Liều lượng tối ưu PEG 4000 trong cao su NR/SBR/NBR

Tổng quan về vai trò của PEG 4000 trong hệ cao su

Polyethylene Glycol 4000 (PEG 4000) được sử dụng phổ biến trong ngành cao su như một chất trợ phân tán, chất bôi trơn nội và chất cải thiện khả năng gia công. Trong hệ cao su NR, SBR và NBR, PEG 4000 hỗ trợ giảm ma sát trong quá trình trộn, giúp phân tán muội than và các chất độn hiệu quả hơn, từ đó cải thiện tính đồng nhất của compound và ổn định chất lượng sản phẩm cuối.

Cơ chế tác dụng của PEG 4000

PEG 4000 có cấu trúc polymer mạch thẳng, có thể tương tác với bề mặt chất độn và mạng lưới polymer của cao su. Khi được phân bố đều:

PEG 4000 tạo màng bôi trơn mỏng, giảm lực cắt trong quá trình nhào trộn.
Hỗ trợ phá vỡ các tập hợp hạt độn (agglomerates), giúp tăng hiệu quả phân tán.
Giảm độ nhớt Mooney, từ đó cải thiện khả năng gia công và dòng chảy của cao su.
Tăng độ ổn định kích thước trong xử lý cán – ép – lưu hoá.

Các lợi ích này chỉ được phát huy tối ưu khi liều lượng PEG 4000 nằm trong khoảng phù hợp với từng hệ cao su.

Liều lượng khuyến nghị cho NR

Đối với cao su thiên nhiên (NR), PEG 4000 hoạt động hiệu quả trong khoảng:

0.5 – 2.0 phr
Ở mức thấp (~0.5 phr), PEG 4000 giúp cải thiện phân tán mà không ảnh hưởng đến cơ lý.
Ở mức cao hơn (~1.5–2.0 phr), PEG 4000 tăng khả năng gia công rõ rệt, phù hợp cho compound chứa nhiều chất độn hoặc cần độ chảy tốt.

Không nên dùng vượt quá 2.5 phr vì dễ gây giảm nhẹ độ bền kéo và độ bền xé.

Liều lượng tối ưu cho SBR

Với cao su Butadiene-Styrene (SBR), vốn có độ nhớt cao và khó phân tán hơn NR, mức sử dụng PEG 4000 thường cao hơn:

– 3.0 phr
Từ 1–2 phr giúp cải thiện phân tán muội than và silica.
Từ 2–3 phr phù hợp cho hỗn hợp yêu cầu độ linh động tốt trong quá trình cán – ép – đùn.

Ở liều lượng quá cao (>3 phr), compound có thể mềm hơn mức cần thiết, ảnh hưởng đến độ ổn định hình dạng trước lưu hoá.

Liều lượng áp dụng cho NBR

NBR vốn có hàm lượng acrylonitrile cao, độ phân cực lớn hơn nên tương tác với PEG 4000 khác biệt so với NR và SBR. Liều lượng thường được khuyến nghị:

0.5 – 1.5 phr
Dưới 1 phr cho tác dụng hỗ trợ phân tán và ổn định quá trình trộn.
1–1.5 phr cho compound cần độ ổn định kích thước và tính đồng nhất cao.

Sử dụng vượt mức có thể làm tăng độ mềm và giảm một phần tính kháng dầu, vốn là ưu điểm chính của NBR.

Ảnh hưởng đến tính chất cơ lý

Khi dùng đúng liều lượng, PEG 4000 có thể mang lại các cải thiện:

Giảm Mooney viscosity 3–10 đơn vị tùy hệ cao su
Tăng khả năng cán mỏng, hạn chế phồng rộp khi đùn
Phân tán đồng đều muội than, kéo theo tăng độ bền kéo và độ bền xé
Giảm lỗi bề mặt sản phẩm do phân tán không đồng nhất

Tuy nhiên, dùng quá mức sẽ khiến compound quá mềm, tăng độ trượt và làm giảm một số chỉ tiêu cơ lý.

PEG 4000 là phụ gia quan trọng giúp tối ưu hoá quá trình gia công trong các hệ cao su NR, SBR và NBR. Việc điều chỉnh liều lượng phù hợp sẽ giúp đạt hiệu quả phân tán, tăng tính đồng nhất, cải thiện năng suất và duy trì cơ lý sản phẩm ở mức tối ưu.