Với nhiều yêu cầu ngày càng cao và đa dạng của thị trường, polymer blends được kỳ vọng: ¾ Có giá trị kinh tế ¾ Kết hợp nhiều tính năng trong cùng một loại vật liệu vật liệu đa tính năng
TỔNG QUAN
Giới thiệu
Cấu trúc phân tử của cao su thiên nhiên là polyisopren (C5H8)n ở dạng Cis
– 1,4 (chiếm gần 100% trong dây phân tử cao su giống Hevea Brasiliensis)
Cấu trúc đều đặn này tạo cho cao su khả năng kết tinh khi bị kéo căng dẫn đến lực kéo đứt cao su sống cao ảnh hưởng tốt đến quá trình cán luyện cũng như tính năng của sản phẩm khi chưa có chất độn Cao su thiên nhiên không phân cực nên có thể hòa tan trong các dung môi cùng bản chất như dầu khoáng, toluen
Bảng 2.1: Tính chất vật lý cao su thiên nhiên
Khối lượng phân tử trung bình khối Mw 3.4×10 6 – 10.2×10 6
Cao su thiên nhiên là một vật liệu thô quan trọng trong sản xuất vỏ ruột xe
Một số sản phẩm cao su thiên nhiên trên thị trường: ắ Cao su tờ xụng khúi (RSS) ắ Cao su tờ xụng khụ ADS ắ Cao su Crep ắ Cao su định chuẩn SVR L, SVR SL
Cao su khối bao gồm SVR CV50, SVR CV60, SVR L, SVR 3L, SVR 5,
Hỗn hợp cao su cần lưu hóa để tạo mạng polymer không gian có cấu trúc nối ngang, bao gồm các nối monosulfur, disulfur hay polysulfur Cao su có thể lưu hóa bằng hệ thống lưu huỳnh do mỗi đơn vị C5H8 của dây phân tử có một nối đôi chưa bão hòa Tuy nhiên, điều này làm cao su dễ bị oxy và ozone tác động, dẫn đến tình trạng lão hóa, giảm tính chịu nhiệt Với cấu trúc phân tử chứa nhiều nối đôi, cao su có thể tham gia các phản ứng cộng, thế, hủy, đồng phân hóa, đồng trùng hợp và trùng hợp.
• Phản ứng cộng: Cộng hydrogen, cộng halogen (F2 , Cl2), tác dụng với Oxygen (O2 ,KMnO4 , H2O2 , O3 …)
• Phản ứng hủy: dưới tác dụng của nhiệt, tác dụng của O2
• Phản ứng đồng phân hóa: dưới tác dụng của nhiệt độ, của bazơ hữu cơ nhử aniline, pyridine hay piperidine …
• Phản ứng đồng hoàn hóa: dưới tác dụng của bột kẽm
Phản ứng ghép Maleic Anhydride (MA) lên NR là 1 dạng của phản ứng cộng chất thấp phân tử lên sườn NR và tạo nhánh (grafted polymer) Đây là phản ứng biến tính NR bằng 1 monomer có nhóm chức hoạt động (axit) tạo liên kết hoá học với nhóm chức có sẵn trên 1 polymer khác trong hỗn hợp của chúng, kết quả là mức độ tương hợp sẽ tăng (xem mục 2.1.4.3 - sự tương hợp của hỗn hợp polymer) Cơ chế của phản ứng đã được đề cập trong các tài liệu liên quan, ở đây nêu ra 2 cơ chế giải thích ( A – cơ chế gốc tự do; B – phản ứng Diels-Alder):
Tác động cơ học Cao su thiên nhiên
Tác động cơ học Cao su thiên nhiên
Trong các ứng dụng của cao su liên kết ngang thì vỏ xe là ứng dụng cao su khối phổ biến nhất, theo đó tạo ra một lượng lớn cao su phế thải là gánh nặng cho môi trường và các giải pháp xử lý ô nhiễm
Do đó yêu cầu cấp thiết phải phát triển phương pháp kỹ thuật khả thi và hiệu quả trong việc tái chế nguồn cao su phế thải khổng lồ này Giải pháp đặt ra là trộn hợp bột cao su lưu hóa với nhựa nhiệt dẻo để tạo thành cao su nhiệt dẻo TPEs, đem lại hiệu quả về mặt kinh tế và tính khả thi kỹ thuật
Polypropylen là một loại nhựa kết tinh nhiệt dẻo thuộc họ Polyolefin có cấu trúc điều hòa lập thể; là chất rắn tinh thể, các chỉ số cơ lý và độ bền cao ở nhiệt độ cao, là sản phẩm cứng, không độc, không mùi Đặc điểm là trong suốt (tùy loại) và bóng
Dựa vào tính điều hoà lập thể của polymer tạo thành có thể phân loại: ắ Atactic PP (at.PP):tỉ trọng 0,86 - 0,89 (đại diện cho sản phẩm của quỏ trình polymer hóa đặc trưng lập thể) ắ Isotactic PP (it.PP) tỉ trọng ~0,91; nhiệt độ chảy mềm ~170 o C Tính chất vật lí của PP được xác được bởi mức độ cấu trúc điều hoà lập thể (tương ứng với độ kết tinh) và khối lượng phân tử Khoảng nhiệt độ sử dụng của PP được giới hạn trên bởi điểm giới hạn tinh thể và giớí hạn dướí là nhiệt độ hóa thuỷ tinh Ở nhiệt độ 155 o C, PP còn ở thể rắn, nhưng đến gần nhiệt độ nóng chảy PP chuyển sang trạng thái mềm cao như cao su Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đến 120 o C, PP bắt đầu kết tinh Hiện tượng thủy tinh hóa thường liên quan đến pha vô định hình của polymer và xảy ra ở nhiệt độ Tg, khi nâng nhiệt độ trên Tg tại đây các đoạn mạch trở nên linh động, pha không kết dính của PP sẽ trở nên giòn và giống thủy tinh ở nhiệt độ dưới Tg, nhưng mềm và giống cao su ở nhiệt độ trên Tg
Tính chất cơ học của PP isotactic phần nhiều là do độ kết tinh của nó vì nhiệt độ nóng chảy tương đối cao mà pha tinh thể vẫn giữ được độ bền cơ học ở nhiệt độ khá cao Ở nhiệt độ thấp, tính hữu dụng của PP bị giới hạn bởi sự hóa giòn của nó ở nhiệt độ thủy tinh hóa Hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất của Polypropylen là khối lượng phân tử và cấu trúc điều hòa lập thể (tính lưu biến) và do đó khả năng gia công của PP phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng phân tử, ngược lại thì tính chất cơ học và đặc biệt là tính đàn hồi được quyết định bởi cấu trúc điều hòa lập thể Điểm giới hạn đàn hồi, độ bền đứt, độ giãn dài: các thông số này thường được xác định bởi đường cong ứng suất biến dạng Các thông số này thể hiện độ bền đàn hồi cực đại, giới hạn bền và mức độ mà vật liệu có thể bị kéo
Phản ứng hóa học của PP trước hết xảy ra trên nguyên tử H linh động gắn với Cacbon bậc ba của mắt xích propylene Điểm đáng chú ý là tính dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao của PP Người ta cải tiến các hợp chất thương mại bằng cách thêm chất chống oxy hóa Khi oxy hóa thì PP cắt đứt mạch để tạo sản phẩm có phân tử lượng thấp hơn Ta nhận được kết quả tương tự khi polymer chịu tác dụng của bức xạ năng lượng cao và khi bị gia nhiệt với peroxyt Nhánh CH3 làm tăng độ bền cơ, nhiệt độ nóng chảy và tính điều hòa trong cấu trúc Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ, ngay cả khi tiếp xúc lâu, mà chỉ trương trong các hydrocacbon thơm và clo hóa, nhưng ở nhiệt độ trên 80 o C thì PP bắt đầu tan trong hai loại trên Độ bền với dung môi tăng theo độ kết tinh của polymer Khi tiếp xúc lâu với các dung môi có cực, PP không bị ảnh hưởng
Gia công PP thành các vật phẩm bằng các phương pháp sau: đùn liên tục, đúc dưới áp suất, thổi, ép, tạo hình chân không và các phương pháp khác Việc nghiên cứu tính chất dòng chảy của PP cho thấy PP là chất lỏng phi Newton và độ nhớt biểu kiến giảm nhanh khi vận tốc trượt tăng Độ nhớt dòng chảy cũng nhạy hơn đối với nhiệt độ Chỉ số chảy (Melt Index): Là chỉ số lưu biến quan trọng nhất có liên quan với tính chất chảy nhớt và được dùng trong thực hành được gọi là chỉ số chảy
Cơ chế ghép Anhydride Maleic lên Polypropylen: ắ Cú khơi mào: t o ROOR → Rx + ROx + ROOx
ROx + –( CH2 – CH – CH2 – CH )n– → –( CH2 – CH – CH – CH )n– + ROH
– CH – CHx – CH – + → – CH – CH – CH –
(Anhydride Maleic) (PP-g-MA) ắ Khụng cú khơi mào:
∆ –( CH2 – CH – CH2 – CH )n– → –( CH2 – Cx – CH2 – CH )n–
~ CH – CH 2 – CHx – CH3 + CH2 = C – CH2 – CH ~ phản ứng
CH3 CH3 CH3 cắt mạch β
~ CH – CH 2 – CH – CH3 (PP-g-MA)
Bảng 2.2 Quan hệ giữa MI và khối luợng phân tử trung bình của PP.isotactic
2.1.3 Lý thuyết hỗn hợp Polymer [1][8][11][14]
Các trạng thái của hỗn hợp polymer: ắ Miscibility (tan lẫn): o Ở mức độ phân tử, sức căng liên diện ( IT ) bằng không (zero) o Đồng nhất (hỗn hợp trong suốt trong dung dịch) không có bề mặt phân chia pha, các tính chất giống nhau trong toàn bộ khối vật liệu (Tg, Tm, tỉ trọng …) ắ Compatibility (tương hợp) o Sức căng liên diện thấp o Hỗn hợp hơi mờ (không trong suốt) o Không cần dùng chất tương hợp ắ Incompatibility (khụng tương hợp) o Sức căng liên diện lớn o Hỗn hợp mờ đục, tách thành 2 pha riêng biệt o Cần dùng chất tương hợp Khi tương hợp được có thể đạt được tính chất vượt trội (cộng hưởng tăng cường)
Polymer thành phần chia thành 2 pha: ắ Pha nền ( matrix ) ắ Pha phõn tỏn ( dispersed ) Một số blends thương mại như: ắ PST/PPO (NORYL) ắ PC/PBT (XENOY) ắ TPO/ EPR ắ PVC/POLYESTER (HYTRELđ) ắ PC/ABS …
2.1.3.2 Nhiệt động học Để quá trình trộn xảy ra: ∆G mix < 0
Trạng thái ổn định khi:
Khi ∆G>0 tạo thành 2 pha, ∆G 0 ∆G chỉ còn phụ thuộc vào ∆H (đối với polymer thì nhiệt độ trộn thường không quá lớn, trên nhiệt độ chảy)
Theo lý thuyết của Flory – Huggins:
Với B là năng lượng tương tác giữa 2 polymer, B càng tiến gần 0 thì 2 polymer càng tương hợp ( compatible ) tốt và đạt đến tan lẫn ( miscible )
Biểu đồ pha biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ, thành phần và sự hình thành các pha dẫn đến các điểm tới hạn trên và dưới của giản đồ pha (UCST và LCST)
Hình 2.2 Bi ) điểm nhiệt độ ng lượng tự
Sự phối tr ) để ngăn chặn hiệ ng polymer không tươ n đến khi m làm a được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi Blends của các polymer t ểu đồ pha của hỗn hợp: (a) điểm nhiệt độ tới hạn trên (UCST); (b tới hạn dưới (LCST); (c) sự phụ thuộc thành phần pha vào nă do của hỗn hợp cho điểm nhiệt độ tới hạn trên và dưới
Các nghiên cứu khoa học liên quan
Các đề tài và công trình nghiên cứu có liên quan:
Tài liệu thao khảo [3] ắ Cú đề cập và đề nghị về quỏ trỡnh trộn núng chảy NR với MA ắ Sử dụng cao su thiờn nhiờn STR-5L và ADS ắ Chế tạo NR-g-MA trong mỏy trộn kớn (internal mixer) ở nhiệt độ 135 o C, thay đổi hàm lượng MA từ 3-12 phr ắ Sử dụng mỏy cỏn 2 trục với nhiệt độ 60 o C để trộn NR và NR-g- MA trong khoảng 5-10 phút ắ Kết quả đo độ nhớt và vận tốc trượt của blend cho thấy NR và
Có đề cập và đề nghị về quá trình trộn nóng chảy NR với MA;
A (nhóm phân cực) lên sườn NR (không phân tăng độ phân cực và kết dính (tương tác) với các chất kết tinh và do đó là tính chất cơ học
R-g-MA trong máy trộn kín brabender ở 135 o C trong c 60 v/p nh bằng phổ hồng ngoại ng hàm lượng MA ự tăng độ nhớt Mooney và độ nhớt trượt, cũng à Tphân hủy ắ Trộn hợp hỗn hợp blend MNR/PMMA, kết quả cho thấy chỳng tương hợp
NR-g-MA là tương hợp
Tài liệu tham khảo [4] ắ tác dụng của M cực) làm phân cực khác; tăng độ ắ Chuẩn bị N 10 phút, vận tố ắ Định tớ ắ Tăng hàm lượng MA phản ứng cho thấy tă ghép, cùng với s như tăng Tg v
Tài liệu tham khảo [19] ắ Phản ứng ghộp MA lờn NR được thực hiện trong dung dịch với n, nhiệt độ và nồng độ hất khơi mào
0 v/p trong 10 phút (thực hiện tác ả nghiên cứu trước) h-PP (phenolic modified polypropylene) được chuẩn bị ở trạng thái nóng chảy làm chất tương hợp ắ
Tài li ắ y trộn Haake kết hợp với mỏy đựn (mụi
Tài liệu v/p (NR và MA 3% đã được trộn trước trong máy chất khơi mào BPO Khảo sát thời gia
MA, nồng độ c ắ Định tớnh bằng phổ IR ắ Định lượng bằng phương phỏp chuẩn độ ắ Kết quả cho thấy hàm lượng MA tăng cho Tg cao hơn tham khảo [5] ắ MNR được chế tạo ở trạng thỏi núng chảy dựng mỏy trộn kớn brabender ở 145 o C vận tốc 6 động trượt cao của máy trộn lên NR), sử dụng hàm lượng 8phr MA (cố định từ các kết qu ắ PP-g-MA và P
Trộn hỗn hợp MNR/PP 60/40 sử dụng 2 chất tương hợp trên, cho thấy hàm lượng sử dụng tốt nhất là 200%), cho thấy đã cải thiện được tính đàn hồi của blends nhiệt dẻo Duy chỉ có biến dạng nén vẫn còn ở mức cao (54.38%) cho thấy khả năng hồi phục như cao su dư a hảo sát ở trên là 8%) Tuy nhiên, mẫu BV1 với độ biến dạng nén tốt nhất trong các mẫu cùng tỷ lệ trộn NR/PP 60/40 là 36.4% đã tiếp cận khá gần với mẫu có hàm lượng cao su nhiều hơn là B03 (80% cao su) với chỉ 33.39% - tiến hành so sánh với các tài liệu liên quan đã tiến hành trên thế giới (mức đạt tốt nhất là 25%) thì khả năng ứng dụng là hoàn toàn khả thi nếu cần độ bền cơ lý thấp hơn một chút nhưng cải thiện độ biến dạng nén thì ta có thể sử dụng mẫu BV1
Với các mẫu có tỷ lệ cao su cao là B02 và B03 cho thấy sự giảm của cường lực đứt, độ cứng và tăng độ dãn dài khi đứt cũng như độ biến dạng nén được cải thiện, và nhóm tỷ lệ này sẽ là mục tiêu khảo sát với các sản phẩm yêu cầu tính cao s
Với các mẫu không có hệ lưu hóa trong pha cao su thì rõ ràng khả năng cơ lý thấp hơn nhiều so với khi có sử dụng hệ lưu hóa, chứng tỏ sự lưu hóa và tạo nối ngang trong pha cao su đã có tác dụng liên kết mạnh trong khối vật liệu, cải thiện tính liên kết trong cùng pha và giữa các pha (độ dãn đứt tăng lên nhiều lần) Tuy nhiên việc sử dụng hệ tương hợp MNR và PP-g-MA chưa đem lại hiệu quả như mong muốn về tính năng cơ lý ở xu hướng đi xuống của các chỉ tiêu này, điều này cho thấy mối liên kết vật lý của các chất tương hợp chưa thể bù đắp cho sự tạo thành các hạt keo tụ có kích thước lớn do khối lượng phân tử cao của các nguyên liệ i ới áp lực và nhiệt độ như điều kiện đo không bằng được với cao su NR lưu hó (k u nhiều hơn như độ phục hồi sau biến dạng nén và độ dãn đứt u này gây ra, thể hiện qua độ nhớt Mooney và chỉ số chảy MFI cách biệt lớn vớ cao h ên liệu gốc khi chảy ở nhiệt độ trộn Bên cạnh đó là sự tương hợp khi phân tán và quá trình lưu hóa động ơn hẳn các thành phần nguy cản trở lẫn nhau giữa quá trình khi hình thành các hạt cao su lưu hóa Quá trình này có thể được quan sát và đánh giá với các phương pháp phân tích bổ trợ như kính hiển vi điện tử xuyên TEM để xem xét hình thái và các pha cấu thành trong hỗn hợp, tuy nhiên quá trình cần được tiến hành và chụp lại ở nhiều mức độ khác nhau, nhằm đánh giá quá trình và tìm ra cách giải thích phù hợp Đây là vấn đề phức tạp và sẽ được nghiên cứu ở một đề tài khác
Bảng 4.12 Bảng tổng kết và so sánh các giá trị cơ tính của mẫu đo
STT Tên mẫu Khảo sát Kết luận M max % đứt Shore
Hàm lượng chất tương hợp C = 0%
3.67 21.9 91 Không đo 18 B01.1 Compatibilizer 6.03 97.66 90 71.78 19 A07 Không tương hợp – có lưu hóa 3.88 65.27 87 81.16
Bảng 4.13 Bảng so sánh độ nhớt Mooney và chỉ số chảy MI của nguyên liệu
NR NR NR s MNR PP PP-g-MA
4.5.2 Đánh giá khả năng gia công theo phương pháp nhiệt dẻo và khả năng recycle ớ trình ép đầu th ươ o (gia nhiệ ép mẫu ội hẩm), mẫu còn có thể đư án qu áy cán 2 trục hở a cao su cho vật li ả năng gia công trê máy su (m cán ện kín) Sa o đạc các tính năng c úng tiến rec the ng ph trộ g chảy trong máy luyện kín, và é g – hiệt ạo ẩm tấ ản lại được tiếp tục đo các tính năng K như u:
V i quy mẫu ban eo ph ng pháp nhiệt dẻ t khuôn –
Để đạt được kết quả sản phẩm kỳ vọng, các nhà sản xuất có thể áp dụng phương pháp sản xuất nạc Phương pháp này tập trung sử dụng các sản phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ tiêu hóa khi đàn vật nuôi còn non, giúp vật nuôi tăng trưởng khỏe mạnh, đảm bảo năng suất và chất lượng sản phẩm.
Hình 4.44 So sánh các tính năng cơ lý của mẫu NR/PP 70/30 trước và sau recycle
Hình 4.45 So sánh các tính năng cơ lý của mẫu NR/PP 80/20 trước và sau recycle
Có thể nhận thấy sau recycle, nhìn chung tính năng cơ lý của các mẫu trộn đều giảm, nhưng mẫu 60/40 có xu hướng giảm ít hơn, trong khi các hệ cao su tăng đều giảm khá mạnh, có thể hiểu được nguyên nhân từ sự giảm cấp của cao su NR trong điều kiện trộn nhiệt độ cao, nên pha cao su càng chiếm nhiều thì tính chất cơ lý càng giảm mạnh Nhưng cũng nhận thấy một điều bất ngờ là độ biến dạng nén lại được cải thiện ở các mẫu hỗn hợp hàm lượng cao su càng nhiều (hệ 70/30 và 80/20), có thể giải thích theo tác giả là do các nguyên nhân sau:
Khi tiến hành trộn hợp NR/PP có pha lưu hóa thì pha cao su lưu hóa sau khi được phân tán vào trong pha nhựa thì hình thành sự lưu hóa, kết quả là độ nhớt của pha cao su tăng rõ rệt, và pha nhựa với độ nhớt thấp hơn sẽ bọc lấy pha cao su và trở thành pha nền, trong khi pha cao su lại trở thành pha phân tán với các hạt cao su kích thước cỡ micromet có các liên kết ngang Do pha nhựa trở thành pha nền nên tính chất nhiệt dẻo được thể hiện rõ nét qua tính chất tạo hình phải qua quá trình giải nhiệt, và khả năng recycle – trộn lại và tiếp tục tạo hình trở lại
Sau khi recycle, các cấu trúc hình thái ban đầu đã bị phá vỡ, tuy nhiên với hỗn hợp có pha nhựa chiếm lượng đủ lớn, cân bằng với pha cao su về thể tích (như hệ NR/PP 60/40) thì sau khi trộn recycle pha nhựa vẫn có khả năng bọc trở lại pha cao su và tái cấu trúc lại hình thái ban đầu vốn có nhưng không hoàn toàn do các liên kết ngang đã được hình thành trong pha cao su (tuy nhiên hàm lượng liên kết ngang này không quá lớn với việc sử dụng hệ lưu hóa hiệu quả - EV system – nên không ảnh hưởng đến khả năng recycle của hỗn hợp), thể hiện qua sự suy giảm tính năng cơ lý sau recycle Đối với hỗn hợp có pha cao su vượt trội hơn nhiều so với pha nhựa (NR/PP 70/30 và 80/20) thì sau khi trộn recycle, pha nhựa không đủ sức bọc hết pha cao su mà các hạt cao su với phần vượt trội về thể tích sẽ có xu hướng liên kết lại tạo thành khối vật liệu mang tính cao su lớn hơn (độ biến dạng nén giảm), và pha nhựa lúc này chỉ đóng vai trò là chất kết dính cho các hạt cao su, trong khi có khả năng một phần khác vẫn bọc được pha cao su (do độ nhớt thấp hơn khi trộn nóng chảy) nên hỗn hợp vẫn phần nào thể hiện được tính nhiệt dẻo
4.5.3 Đánh giá hàm lượng lưu hóa của pha cao su trong hỗn hợp
Bảng 4.14 Bảng tính hàm lượng gel trong pha cao su của hỗn hợp trộn
Tên mẫu M ban đầu hỗn hợp (gam)
M cao su ròng trong hỗn hợp
M hỗn hợp sau khi sấy (gam)
Thông qua việc đo hàm lượng gel trong pha cao su của hỗn hợp trộn, ta có thể gián tiếp đánh giá hàm lượng liên kết ngang trong pha cao su của hỗn hợp trộn, ta có bảng kết quả như trên Có thể nhận thấy hàm lượng gel của mẫu không có hệ lưu hóa là 0% l
4.5.4 Đánh giá tính chất cao su của sản phẩm tạo thành
Như đ nhất là khoả không có gì à hợp lý vì không có liên kết ngang nào được hình thành khi trộn NR và uần túy Tuy nhiên, khi có hệ lưu hóa thì hàm lượng gel hình thành và đạt giá trị lớn nhất ở tỷ lệ trộn hợp NR/PP 60/40, và giảm dần khi tăng hàm lượng cao su trong hỗn hợp trộn, điều này tương ứng với sự thua kém về tính năng cơ lý của hệ B02 và B03 so với B01 như phần trên đã khảo sát Hàm lượng gel giảm dần khi tăng hàm lượng pha cao su trong hỗn hợp có thể hiểu do sự tăng kích thước vùng pha cao su và sự cản trở của pha nhựa đến quá trình lưu hóa động pha cao su qua các giá trị độ biến dạng nén, khả năng gia công trên thiết bị gia , và đường cong cơ tính ứng suất - biến dạng ã phân tích ở trên, độ biến dạng nén của hỗn hợp trộn chỉ đạt mức tốt ng 33 – 36 % so với cao su thiên nhiên lưu hóa là < 10 % Điều này ngạc nhiên khi hỗn hợp trộn có sự tham gia của pha nhựa, và ít nhất nó cũng bung đ là có tồn tại của cao su đã ch cong cơ lý, ấy vùng biến dạng mềm cao khá lớn sau vùng đàn hồi ban đầu, tuy nhiên đường cong này không h 4.46 Đường cong lực(N) ài (mm) của cao su NR lưu ược 2/3 chiều cao so với khi dùng lực ép ban đầu, chứng tỏ tính đàn hồi trong hỗn hợp trộn Và khả năng cán mỏng qua máy cán 2 trục ứng tỏ phần nào tính cao su của hỗn hợp Cuối cùng, khi so sánh các đường ta nhận thấy: Đường cong cơ tính của cao su lưu hóa cho thấy tính chất cao su thể hiện rõ qua vùng đàn hồi lớn đặc trưng của cao su (biến dạng mềm cao) – khi ứng suất bé thì độ dãn dài là rất lớn Đường cong cơ tính của nhựa PP cho thấy khi vừa qua vùng đàn hồi là vùng biến dạng dẻo đến khi đứt Đường cong cơ tính của hỗn hợp NR/PP cho th dốc và có xu hướng đi lên nhiều hơn so với NR và cũng đứt khi đang ở vùng mềm cao mà không qua vùng biến dạng dẻo như nhựa
Hình 4.47 Đường cong Lực (N) – dãn dài (mm) của nhựa PP ường cong Lực (N) – dãn dài (mm) của hỗn hợp NR/PP 60/40 – đường màu đỏ
4.5.5 Đánh giá tính năng gia công của hỗn hợp
Hình 4.49 Đồ thị DTA của hỗn hợp trộn NR/PP 60/40 B01
Hình 4.50 Đồ thị DTA của hỗn hợp cao su lưu hóa theo đơn số 2
Hình 4.51 Đồ thị DTA của nhựa PP nguyên liệu ng xử củ Qua đường cong nhiệt cho biết ứ a vật liệu dưới tác động nhiệt, qua đó cho t ưng của nhựa nhiệt dẻo như đồ thị DSC của PP-g-MA ở phần đầu chương, điều đó cho thấy một vật liệu với tính năng kết hợp cao su và nhựa nhiệt dẻo đã được hình thành, giảm dần độ nhớt và không có điểm chảy đặc trưng như cao su và khả năng gia công với phương pháp nhiệt dẻo như nhựa
4.5.6 Khảo sát hình thái học qua ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM
Chế tạo mẫu chụp TEM:
1 Chuẩn bị tấm lưới đồng sạch 2 Phủ lớp Pd mỏng lên lưới 3 Phủ lớp Cacbon (phương pháp bốc bay) tránh làm cháy mẫu khi điện tử truyền qua ặ chuẩn bị xong đế mẫu
4 Làm lạnh mẫu cao su cần đo ặ đưa qua mỏy cắt hiển vi, dao kim cương ặ cắt mẫu cú chiều dày 70 nm ặ dỏt mẫu lờn tấm đế mẫu
5 Tiến hấy blends tạo thành đã mất hẳn điểm Tmelt đặc tr hành đo mẫu trên máy TEM
Hình 4.52 Hình chụp TEM mẫu A01 và B01
Quan sát hình ảnh (A01) và (B01) dưới đây, cho thấy sự khác biệt giữa mẫu hỗn hợp NR/PP không lưu hóa và hỗn hợp đã lưu hóa ở cùng độ phóng đại.
Hỡnh trờn là ảnh phúng to của mẫu A01 (thước canh 2 àm) Cú thể thấy cỏc hạt mẫu A01 có kích thước lớn hơn so với các hạt mẫu B01, sự lưu hóa động xảy ra trong quá trình trộn tạo nên các hạt cao su kích thước khác nhau, tùy thuộc vào phản ứng lưu hóa và sự phát triển kích thước hạt Trong khi mẫu không có hệ lưu hóa thì sự phân tán là không đáng kể, các hạt vẫn còn kích thước lớn khi trộn lẫn vào nhau
Việc cải thiện được sức căng liên diện giữa các pha và qua đó giảm kích thước hạt giúp phân tán sâu hơn, pha cao su cũng được tạo mạng liên kết ngang đã tăng cường các tính chất cơ lý cho blends TPVs NR/PP.
