nrnbr blends những vấn đề cơ bản và giải pháp

NR/NBR Blends – Những vấn đề cơ bản và giải pháp

Tổng quan

Giải pháp04

Kết luận05

MỤC LỤC

NR/NBR 34 Blends

1.2 Cao su Nitril butadien (NBR)

- Là sản phẩm đồng trùng hợp giữa butadien và acrylonitril bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương:

H CH CH2 H2C CHCNH3CC

HC CH2

H2C HC

1,4 butadienacrylonitril1,2 butadien

- Hàm lượng nhóm nitril tăng thì các tính chất như độ bền, độ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu lão hóa nhiệt, chịu tác động của hydrocacbon no tăng lên.

1.3 Blend của NR và NBR

NR/NBR Blends

Chịu lục tốt

Chống trương nở do dầu

7

Những vấn đề thực tế:

Tương hợp rất kém

NBR có độ phân cực cao hơn so với NR  giảm liên

kết vật lý, giảm khả năng khâu mạch tại vùng tiếp

xúc pha

Sự chênh lệch độ nhớt

NBR cứng hơn NR  ảnh hưởng đến kích thước pha phân tán  ảnh hưởng đến

độ bền

Các chất lưu hóa có độ hòa tan khác nhau trong hai cao su

Mật độ mạng lưu hóa không đều trong hai pha

 điều chỉnh hệ xúc tiến

NR/NBR 41 Blends

022.1 Hệ thống xử lý2.2 Hình thái pha2.3 Độ bền bề mặt

2.4 Lưu hóa ở nhiệt độ cao

9

Mục đích: Làm đồng đều sự phân bố của các liên kết ngang trong 2 pha của hỗn hợp.

2.1 Hệ thống xử lý

Hệ xúc tiến

Chất xúc tiến: CBS, MBS, TBBS,

Cùng họ xúc tiến nhưng hiệu quả khác nhau.

Tỷ lệ chất xúc tiến:lưu huỳnh là 1:1, được chọn ở mức 1,3 phr

Xúc tiến thứ cấp: TMTM, DPG, TBTD, MBTS, ODIP; hàm lượng 0,1 phr

Hình 2.1 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp NR:NBR41 50:50 ở 150 ℃ (xúc tiến CBS) (xúc tiến CBS)

11

Hình 2.2 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp NR:NBR41 50:50 ở 150 ℃ (xúc tiến CBS) (xúc tiến MBS)

Hình 2.3 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp NR:NBR41 50:50 ở 150 ℃ (xúc tiến CBS) (xúc tiến TBBS)

13

Ảnh hưởng của hệ xúc tiến

TBBS tạo ra sự phân bố đồng đều các liên kết ngang giữa hai pha

cao su.MBS phân bố liên kết

ngang khá đồng đều, nhưng so với mật độ liên kết ngang tổng thể

thì thấp hơn đáng kể Họ xúc tiến giống nhau

vẫn có thể tạo ra phân bố liên kết ngang khác

nhau

03

Hình 2.4 Sự phụ thuộc của độ bền kéo vào tỷ lệ mật độ liên kết ngang đối với hỗn hợp cao su NR:NBR41 50:50 ở

2.3 Độ bền bề mặt

- Liên kết ngang giữa hai pha chỉ có thể xảy ra trong pha xen kẽ

hỗn hợp  khả năng không đủ liên kết giữa các pha  thất bại sớm trong việc tạo ra sản phẩm.

ĐỘ BÁM DÍNH BỀ MẶT

Nghiên cứu trực quan hóa mạng

Phép đo độ trương nở khác

nhau

2.3 Độ bền bề mặt

- Cấu trúc lưới bao gồm các sợi cao su trong mạng lưới polystyrene và kích thước trung bình của các ô lưới tương quan với trọng lượng

phân tử giữa các liên kết ngang, Mc.

- Mẫu có độ bền kéo thấp và sự phân bố không đều các liên kết ngang có lợi cho thành phần NBR, cho thấy sự phân tách rộng trên bề mặt  ít liên kết ngang giữa hai pha cao su.

Ảnh vi mô TEM của hỗn hợp lưu hóa cao su 50:50 CSTN:NBR 41 được chuẩn bị cho “trực quan

* Trực quan hóa mạng lưới:

* Trực quan hóa mạng lưới:

2.3 Độ bền bề mặt

* Phép đo độ trương nở khác nhau:

- Hỗn hợp CSTN/NBR tỷ lệ: 75:25, 65:35, 35:65 và 25:75 Hỗn hợp giàu CSTN trương nở trong iso-octan; hỗn hợp giàu NBR trương nở trong axeton.

- Vro: độ trương nở của cao su không có thành phần không trương nở.

Vr: độ trương nở thực tế của hỗn hợp cao su.

 Vro /Vr < 1: Trương nở hạn chế do có các liên kết chống lại ứng suất gây ra sự trương nở

 Vro /Vr > 1: Trương nở lớn hơn do các ứng suất ảnh hưởng lên bề mặt, dung môi lấp đầy giữa những khoảng trống của pha cao su

Hình 2.5 Sự phụ thuộc của độ bền kéo của hỗn hợp cao su CSTN/NBR41 lưu hóa vào hệ số hạn chế trương nở.

 Giàu CSTN: độ bãm dính bề mặt tốt,

độ bền kéo tốt.

21

Hình 2.6 Sự phụ thuộc của mật độ liên kết ngang trong các pha CSTN và NBR41 của cao su hỗn hợp lưu hóa (S/TBBS) trong hàm lượng NBR41.

Tăng lượng lưu huỳnh  tăng mật độ liên kết ngang từng pha và cải thiện cường độ bề mặt → tăng độ bền kéo đáng kể.

- Nghiên cứu trực quan hóa mạng lưới

- Kết quả các phép đo độ trương nở khác nhau

Không có sự phân bố sai lệch đáng kể các liên kết ngang

giữa hai cao su

Mật độ liên kết ngang tổng thể đủ lớn

Độ bền bề mặt phù hợp

2.4 Lưu hóa ở nhiệt độ cao

Hình 2.8 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp NR:NBR41 50:50 ở 150 ℃ (xúc tiến CBS)

Hình 2.7 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn

Nhận xét:

- Hỗn hợp cao su được xử lý ở nhiệt độ 180C có mật độ liên kết ngang tổng thể thấp hơn nhiều so với hỗn hợp cao su được xử lý ở 150C.

- Xu hướng chung là phân bố liên kết ngang có lợi cho pha NBR  sự phụ thuộc của độ bền kéo vào tỷ lệ mật độ liên kết ngang là không rõ rang.

Nguyên do:

Do sự phân chia của các chất có trong đơn đặc biệt là lưu huỳnh và (các) chất xúc tiến.

25

NR/NBR 34 Blends

03

Hình 3.1 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp 50:50 CSTN:NBR34 được xử lý ở 150 oC

27

Hình 3.2 Sự phân bố mật độ liên kết ngang trong hỗn hợp 50:50 CSTN:NBR34 được xử lý ở 150 oC

- Quan hệ giữa độ bền kéo và tỷ lệ mật độ liên kết ngang là không rõ ràng.

- Độ hòa tan thấp hơn của NBR34

- Không có chất xúc tiến nào phân chia theo hướng có lợi cho NR để bù lại ảnh hưởng của sự phân chia S theo hướng có lợi cho NBR

GIẢI PHÁP

04

Điều chỉnh hệ

xúc tiến

Điều chỉnh tỷ

lệ NR/NBRSử dụng

chất trợ tương

- Hệ lưu hóa bán hiệu quả S/TBBS- Trợ xúc tiến: TBTD hoặc MDTS

- Tỷ lệ NR/NBR > 90/10 thì các tính chất cơ học của blend khá gần với NR, trong khi độ trương trong xăng dầu có sự giảm rõ rệt.

- Sử dụng CR: tang tương tác giữa hai cao su; giảm sự chênh lệch phân bố liên kết ngang- Chất trợ tương hợp trên cơ sở CSTN biến tính

(CSTN ghép MMA)

KẾT LUẬN

- Độ bền bề mặt thích hợp đạt được trong hỗn hợp 50:50 NR:NBR41 được lưu hóa ở 1500C, với điều kiện là không có sự phân bố sai lệch đáng kể của các liên kết ngang giữa hai pha cao su và mật độ liên kết ngang tổng thể đủ cao.

- Ở 1800C, mật độ liên kết ngang tổng thể thấp hơn được tạo ra, đáng chú ý nhất là trong pha CSTN, so với hỗn hợp được xử lý ở 1500C, điều này có thể được khắc phục bằng cách tăng mức độ xử lý.

- Hỗn hợp 50:50 NR/NBR34 không tạo ra sự phân bố đồng đều liên kết ngang giữa các pha, nhưng độ bền kéo đủ để lưu hóa bằng S/CBS/TBTD hoặc hệ thống xử lý S/CBS/TETD bán hiệu quả.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bùi Chương, Đặng Việt Hưng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Công nghệ và kỹ thuật

Vật liệu cao su, quyển 1: Công nghệ cao su, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội,

[2] Bùi Chương, Đặng Việt Hưng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Công nghệ và kỹ thuật

Vật liệu cao su, quyển 2: Kỹ thuật vật liệu cao su, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà

Nội, 2021.

[3] KP Jones Chapman, Hall, Blends of natural rubber Novel techniques for

blending with speciality polymers (pp 53-67), London, 1998.

01