Nghiên cứu chế tạo blend từ cao su tự nhiên và cao su butadien ứng dụng trong chế tạo đế giày vải .Để thực hiện được đồ án này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thanh Liêm và TS. Phạm Thị Lánh đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy cho em. Em cũng rất cảm ơn thầy cô và các bạn trong Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme và compozitTrường đại học bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được hoàn thành đồ án này. Nội dung trình bày còn có nhiều thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý từ thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thanh Liêm và TS. Phạm Thị Lánh đã hướng dẫn
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm LỜI CẢM ƠN Để thực đồ án này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thanh Liêm TS Phạm Thị Lánh tận tình hướng dẫn, giảng dạy cho em Em cảm ơn thầy cô bạn Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme compozitTrường đại học bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Nội dung trình bày cịn có nhiều thiếu sót, em mong nhận góp ý từ thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 11 tháng năm 2016 Sinh viên Trần Thị Thúy SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cao su tự nhiên 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Tính chất cao su tự nhiên 1.1.2.1 Cấu tạo hóa học .8 1.1.2.2 Tính chất vật lý 1.1.2.3 Tính chất công nghệ .9 1.1.2.4 Tính chất lý .10 1.1.3 Ứng dụng 11 1.2 Cao su butadien 11 1.2.1 Lịch sử phát triển 11 1.2.2 Tính chất cao su butadien 12 1.2.2.1 Cấu tạo hóa học 12 1.2.2.2 Tính chất vật lý 14 1.2.2.3 Tính chất cơng nghệ .16 1.2.2.4 Tính chất lý .16 1.2.3 Ứng dụng 18 1.3 Polyme blend 18 1.3.1 Giới thiệu chung .18 1.3.2 Các phương pháp chế tạo polyme blend 19 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm 1.3.2.1 Chế tạo polyme blend phương pháp trộn hợp trực tiếp .20 1.3.2.2 Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme 20 1.3.2.3 Chế tạo polyme blend từ hỗn hợp latex polyme .21 1.3.3 Phương pháp xác định độ tương hợp polyme blend 21 1.3.3.1 Phương pháp dựa vào nhiệt độ thuỷ tinh hoá 21 1.3.3.2 Phương pháp dựa vào ảnh hiển vi .22 1.3.3.3 Hịa tan vật liệu dung mơi 22 1.3.3.4 Tạo màng polyme blend .22 1.3.3.5 Quan sát bề mặt vật liệu 22 1.3.3.6 Phương pháp nhiệt động 22 1.3.4 Một số phương pháp tăng độ tương hợp cho polyme blend .23 1.3.4.1 Sử dụng chất tương hợp 23 1.3.4.2 Sử dụng peroxit .23 1.3.4.3 Sử dụng tác nhân gồm peroxit hợp chất đa chức 24 1.3.4.4 Chế tạo blend sở polyme có khả tham gia 24 1.3.4.5 Sử dụng chất hoạt động bề mặt .24 1.3.4.6 Sử dụng chất độn hoạt tính 24 1.3.4.7 Sử dụng phương pháp nhiệt 25 1.3.4.8 Sử dụng phương pháp lưu hóa động 25 1.4 Lý nghiên cứu chế tạo blend cao su tư nhiên cao su butadien .26 1.5 Giới thiệu đế giày .26 1.5.1 Tác dụng đế giày 26 1.5.2 Phân loại đế giày .26 1.6 Tình hình nghiên cứu chế tạo cao su blend nước 27 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm 1.6.1 Tình hình nghiên cứu cao su blend ngồi nước 27 1.6.2 Tình hình nghiên cứu cao su blend nước 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .29 2.1 Hóa chất 29 2.2 Thiết bị 29 2.3 Quá trình chế tạo mẫu cao su bán thành phẩm 30 2.4 Các phương pháp xác định tính chất vật liệu 30 2.4.1 Phương pháp xác định độ bền kéo 30 2.4.2 Phương pháp xác định độ bền xé .31 2.4.3 Phương pháp xác định độ cứng .31 2.4.4 Phương pháp xác định độ mài mòn 32 2.4.5 Phương pháp xác định mức độ lão hóa nhiệt 32 2.4.6 Phương pháp xác định độ dãn dư 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Khảo sát nguyên liệu đầu .34 3.1.1 Khảo sát q trình lưu hóa cao su tự nhiên cao su butadien 34 3.1.2 Khảo sát tính chất lý cao su thành phần 37 3.2 Nghiên cứu chế tạo blend cao su NR/BRB 38 3.2.1 Khảo sát q trình lưu hóa blend 39 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ NR/BR đến tính chất lý cao su .40 3.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ NR/BR đến mức độ lão hóa nhiệt cao su 43 3.2.4 Hình thái bề mặt cao su blend 45 3.2.5 Khảo sát mức độ tương hợp cao su blend 45 3.3 Khảo sát ảnh hưởng chất độn đến tính chất blend 48 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm KẾT LUẬN .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa NR Cao su tự nhiên BR Cao su butadien NBR Cao su nitrylbutadien SBR Cao su styrenbutadien ENR Cao su tự nhiên epoxy hóa PVC Polyvinylclorua PU Polyuretan CR Cao su clopren CBS N-xyclohexyl-2-benzolthiazolsulfenamit HAF Than đen PE Polyetylen SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần tiêu chuẩn để xác định tính chất lý cao su thiên nhiên 11 Bảng 1.2: Áp suất butadien tương ứng với nhiệt độ .15 Bảng 1.3: Các giới hạn nổ butadien khơng khí 15 Bảng 1.4: Độ hòa tan butadien nước 0,1013 MPa độ hòa tan .16 Bảng 1.5: Các hỗn hợp đẳng phí hai thành phần butadien hydrocacbon 16 Bảng 1.6: Một số tính chất cao su polybutadien .17 Bảng 1.7: Sự ảnh hưởng xúc tác tới định hướng tỷ lệ đồng phân 18 Bảng 1.8: Tính chất loại cao su tương ứng 18 Bảng 3.1: Đơn chế tạo cao su nguyên liệu đầu 35 Bảng 3.2: Các thơng số q trình lưu hóa cao su tự nhiên nhiệt độ 150 OC 36 Bảng 3.3: Các thơng số q trình lưu hóa cao su butadien nhiệt độ 150 OC 37 Bảng 3.4: Tính chất lý cao su tự nhiên cao su butadien 38 Bảng 3.5: Đơn phối liệu chế tạo cao su blend .39 Bảng 3.6: Các thông số lưu hóa blend NR/BR nhiệt độ 150 oC 41 Bảng 3.7: Tính chất lý blend NR/BR tỷ lệ khác cấu tử 43 Bảng 3.8: Tính chất lý blend NR/BR lão hóa tỷ lệ khác 44 Bảng 3.9: Đơn phối liệu chế tạo cao su blend NR/BR tỷ lệ 70/30 để khảo sát 50 Bảng 3.10: Tính chất lý cao su blend NR/BR tỷ lệ 70/30 với thành phần 50 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cơng thức hóa học cao su tự nhiên Hình 1.2: Đồng phân cis-1,4-isopren 10 Hình 1.3: Phân tử 1,3-butadien 13 Hình 1.4: Các dạng cấu hình phân tử cao su butadien 14 Hình 2.1: Hình dạng mẫu đo độ bền kéo đứt 31 Hình 2.2: Hình dạng mẫu đo độ bền xé 32 Hình 3.1: Giản đồ lưu hóa cao su tự nhiên 36 Hình 3.2: Giản đồ lưu hóa cao su butadien 37 Hình 3.3: Đường cong ứng suất biến dạng cao su thành phần 39 Hình 3.4: Giản đồ lưu hóa blend NR/BR .40 Hình 3.5: Ảnh hưởng hàm lượng NR đến độ bền kéo blend NR/BR .41 Hình 3.6: Ảnh hưởng hàm lượng NR đến độ bền xé blend NR/BR .42 Hình 3.7: Ảnh hưởng hàm lượng NR đến độ mài mòn blend NR/BR 43 Hình 3.8: Đường cong ứng suất biến dạng cao su thành phần vào cao su blend 44 Hình 3.9: Ảnh hưởng hàm lượng NR đến độ mài mịn blend NR/BR .45 Hình 3.10: Giản đồ TGA cao su tự nhiên .47 Hình 3.11: Giản đồ TGA cao su butadien 48 Hình 3.12: Giản đồ TGA cao su blend NR/BR tỷ lệ 70/30 .49 SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm MỞ ĐẦU Như biết, vật liệu làm từ cao su đóng vai trị quan trọng, ứng dụng nhiều lĩnh vực sống Trong cao su tự nhiên (NR) chiếm 1/3 sản lượng cao su Thế Giới Cao su tổng hợp chiếm lượng lớn nay, có nhiều đặc tính tốt độ bền cao, độ chịu mài mòn lớn… Tuy nhiên, nước ta phải nhập hoàn toàn cao su tổng hợp với giá thành cao Trong đó, nước ta nước xuất lượng lớn cao su tự nhiên, để tận dụng tính chất lý cao su tự nhiên, đồng thời giảm giá thành sản phẩm, cần sử dụng cách hiệu loại cao su tự nhiên cao su tổng hợp Trong phát triển khoa học vật liệu ngày nay, bên cạnh việc sử dụng cao su tự nhiên truyền thống, cao su tổng hợp việc sử dụng blend loại cao su quan trọng ứng dụng phổ biến nhiều lĩnh vực Cao su blend có tính chất khắc phục hạn chế cho cao su thành phần blend cao su thiếu ngành sản xuất cao su Vì việc chế tạo blend cao su quan trọng, cần thiết sống Chúng ta tận dụng ưu điểm loại cao su mà không làm đặc trưng riêng Cao su butadien (BR) loại cao su tổng hợp, có tính chất lý tốt đặc biệt tính chịu mài mịn cao su butadien cao Tính chất ứng dụng triệt để cao su đế giày vải nhà máy giày Thụy Khê, giá thành nhập cao nên phía cơng ty giày Thụy Khê muốn đưa thêm lượng tối đa cao su tự nhiên, vừa tận dụng tính chất cao su tự nhiên, vừa mục đích giảm giá thành cho vật liệu Vì vậy, đồ án này, em xin trình bày vấn đề “Nghiên cứu chế tạo blend từ cao su tự nhiên cao su butadien ứng dụng chế tạo đế giày vải” để giúp hiểu rõ loại cao su blend chúng SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS.Nguyễn Thanh Liêm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cao su tự nhiên 1.1.1 Lịch sử phát triển Vào kỷ 16, người dân Nam Mỹ người phát sử dụng cao su tự nhiên Nam Mỹ nguồn cung cấp mủ cao su với số lượng hạn chế sử dụng nhiều kỷ 19 Trong năm 1900, Bang Tự Congo châu Phi nguồn cung cấp mủ cao su tự nhiên quan trọng Ở Ấn Độ, cao su tự nhiên chủ đồn điền người Anh trồng, nỗ lực thử nghiệm để phát triển cao su quy mô thương mại Ấn Độ bắt đầu sớm vào năm 1873 Vườn Bách thảo, Calcutta Đồn điền thương mại Heave Ấn Độ thành lập Thattekadu Kerala vào năm 1902 Việt Nam nước đứng thứ năm sản lượng cao su thiên nhiên thứ tư xuất cao su thiên nhiên, sau Thái Lan, Indonesia, Malaysia Năm 2012, diện tích cao su Việt Nam đạt 850.000 ha, chiếm khoảng 7% tổng diện tích cao su giới, xuất dự kiến đạt xấp xỉ triệu trở thành nước thứ tư giới xuất cao su thiên nhiên 1.1.2 Tính chất cao su tự nhiên 1.1.2.1 Cấu tạo hóa học Về mặt hóa học, cao su thiên nhiên polyisopren - polyme isopren Hình 1.1: Cơng thức hóa học cao su tự nhiên SVTH: Trần Thị Thúy - 20113585 10 ... cho vật liệu Vì vậy, đồ án này, em xin trình bày vấn đề ? ?Nghiên cứu chế tạo blend từ cao su tự nhiên cao su butadien ứng dụng chế tạo đế giày vải? ?? để giúp hiểu rõ loại cao su blend chúng SVTH: Trần... chế tạo blend cao su tư nhiên cao su butadien .26 1.5 Giới thiệu đế giày .26 1.5.1 Tác dụng đế giày 26 1.5.2 Phân loại đế giày .26 1.6 Tình hình nghiên cứu chế tạo. .. loại cao su tự nhiên cao su tổng hợp Trong phát triển khoa học vật liệu ngày nay, bên cạnh việc sử dụng cao su tự nhiên truyền thống, cao su tổng hợp việc sử dụng blend loại cao su quan trọng ứng