가공되지 않은 가공되지 않은 천연 고무를 상상해 보십시오. 점토처럼 부드럽고, 가열하면 끈적거리고, 차가우면 부서지기 쉽고, 마모되기 쉽습니다. 이 소재는 어떻게 현대 산업에 필수적인 내구성, 탄성, 내화학성 물질로 변모할까요? 답은 가황이라는 과정에 있습니다. 이 기사에서는 데이터 중심 분석을 바탕으로 고무 가황의 원리, 주요 영향 요인, 다양한 합성 고무에 대한 가황제 선택에 대해 살펴봅니다.

가황은 기본적으로 엘라스토머(예: 천연 또는 합성 고무)의 분자 사슬 사이에 화학적 결합을 도입하여 3차원 네트워크 구조를 생성하는 가교 공정입니다. 이 네트워크는 고무의 기계적 특성과 화학적 안정성을 극적으로 향상시켜 고무를 유연하고 분해 가능한 물질에서 고기능성 산업 제품으로 전환시킵니다. 특히 가황은 다음을 향상시킵니다.

• 인장 강도 및 경도:가교된 네트워크는 고무 분자의 미끄러짐을 제한하여 응력에 따른 변형에 대한 저항력을 높여 인장 강도와 경도를 높입니다.
• 탄성 계수 및 탄력성:가황 고무는 모양을 보다 효율적으로 회복하는데, 이는 빈번한 변형이 필요한 응용 분야에 중요한 기능입니다.
• 마모 및 인열 저항:강화된 구조는 마모와 찢어짐을 방지하여 재료의 수명을 연장시킵니다.
• 열 및 내화학성:가황 고무는 더 높은 온도와 부식성 화학 물질을 견디므로 산업 응용 분야가 확대됩니다.

가장 일반적인 가황 방법은 황을 가교제로 사용합니다. 열이 가해지면 황 분자는 고무 중합체 사슬의 불포화 탄소 원자와 반응하여 황 다리(-S-, -S)를 형성합니다.₂-, -S_N-) 인접한 체인을 연결합니다. 이러한 브리지는 분자 "리벳"처럼 작동하여 체인을 안정적인 3D 네트워크에 고정합니다.

그러나 가황은 고무를 유황으로 가열하는 것만큼 간단하지 않습니다. 공정을 최적화하기 위해 촉진제, 활성화제 및 노화 방지제가 추가되는 경우가 많습니다. 촉진제는 필요한 온도를 낮추고 경화 시간을 단축합니다. 활성화제는 가속기 효율성을 향상시킵니다. 노화 방지제는 고무 분해를 지연시킵니다.

다양한 합성 고무에는 화학 구조의 변화로 인해 특정 가황제가 필요합니다. 다음은 두 가지 예입니다.

클로로프렌을 중합한 네오프렌은 내유성, 오존성, 내화학성이 뛰어납니다. 염소 함유 분자 사슬은 황보다는 금속 산화물(예: 산화마그네슘 또는 산화아연)과 가장 잘 반응합니다. 염소는 황 기반 가교를 억제하기 때문입니다.

• 가황제:산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO)
• 기구:금속 산화물은 염소 원자와 결합하여 가교를 형성합니다.
• 장점:더 빠른 경화, 더 높은 가교 밀도, 우수한 성능.

부타디엔과 아크릴로니트릴의 공중합체인 NBR은 뛰어난 내유성과 내마모성을 제공합니다. 불포화 탄소-탄소 결합은 황 가황을 가능하게 합니다.

• 가황제:유황(S)
• 기구:황은 불포화 탄소 원자 사이에 다리를 형성합니다.
• 장점:비용 효율적이고 성숙한 기술, 신뢰할 수 있는 결과.

온도, 시간, 압력, 화학 비율 등 주요 매개변수를 주의 깊게 제어해야 합니다. 경화가 부족하면 고무가 약해집니다. 과도하게 경화하면 성능이 저하됩니다. 산업 환경에서는 경험적 테스트를 사용하여 각 고무 유형 및 용도에 대한 이상적인 조건을 결정합니다.

• 타이어:높은 내마모성과 내구성으로 안전성을 보장합니다.
• 물개:O-링 및 개스킷에 대한 탁월한 내화학성 및 압축 저항성.
• 호스:가압된 유체와 부식성 매체를 견딥니다.
• 진동 댐퍼:기계 및 차량의 충격을 흡수합니다.

가황은 고무 기술의 핵심으로 남아 있습니다. 친환경 에이전트, 스마트 경화 시스템 및 고급 엘라스토머의 혁신은 항공우주에서 생물의학에 이르는 산업에서 고무의 역할을 더욱 확대할 것을 약속합니다.