Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp GVHD PGS TS Nguyễn Thanh Liêm Đồ án tốt nghiệp GVHD PGS TS Nguyễn Thanh Liêm SVTH Ngô Hà Phong LỜI CẢM ƠN i MỞ ĐẦU ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌ.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm LỜI CẢM ƠN i MỞ ĐẦU .ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH VẼ v CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Cao su EPDM 1.1.1 Giới thiệu chung cao su EPDM 1.1.2 Phân loại cao su EPDM 1.1.2.1 Loại dien 1.1.2.2 Hàm lượng etylen-propylen 1.1.2.3 Khối lượng phân tử 1.1.2.4 Phân bố khối lượng phân tử 1.1.2.5 Hàm lượng nối đôi 1.1.3 Một số tính chất cao su EPDM 1.1.4 Ứng dụng cao su EPDM 1.1.5 Công nghệ sản xuất cao su EPDM 1.1.6 Các loại cao su EPDM nghiên cứu 1.1.6.1 Cao su Keltan 5260Q 10 1.1.6.2 Cao su Keltan 6160D 11 1.1.6.3 So sánh loại EPDM nghiên cứu 12 1.2 Q trình lưu hóa peroxit 13 1.2.1 Giới thiệu chung 13 1.2.2 Cơ chế lưu hóa peroxit 14 1.2.3 Lựa chọn peroxit 16 1.3 Đồng tác nhân đa chức Co-agent 17 1.3.1 Giới thiệu chung 17 1.3.2 Phân loại đồng tác nhân 18 SVTH: Ngô Hà Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm 1.4 Lưu hóa cao su EPDM peroxit 20 1.4.1 Cơ chế lưu hóa 20 1.4.2 Lưu hóa EPDM peroxit có đồng tác nhân Co-agent 21 1.5 Các hóa chất phụ gia sử dụng chế tạo cao su 23 1.5.1 Chất trợ xúc tiến 23 1.5.2 Chất xúc tiến 23 1.5.3 Chất phòng lão 25 1.5.4 Chất độn 26 1.5.5 Dầu gia công 26 1.5.6 Chất lưu hóa peroxit 27 CHƯƠNG NỘI DUNG & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Nguyên liệu hóa chất 28 2.2 Thiết bị nghiên cứu 28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 30 2.3.1 Phương pháp chế tạo mẫu 30 2.3.2 Các phương pháp xác định tính chất vật liệu 32 2.3.2.1 Phương pháp khảo sát tính lưu biến vật liệu 32 2.3.2.2 Phương pháp xác định độ bền kéo 32 2.3.2.3 Phương pháp xác định độ giãn dài đứt vật liệu 33 2.3.2.4 Phương pháp xác định độ bền xé 33 2.3.2.5 Phương pháp xác định độ dãn dư 34 2.3.2.6 Phương pháp xác định độ cứng 34 2.3.2.7 Phương pháp xác định độ mài mòn 34 2.3.2.8 Phương pháp xác định mức độ lão hóa nhiệt 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Khảo sát hàm lượng DCP tới tính chất lý cao su 5260Q 6160D 36 SVTH: Ngô Hà Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm 3.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng DCP đến độ bền kéo loại cao su 5260Q 6160D 36 3.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng DCP đến độ giãn dài loại cao su 5260Q 6160D 38 3.1.3 Ảnh hưởng hàm lượng DCP đến độ cứng loại cao su 5260Q 6160D 39 3.2 Khảo sát hàm lượng dầu gia cơng naphtalen đến tính chất lý loại cao su 5260Q 6160D 40 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng dầu gia công naphtalen đến độ bền kéo loại cao su 5260Q 6160D 40 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng dầu gia công naphtalen đến độ giãn dài loại cao su 5260Q 6160D 41 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng dầu gia công naphtalen đến độ cứng loại cao su 5260Q 6160D 42 3.3 Khảo sát hàm lượng nhựa EM 331 đến tính chất lý loại cao su 5260Q 6160D 44 3.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa EM 331 đến độ bền kéo loại cao su 5260Q 6160D 44 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa EM 331 đến độ giãn dài loại cao su 5260Q 6160D 46 3.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa EM 331 đến độ cứng loại cao su 5260Q 6160D 47 3.3.4 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa EM 331 đến độ mài mòn loại cao su 5260Q 6160D 48 3.3.5 Ảnh hưởng hàm lượng nhựa EM 331 đến độ giãn dư loại cao su 5260Q 6160D 48 3.4 Khảo sát ảnh hưởng hệ xúc tiến đến độ bền kéo loại cao su 5260Q 6160D 50 SVTH: Ngô Hà Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm 3.5 So sánh đặc trưng lưu hóa cao su 5260Q 6160D 52 3.6 Khảo sát tính chất nhiệt cao su 5260Q 6160D 53 3.7 Hình thái học cao su EPDM 5260Q 6160D trước sau lão hóa nhiệt 55 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 SVTH: Ngô Hà Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, cán nhân viên bạn sinh viên lớp Polyme k58 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme compozit Trung tâm Khoa học Công nghệ cao su Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ tận tình tạo điều kiện cho em suốt trình học tập nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm PGS.TS Nguyễn Huy Tùng định hướng, tạo nhiều điều kiện thuận lợi đóng góp nhiều ý kiến giúp em hoàn thành đề tài Nội dung đồ án chắn nhiều điểm chưa tốt nên mong nhận ý kiến, nhận xét từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2018 Sinh viên Ngô Hà Phong SVTH: Ngô Hà Phong Trang: i Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm MỞ ĐẦU Ngày nay, vật liệu sản xuất từ cao su ngày chiếm phần không nhỏ đời sống sản xuất, với nhiều ứng dụng khác Cao su tự nhiên báu vật quý mà nhân loại tìm ra, chiếm phần lớn tất ứng dụng công nghiệp sản xuất Tuy cao su tự nhiên loại cao su hồn hảo, có nhược điểm mà loại cao su tổng hợp khác đặc thù trội hơn, đáp ứng cho lĩnh vực đòi hỏi khắc nghiệt Cao su EPDM cao su có nhiều tính chất trội, độ bền lý thấp khả chịu thời tiết, chịu nhiệt bền lão hóa vơ tuyệt vời Trong thời kỳ nay, ngành vật liệu xây dựng, công nghiệp hóa chất ngày cần thiết bị chuyên tải vật liệu nhiệt độ cao, băng tải chịu nhiệt bắt đầu đời Trên sở chịu nhiệt, bền lão hóa cực tốt cao su EPDM, người ta nghiên cứu dần đưa cao su EPDM vào chế tạo băng tải với kỳ vọng chịu nhiệt độ cao Ngoài khả chịu nhiệt vượt trội có sẵn EPDM, ta tiến hành biện pháp xử lý, tổng hợp, phối hợp chất cải thiện thêm độ bền lý, độ mài mòn phù hợp phục vụ cho ứng dụng chế tạo băng tải Lưu huỳnh chất lưu hóa phổ biến, rẻ, lưu hóa cho sản phẩm có độ bền lý cao độ bền nhiệt, độ bền lão hóa vật liệu giảm, đó, lưu hóa peroxit đề xuất để tăng cường khả chịu nhiệt độ cao EPDM đồng thời đưa hướng xử lý cải thiện độ bền lý cho vật liệu Từ thực tế đề tài “Khảo sát tính chất cao su EPDM 5260Q 6160D sử dụng DCP tác nhân khâu mạng” thực để nghiên cứu loại cao su EPDM thương mại làm tảng cho trình nghiên cứu vật liệu ứng dụng chế tạo băng tải chịu nhiệt tiếp theo, đồng thời đánh giá tính tốn q trình thực lưu hóa cao su peroxit, hồn thành đơn cao su cho tính chất tốt SVTH: Ngơ Hà Phong Trang: ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Ký Hiệu Ý nghĩa EPDM Cao su etylen propylen dien monome DCPD Dicyclopentadiene ENB Etyldien nobonen 1,4-HD 1,4-hexadien DCP Dicumin peoxit DM Di 2-benzothiazolildisunfit TMTD EM 331, TMPTMA Tetramethyl ThiuramDisulfit Trimethylolpropan Trimethacrylat 4020 N-(1,3-Dimetylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin H Hydro ZnO Kẽm oxit pkl Phần khối lượng HAF Than đen hoạt tính SVTH: Ngô Hà Phong Trang: iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Tính chất cao su EPDM theo đặc điểm thành phần [5] Bảng Các thông số cao su Keltan 5260Q [13] 10 Bảng 3: Các thông số cao su Keltan 6160D [13] 11 Bảng Các loại polyme khơng thể lưu hóa peroxit [6] 13 Bảng 5: Phân loại chất đồng tác nhân [4] 19 Bảng Thành phần đơn phối liệu cao su EPDM 30 Bảng Đơn phối liệu cao su khảo sát hàm lượng DCP 36 Bảng 2: Tính chất lý hàm lượng DCP tối ưu với loại cao su 40 Bảng 3: Tính chất lý hàm lượng dầu gia công Naphtalen tối ưu 44 Bảng 4: Tính chất lý hàm lượng nhựa EM 331 tối ưu 50 Bảng 5: Đơn phối liệu cho tính chất tốt với loại cao su 50 Bảng 6: Đơn phối liệu cao su khảo sát tham gia hệ xúc tiến 51 Bảng 7: Độ bền kéo tăng cường nhờ tham gia hệ xúc tiến 52 Bảng 8: Thơng số q trình lưu hóa cao su EPDM 6160D 5260Q 53 Bảng 9: Sự thay đổi độ bền kéo hệ số già hóa qua thời gian lão hóa nhiệt loại cao su 5260Q 6160D 54 SVTH: Ngô Hà Phong Trang: iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Cấu tạo hóa học EPDM với X dien Hình 2: Cấu tạo hóa học EPDM với dien ENB Hình 3: Cấu tạo hóa học EPDM với dien 1,4-hexadien Hình 4: Cấu tạo hóa học EPDM với dien DCPD Hình 5: Giải thích ký hiệu mã cao su thương mại Lanxess.[12] 10 Hình 6: Đồ thị so sánh độ nhớt tốc độ lưu hóa loại cao su EPDM thương mại Lanxess.[12] 12 Hình 7: Peroxit bị phân hủy nhiệt 14 Hình 8: Gốc tự peroxit công mạch phân tử tách H tạo gốc polyme 15 Hình 9: Thứ gốc dễ tách H (từ trái sang phải mức độ giảm dần) 15 Hình 10: Sự tạo thành liên kết ngang từ gốc polyme 15 Hình 11: Cắt mạch gốc polyme 16 Hình 12: Sự ngắt mạch phân ly gốc polyme 16 Hình 13: Một số peroxit điển hình 17 Hình 14: Một số chất đồng tác nhân Co-agent điển hình 18 Hình 15: Sơ đồ chế lưu hóa cao su EPDM peroxit.[4] 21 Hình 16: Sơ đồ chế tác dụng đồng tác nhân trình lưu hóa cao su EPDM peroxit.[4] 22 Hình 17: Cơng thức cấu tạo hóa học DCP dạng tinh thể trắng 27 Hình 18: Thời gian bán hủy DCP thay đổi theo nhiệt độ[12] 27 Hình Máy trộn kín Labo Plastomill 29 Hình 2 Máy ép có gia nhiệt Hand Test Press 29 Hình 3: Thiết bị đo tính chất lý INSTRON 29 Hình 4: Thiết bị Rotorless Rheometer 29 Hình 5: Hình dạng mẫu đo độ bền kéo đứt 32 Hình 6: Hình dạng mẫu đo độ bền xé 33 Hình 7: Máy đo mài mịn APGI GOTECH 35 SVTH: Ngô Hà Phong Trang: v Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm Hình 1: Đồ thi khảo sát độ bến kéo với thay đổi hàm lượng DCP loại cao su 5260Q 6160D 37 Hình 2: Đồ thị khảo sát độ giãn dài với thay đổi hàm lượng DCP loại cao su 5260Q 6160D 38 Hình 3: Đồ thị khảo sát độ cứng (Shore A) thay đổi hàm lượng DCP loại cao su 5260Q 6160D 39 Hình 4: Đồ thị khảo sát độ bền kéo thay đổi hàm lượng dầu gia công loại cao su 5260Q 6160D 41 Hình 5: Đồ thị khảo sát độ giãn dài thay đổi hàm lượng dầu gia công loại cao su 5260Q 6160D 42 Hình 6: Đồ thị khảo sát độ cứng (Shore A) thay đổi hàm lượng dầu gia công loại cao su 5260Q 6160D 43 Hình 7: Đồ thị khảo sát độ bền kéo thay đổi hàm lượng nhựa EM 331 loại cao su 5260Q 6160D 45 Hình 8: Đồ thị khảo sát độ giãn dài thay đổi hàm lượng nhựa EM 331của loại cao su 5260Q 6160D 46 Hình 9: Đồ thị khảo sát độ cứng (Shore A) thay đổi hàm lượng nhựa EM 331 loại cao su 5260Q 6160D 47 Hình 10: Đồ thị khảo sát độ mài thay đổi hàm lượng nhựa EM 331 loại cao su 5260Q 6160D 48 Hình 11: Đồ thị khảo sát độ giãn dư thay đổi hàm lượng nhựa EM 331 loại cao su 5260Q 6160D 49 Hình 12: Đồ thị khảo sát độ bền kéo có mặt hệ xúc tiến loại cao su 5260Q 6160D 51 Hình 13: Đường cong lưu hóa cao su EPDM 6160D 5260Q 53 Hình 14: Sự thay đổi hệ số già hóa qua khoảng thời gian lão hóa nhiệt khảo sát loại cao su 5260Q 6160D 54 Hình 15: Đồ thị thể thay đổi độ bền kéo qua khoảng thời gian lão hóa nhiệt 72h, 120h 168h loại cao su 5260Q 6160D 55 SVTH: Ngô Hà Phong Trang: vi .. .Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Nguyễn Thanh Liêm 1.4 Lưu hóa cao su EPDM peroxit 20 1.4.1 Cơ chế lưu hóa 20 1.4.2 Lưu hóa EPDM peroxit có đồng tác nhân Co-agent... trình lưu hóa EPDM chứa 1,4 HD có tốc độ lưu hóa chậm EPDM chứa ENB có số tính chất bật SVTH: Ngơ Hà Phong Trang: Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Nguyễn Thanh Liêm Hình 3: Cấu tạo hóa học EPDM với... lượng dien cao có vận tốc lưu hóa tương tự vận tốc lưu hóa loại cao su dien tăng khả đồng lưu hóa Khi giảm mức dien tính kháng lão hóa cao su EPDM cải thiện 1.1.3 Một số tính chất cao su EPDM [3]