ยังมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกลไกวัลคาไนซ์ของยาง เนื่องจากในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางนั้น มีตัวอย่างยางธรรมชาติที่ไม่ละลายน้ำและมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นจำนวนมากพร้อมๆ กัน ทำให้ยากต่อผู้คนที่จะศึกษาการวัลคาไนซ์ของโมเลกุลยางให้เป็นเครือข่ายโพลีเมอร์ที่ซับซ้อน การวัลคาไนซ์ของยางที่เสนอในระยะแรก กลไกสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นกลไกของอนุมูลอิสระและกลไกไอออน นักวิจัยนำเสนอโดย Bacon and Famer et al. เชื่อว่าการสะท้อนของอัลลีลิกของยางทำให้ไฮโดรเจนบนกลุ่มเมทิลีนที่อยู่ติดกันของพันธะคู่เปลี่ยนได้ง่าย ดังนั้นในกระบวนการวัลคาไนซ์ของยาง ไดเรดิคัลของซัลเฟอร์ทำให้ไฮโดรเจนในกลุ่มเอ-เมทิลีนของยางเป็นจุดเริ่มต้นของปฏิกิริยา นั่นคือกระบวนการปฏิกิริยาเป็นกระบวนการอนุมูลอิสระ เบทแมนและคณะ เชื่อว่าแหล่งจ่ายไฟของพันธะคู่บนยางจะทำลายพันธะ -SS- ของ S8 และสลายตัวเป็นไอออน กล่าวคือ กระบวนการหลอมโลหะเป็นกระบวนการปฏิกิริยาไอออนิก จนถึงปัจจุบัน การวิจัยที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้นคือกลไกการเร่งความเร็ววัลคาไนซ์ของเกลือสังกะสีไทอาโซลและซิงค์ไดไทโอคาร์บาเมต

กลไกการเร่งการวัลคาไนซ์ของเกลือสังกะสีไทอาโซล

ในปี 1964 Coran และคณะ เสนอกลไกการเร่งการวัลคาไนซ์ของเกลือสังกะสี 2-mercaptobenzothiazole (MBT) ตามผลการวิเคราะห์ของวัลคานิเซท: เกลือสังกะสีไทอาโซลทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของกำมะถันที่เติมเข้าไปเพื่อสร้าง MS-Sx-Sy-SM , ปฏิกิริยาของ MS-Sx-Sy-SM ด้วยยางไฮโดรคาร์บอน R เพื่อสร้างสารตัวกลางปฏิกิริยา สารมัธยันตร์ที่ออกฤทธิ์คือพอลิซัลไฟด์ที่ไม่เชื่อมขวางที่มีหมู่ส่งเสริมวัลคาไนซ์ที่ส่วนท้าย เมื่อมันสลายตัวอย่างช้าๆ เพื่อสร้างอนุมูลอิสระ อนุมูลอิสระที่ทำปฏิกิริยากับยางไฮโดรคาร์บอนเพื่อให้ได้วัลคาไนเซท
ในปี 1969 Manik และคณะ เสนอกลไกการส่งเสริมที่แตกต่างกันตามอิทธิพลของการแนะนำกรดไขมันต่อตัวเร่งปฏิกิริยาไทอาโซล เขาเชื่อว่าตัวเร่งการหลอมโลหะวัลคาไนซ์และกรดไขมันจะผลิตสารตัวกลางปฏิกิริยาไอออนิกในระหว่างกระบวนการวัลคาไนซ์ มากกว่าที่จะเป็นอนุมูลอิสระตามที่ Coran กล่าว ประการแรก กรดสเตียริกทำปฏิกิริยากับ ZnO เพื่อสร้างสังกะสีสเตียเรต จากนั้นสังกะสีสเตียเรตทำปฏิกิริยากับเกลือไธอะโซลผ่านการประสานงานของอะตอม N ในเกลือสังกะสีไธอาโซลและอะตอม O ในเกลือซิงค์สเตียเรตกับอะตอม zn พันธะ Zn-S จะถูกกระตุ้นเพื่อสร้างสถานะการเปลี่ยนแปลง ( A), (A) ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของกำมะถัน (S8) เพื่อสร้างสารมัธยันตร์ที่ไวปฏิกิริยา (B) (B) ทำปฏิกิริยากับยางไฮโดรคาร์บอน R เพื่อสร้าง MSSxR เชิงซ้อน MSSxR ไม่เสถียรและสลายไอออนบวกและลบ ไอออนเหล่านี้รวมกับยางไฮโดรคาร์บอนเพื่อสร้างวัลคาไนซ์

กลไกการเร่งการวัลคาไนซ์ของสังกะสีไดไทโอคาร์บาเมต

กลไกการทำปฏิกิริยาของซิงค์ ไดเอทิลไดไทโอคาร์บาเมตและยางธรรมชาติได้รับการรายงานโดยละเอียดในเอกสารนี้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวิธีการดั้งเดิมมีข้อบกพร่อง ผู้คนจึงค้นหาวิธีการวิจัยใหม่ๆ อยู่เสมอ ตั้งแต่ปี 1980 เป็นต้นมา ผู้คนได้นำวิธีการ model compound (MCV) มาใช้ (สารประกอบแบบจำลองหมายความว่าโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับโมเลกุลของยางจริงแต่มีขนาดเล็กกว่า) โดยวิธี HPLC (High Performance Liquid Chromatography) ให้สังเกต สารตั้งต้นที่เชื่อมขวางและคาดเดาเกี่ยวกับแบบจำลองการเชื่อมขวางของกำมะถันที่ตามมา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยาการชุบแข็งต่างๆ ของ MCV เกิดขึ้นพร้อมกัน จึงเป็นเรื่องยากที่จะสังเกตเส้นทางปฏิกิริยาที่ตามด้วยส่วนประกอบแต่ละส่วน
เพื่อที่จะเอาชนะปัญหานี้ ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 กลุ่มวิจัย Nieuwenhuizen ของ Leiden University ได้พัฒนาวิธีการใหม่ กล่าวคือ ภายใต้เงื่อนไขของการจำลองกระบวนการวัลคาไนเซชัน สารประกอบแบบจำลองน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่มีการเชื่อมขวางที่มีกำมะถันและ สารตั้งต้น ดำเนินการวิจัยเพื่อทำความเข้าใจวิถีทางเคมีที่เปลี่ยนแปลงไปและการเร่งปฏิกิริยาของสารเชิงซ้อน เมื่อใช้วิธีนี้ร่วมกับการคำนวณทางเคมีควอนตัม พบว่ามีปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันจำนวนมากซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการวัลคาไนเซชันของซิงค์ ไดไทโอคาร์บาเมต (ZDMC) และสังกะสี ไดเมอร์แคปโตเบนโซไทอาโซล (ZMBT) ซึ่งรวมถึงสารตั้งต้น การก่อรูป การทำให้เป็นซัลเฟต การสลายตัว และปฏิกิริยาเชื่อมขวางของกำมะถัน เอกลักษณ์ของงานวิจัยอยู่ที่: (1) การใช้การคำนวณทางเคมีควอนตัมและเมทริกซ์ช่วยกำจัดไอออนไนซ์แมสสเปกโตรมิเตอร์ นับเป็นครั้งแรกในเชิงทฤษฎีและในการทดลองเพื่อยืนยันการมีอยู่ของสารตัวกลางที่อุดมด้วยกำมะถันที่อุดมด้วยสังกะสีไดไทโอคาร์บาเมต เชื่อกันมานานแล้วว่ามีสารเร่งปฏิกิริยาสังกะสีที่อุดมด้วยซัลเฟอร์ในกระบวนการวัลคาไนซ์ คอมเพล็กซ์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการวัลคาไนซ์ กล่าวคือ สามารถกระตุ้นกำมะถันในสถานะพื้นดิน และช่วยแลกเปลี่ยนและถ่ายโอนระหว่างกระบวนการวัลคาไนซ์ของยาง S อะตอมและส่งผลต่อการก่อตัวของ S cross-links อย่างไรก็ตาม สารเชิงซ้อนของซิงค์ไดไทโอคาร์บาเมตพอลิซัลไฟด์ที่อุดมด้วย S-rich มีความกระตือรือร้นมากและสามารถปล่อย S ที่เชื่อมโยงไปยังตัวรับ S ที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจพบการมีอยู่ของมันได้ด้วยเทคนิคทางสเปกโตรสโกปีตามปกติ การใช้แมสสเปกโตรมิเตอร์สำหรับการขจัดไอออนไนซ์ด้วยเลเซอร์ช่วยเมทริกซ์ คอมเพล็กซ์ที่แยกออกมาได้รับการประมวลผลในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ (เพื่อป้องกันการแปลงหรือการสูญเสียของ S อะตอม) ผลที่ได้คือตรวจพบว่าสารเชิงซ้อนโพลีซัลไฟด์สามารถถูกทำให้อุดมด้วย S สี่อะตอม (2) การใช้สารประกอบแบบจำลองภายใต้สภาวะจำลองวัลคาไนซ์เผยให้เห็นกลไกการเร่งการวัลคาไนซ์ของยางของซิงค์ไดไทโอคาร์บาเมตและเกลือซิงค์ไทอาโซล

กลไกการเร่งการวัลคาไนซ์ของซัลเฟนาไมด์

เกี่ยวกับกลไกของตัวเร่งปฏิกิริยาซัลเฟนาไมด์ที่ส่งเสริมการหลอมโลหะซัลเฟอร์เมื่อมีตัวกระตุ้น เช่น ซิงค์ออกไซด์และกรดสเตียริก โดยทั่วไปเชื่อกันว่าในระหว่างกระบวนการวัลคาไนเซชัน โมเลกุลของตัวเร่งปฏิกิริยาจะแตกที่พันธะ SN ก่อน และกลุ่มที่แตกคือซิงค์ออกไซด์ ทำปฏิกิริยาให้กลายเป็นเกลือสังกะสี และส่วนอื่น ๆ จะถูกแปลงเป็นเบสเอมีน หลังจากนั้น เบสเอมีนที่ก่อตัวจะสร้างสารเชิงซ้อนที่มีเกลือสังกะสีในรูปของสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อน คอมเพล็กซ์สามารถเปิดวงแหวนของกำมะถันเพื่อสร้างสารวัลคาไนซ์ที่ใช้งานได้ และพันธะพอลิซัลไฟด์ในสารวัลคาไนซ์จะถูกทำลายเพิ่มเติมภายใต้สภาวะวัลคาไนเซชัน และปฏิกิริยาการเชื่อมขวาง-วัลคาไนเซชันเกิดขึ้นกับโมเลกุลของยาง ใช้เวลาช่วงหนึ่งตั้งแต่การแตกตัวของโมเลกุลคันเร่งไปจนถึงการเกิดการเชื่อมขวาง กล่าวคือ ระยะการเหนี่ยวนำหรือเวลาที่ไหม้เกรียมระหว่างการหลอมโลหะ ในเวลานี้ โมเลกุลของยางจะไม่ถูกเชื่อมขวาง

การแสดงลักษณะสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาวัลคาไนซ์

ประสิทธิภาพการเร่งความเร็วของยางวัลคาไนซ์เป็นเกณฑ์สำคัญในการวัดคุณภาพของคันเร่ง ตามรายงาน การกำหนดลักษณะของตัวเร่งความเร็วในประเทศและต่างประเทศส่วนใหญ่ดำเนินการจากสองด้าน: ลักษณะการเร่งความเร็ววัลคาไนซ์และคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัลคาไนซ์ ลักษณะการเร่งการหลอมโลหะส่วนใหญ่จะตรวจสอบแง่มุมของอัตราการหลอมโลหะ เวลาไหม้เกรียมของ Mooney เวลาการหลอมโลหะปกติ อุณหภูมิการหลอมโลหะปกติ ความเรียบในการหลอมโลหะในขั้นตอนมากกว่าการหลอมโลหะ และการต้านทานการกลับตัวของวัลคาไนซ์ คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของสารประกอบยางส่วนใหญ่จะตรวจสอบความแข็ง ความยืดหยุ่น สมบัติการดึง คุณสมบัติของแรงเสียดทาน และคุณสมบัติการเสื่อมสภาพจากความร้อนของวัลคาไนซ์ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้คนได้ทำการวิจัยมากมายเกี่ยวกับผลกระทบของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อคุณสมบัติความหนืดเชิงพลวัตของวัลคาไนซ์ อันที่จริงแล้ว ประสิทธิภาพของตัวเร่งความเร็วขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัลคาไนเซทที่มันมอบให้ และธรรมชาติ (ประเภทและความหนาแน่น) ของพันธะขวางในวัลคาไนซ์มีบทบาทชี้ขาดในการใช้งานและลักษณะการทำงานของมัน ความแข็งแรงและความแข็งแรงทางกลแบบไดนามิกของวัลคาไนซ์ไม่เพียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสายโซ่โพลีเมอร์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับจำนวนของห่วงโซ่การสนับสนุนเครือข่าย (หมายถึงห่วงโซ่เชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อสองจุด) ในเครือข่ายการเชื่อมโยงข้ามทั้งหมด ความหนาแน่นของครอสลิงค์กำหนดจำนวนเครือข่ายรองรับเชน ตามรายงาน ความแข็งและความเค้นแรงดึงของวัลคาไนซ์เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง แรงฉีกขาด อายุการใช้งานเมื่อยล้า ความเหนียว และความต้านทานแรงดึงเริ่มเพิ่มขึ้นด้วยความหนาแน่นของการเชื่อมขวางที่เพิ่มขึ้น และหลังจากถึงค่าสูงสุดที่กำหนด , ลดลงด้วยการเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง ฮิสเทรีซิสและลักษณะการเสียรูปถาวรลดลงเมื่อความหนาแน่นของการเชื่อมขวางเพิ่มขึ้น
สมบัติเชิงกลแบบไดนามิกเป็นอีกวิธีหนึ่งที่สำคัญในการจำแนกคุณสมบัติของยาง โดยเฉพาะยางดอกยางจะส่งผลโดยตรงต่อการต้านทานการลื่นไถลขณะเปียกและความต้านทานการหมุนของดอกยาง คุณสมบัติทางกลแบบไดนามิกมีลักษณะเฉพาะด้วยเส้นโค้งความหนืดแบบไดนามิก ในกระบวนการวิจัยอย่างเป็นระบบ ผู้คนตระหนักว่าค่า tanδ ที่ 60 ℃ สามารถสะท้อนความต้านทานการหมุนของยางวัลคาไนซ์ในระหว่างการรีด ค่า tanδ ที่ 80 ℃ สะท้อนถึงประสิทธิภาพการสร้างความร้อน และค่า tanδ ที่ 0 ℃ สามารถอธิบายลักษณะ ยางวัลคาไนซ์ ประสิทธิภาพกันลื่น