp dụng nếu lưu huỳnh rất mịn và sàn trở nên nghẽn do sự kết tụ.

Phần trăm tro (D 4574). Phương pháp này là đơn giản nhất được sử dụng để phát hiện các tạp chất vô cơ lạ. Nó liên quan đến sự đốt cháy có kiểm soát của lưu huỳnh và sau đó sử dụng một lò nung ở 6000C để thu được tro. Với phương pháp này, tất cả các khuyến cáo về an toàn phải được tuân thủ.

Tài liệu tham khảo: John S. Dick, Basic Rubber Testing: Selecting Methods for a Rubber Test Program, ASTM International, Trang 139-141.

(tth-vlab-caosuviet)