Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nano compozit trên cơ sở blend của cao su thiên nhiên với cao su nitril butadien và một số phụ gia nano

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HỒ THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CAO SU NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ BLEND CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI CAO SU NITRIL BUTADIEN VÀ MỘT SỐ PHỤ GIA NANO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HỒ THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CAO SU NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ BLEND CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI CAO SU NITRIL BUTADIEN VÀ MỘT SỐ PHỤ GIA NANO Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG Hà Nội - 2015 ii LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu hoàn thành luận văn này, nhận nhiều giúp đỡ quý báu thầy cô giáo, nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực đồng nghiệp bạn bè Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Quang Kháng tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa Học, Phòng Quản lý Tổng hợp, anh chị em phòng Công nghệ Vật liệu Môi trường – Viện Hóa Học đồng nghiệp Viện tạo điều kiện thuận lợi giúp thực luận văn hoàn thành thủ tục cần thiết Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng Tác giả Luận văn Hồ Thị Oanh iii năm 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .ix MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu vật liệu polyme nanocompozit cao su nanocompozit 1.1.1 Phân loại đặc điểm vật liệu cao su nanocompozit 1.1.2 Ưu điểm vật liệu cao su nanocompozit .5 1.1.3 Phương pháp chế tạo 1.2 Các phụ gia nano .7 1.2.1 Ống nano carbon 1.2.2 Nanosilica 11 1.3 Cao su thiên nhiên cao su nitril butadien 15 1.3.1 Cao su thiên nhiên 15 1.3.2 Cao su nitril butadien 19 1.4 Một số loại vật liệu polyme nanocompozit điển hình 21 1.4.1 Vật liệu polyme ống carbon nanocompozit 21 1.4.2 Vật liệu polyme silica nanocompozit 24 1.5 Tình hình nghiên cứu vật liệu polyme nanocompozit 27 Chương - MỤC TIÊU, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 32 2.2 Thiết bị hoá chất sử dụng nghiên cứu 32 2.2.1 Thiết bị 32 2.2.2 Hoá chất, vật liệu 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 2.3.1 Biến tính phụ gia nano 33 2.3.1.1 Phối trộn nanosilica với Si69 33 2.3.1.2 Biến tính CNT polyvinylchloride (PVC) 33 2.3.2 Chế tạo mẫu cao su nanocompozit 33 iv 2.4 Phương pháp xác định số tính chất học vật liệu 34 2.4.1 Phương pháp xác định độ bền kéo đứt 34 2.4.2 Phương pháp xác định độ dãn dài đứt 35 2.4.3 Phương pháp xác định độ dãn dài dư 35 2.4.4 Phương pháp xác định độ cứng vật liệu 36 2.4.5 Phương pháp xác định độ mài mòn 36 2.5 Nghiên cứu khả bền dầu mỡ, dung môi vật liệu 36 2.6 Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ 37 2.7 Nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng 37 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệu cao su nanocompozit sở blend CSTN/NBR nanosilica .38 3.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng nanosilica tới tính chất học vật liệu 38 3.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng Si69 tới tính chất học vật liệu 40 3.1.3 Cấu trúc hình thái vật liệu 43 3.1.4 Nghiên cứu khả bền nhiệt vật liệu 45 3.1.5 Nghiên cứu khả bền dầu mỡ vật liệu 48 3.2 Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệu cao su nanocompozit sở blend CSTN/NBR ống nano carbon 48 3.2.1 Biến tính CNT polyvinylchloride 49 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng CNT biến tính chưa biến tính đến tính học vật liệu 53 3.2.3 Cấu trúc hình thái vật liệu 56 3.2.4 Nghiên cứu khả bền nhiệt vật liệu 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .69 v vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mối quan hệ kích thước hạt bề mặt riêng Bảng 1.2: Thành phần hoá học cao su thiên nhiên 17 Bảng 2.1: Thành phần mẫu vật liệu cao su nanocompozit 33 Bảng 3.1: Kết phân tích TGA số mẫu vật liệu sở cao su blend CSTN/NBR .47 Bảng 3.2: Kết phân tích nhiệt trọng lượng CNT CNT-g-PVC 51 Bảng 3.3 : Kết phân tích TGA mẫu vật liệu cao su blend 60 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Nguyên lý chung để chế tạo vật liệu polyme nanocompozit Hình 1.2: Cơ chế cuộn hình thành CNT từ graphen .7 Hình 1.3: Hình mô ống nano carbon đơn tường đa tường Hình 1.4: Các ứnng dụng ống carbon nano 10 Hình 1.5: Sự biến đổi dạng tinh thể silic dioxit 11 Hình 1.6: Công thức cấu tạo cao su thiên nhiên 17 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý chế tạo CNT polyme nanocompozit theo phương pháp trộn hợp dung môi .22 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý trình chế tạo polyme CNT nanocompozit theo phương pháp trùng hợp in-situ 23 Hình 2.2: Mẫu vật liệu đo tính chất kéo vật liệu 35 Hình 3.1: Ảnh hưởng hàm lượng nanosilica tới độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt vật liệu 38 Hình 3.2: Ảnh hưởng hàm lượng nanosilica tới độ cứng độ dãn dư vật liệu 39 Hình 3.3: Hình 3.4: Ảnh hưởng hàm lượng nanosilica tới độ mài mòn vật liệu 39 Ảnh hưởng hàm lượng Si69 tới độ bền kéo đứt độ dãn dài đứt vật liệu 40 Hình 3.5: Ảnh hưởng hàm lượng Si69 tới độ cứng độ dãn dư vật liệu .41 Hình 3.6: Ảnh hưởng hàm lượng Si69 tới độ mài mòn vật liệu .41 Hình 3.7: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu blen CSTN/NBR với hàm lượng 3% nanosilica 43 Hình 3.8: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu blend CSTN/NBR với hàm lượng 7% nanosilica 43 Hình 3.9: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu blend CSTN/NBR với hàm lượng 10% nanosilica 44 viii Hình 3.10: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu blend CSTN/NBR với hàm lượng 7% nanosilica biến tính 5% Si69 44 Hình 3.11: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su blend CSTN/NBR 45 Hình 3.12: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su CSTN/NBR/7% nanosilica 46 Hình 3.13: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su CSTN/NBR/7% nanosilica bt 5% Si69 46 Hình 3.14: Độ trương mẫu vật liệu sở CSTN/NBR hỗn hợp dung môi toluen isooctan 48 Hình 3.15: Sơ đồ phản ứng ghép PVC lên bề mặt CNT 49 Hình 3.16: Sự phân tán CNT (a) CNT-g-PVC (b) THF 50 Hình 3.17: Giản đồ TGA CNT 50 Hình 3.18: Giản đồ TGA CNT-PVC 51 Hình 3.19: Ảnh TEM CNT .52 Hình 3.20: Ảnh TEM CNT-g-PVC 52 Hình 3.21: Ảnh hưởng hàm lượng chất gia cường tới độ bền kéo đứt vật liệu 53 Hình 3.22: Ảnh hưởng hàm lượng chất gia cường tới độ dãn dài đứt vật liệu 54 Hình 3.23: Ảnh hưởng hàm lượng chất gia cường tới độ cứng vật liệu 54 Hình 3.24: Ảnh hưởng hàm lượng chất gia cường tới độ mài mòn vật liệu .55 Hình 3.25: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/3%CNT .56 Hình 3.26: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/4%CNT .57 Hình 3.27: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/6%CNT .57 Hình 3.28: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 58 Hình 3.29: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR .58 Hình 3.30: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR/4%CNT 59 Hình 3.31: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 59 ix BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNT Ống nano carbon CSTN Cao su thiên nhiên DMF Dimetylfomamid FESEM Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier IR Phổ hồng ngoại MWCNT Ống nano carbon đa tường NBR Cao su nitril butadien SVR Cao su định chuẩn Việt Nam SWCNT Ống nano carbon đơn tường TESPT (hay Si69) Bis-3-(trietoxysilylpropyl)tetrasulphit TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua TGA Phân tích nhiệt trọng lượng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UV-vis Phổ tử ngoại khả kiến x Hình 3.24: Ảnh hưởng hàm lượng chất gia cường tới độ mài mòn vật liệu Nhận thấy rằng, cần lượng nhỏ CNT (chưa biến tính biến tính) làm tăng đáng kể tính chất học blend CSTN/NBR Khi hàm lượng CNT CNT-g-PVC tăng lên, tính chất học (độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt) vật liệu tăng lên đạt giá trị lớn với hàm lượng CNT 4% CNT-g-PVC 3% Điều giải thích hàm lượng này, số lượng phần tử CNT CNT-g-PVC đạt mức tối ưu để gia cường cho vật liệu, chúng xếp theo trật tự định sợi tạo liên kết bề mặt tốt với phân tử cao su Khi hàm lượng CNT vượt 4% CNT-g-PVC 3% ống carbon nano xếp theo nhiều hướng khác tạo thành ống dài dẫn đến móc nối ống làm cho phân tán trở nên khó khăn dẫn đến kết tụ [8] làm giảm tính chất học vật liệu Riêng độ cứng vật liệu tăng dần với tăng hàm lượng CNT Riêng CNT-g-PVC cải thiện tính chất học vật liệu rõ ràng so với CNT không biến tính Điều giải thích PVC tương hợp tốt với NBR [7] nên có mặt đoạn mạch PVC bề mặt giúp cho CNT-g-PVC tương tác với cao su tốt Chính vậy, tính chất học vật liệu cải thiện tốt 55 3.2.3 Cấu trúc hình thái vật liệu Cấu trúc hình thái vật liệu nghiên cứu phương pháp kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM) Các hình ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu vật liệu CSTN/NBR/CNT CSTN/NBR/CNT-g-PVC Từ ảnh FESEM cho thấy, mẫu CSTN/NBR/CNT (hình 3.25, hình 3.26, hình 3.27) ống nano carbon phân tán chưa thật đồng cao su khả tương tác chúng với cao su chưa thật tốt Trong mẫu CSTN/NBR/CNT-g-PVC (hình 3.28), ống carbon nano biến tính phân tán đồng chúng tương tác, bám dính tốt với cao su Chính vậy, tính chất học khả bền nhiệt mẫu CSTN/NBR chứa CNT-g-PVC cao so với mẫu chứa CNT Mặt khác ảnh FESEM cho thấy, đường kính ống CNT biến tính PVC lớn CNT không biến tính Điều khẳng định, PVC ghép lên bề mặt ống nano carbon Hình 3.25: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/3%CNT 56 Hình 3.26: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/4%CNT Hình 3.27: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/6%CNT 57 Hình 3.28: Ảnh FESEM mẫu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 3.2.4 Nghiên cứu khả bền nhiệt vật liệu Khả bền nhiệt vật liệu đánh giá phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Kết phân tích TGA số mẫu vật liệu cao su CSTN/NBR, CSTN/NBR/CNT CSTN/NBR/CNT-g-PVC trình bày hình bảng sau Hình 3.29: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR 58 Hình 3.30: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR/4%CNT Hình 3.31: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 59 Bảng 3.3 : Kết phân tích TGA mẫu vật liệu cao su blend Nhiệt độ bắt đầu phân hủy (oC) 317 Nhiệt độ phân hủy mạnh (oC) 373,5 Tổn hao khối lượng đến 600oC (%) 93,9 CSTN/NBR/4%CNT 328 374,5 91,2 CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 331 374,8 93,9 Mẫu vật liệu CSTN/NBR Nhận thấy rằng, khả bền nhiệt vật liệu CSTN/NBR chứa CNT (chưa biến tính biến tính) tăng lên so với mẫu CNT Điều giải thích, CNT có độ bền nhiệt cao, đưa vào cao su che chắn tác động nhiệt phần tử cao su, làm tăng khả ổn định nhiệt cho vật liệu Trong hai mẫu vật liệu chứa CNT mẫu chứa CNT-g-PVC có nhiệt độ bắt đầu phân hủy phân hủy mạnh cao so với mẫu chứa CNT Điều chứng tỏ CNT biến tính tương tác với cao su tốt CNT chưa biến tính Do vậy, cấu trúc vật liệu chặt chẽ hơn, dẫn đến nhiệt độ bắt đầu phân hủy nhiệt độ phân hủy mạnh cao so với mẫu blend chứa CNT chưa biến tính 60 KẾT LUẬN Bằng phương pháp trộn kín trạng thái nóng chảy tạo hệ vật liệu cao su nanocompozit sở blend CSTN/NBR với hạt nanosilica phân tán đồng cao su kích thước đa phần 100 nm Cũng phương pháp phân tán CNT-g-PVC đồng cao su kể Tuy nhiên, CNT không biến tính phân tán chúng không đồng Chính vậy, tính lý, kỹ thuật hệ vật liệu sở CSTN/NBR gia cường CNT chưa tăng cách thuyết phục kỳ vọng Từ kết nghiên cứu gia cường cho blend CSTN/NBR nanosilica cho thấy: Hàm lượng nanosilica tối ưu để gia cường cho cao su blend CSTN/NBR 7% Ở hàm lượng này, tính chất học vật liệu đạt giá trị cao (độ bền kéo đứt tăng khoảng 25%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 12,5°C) Khi có thêm 5% tác nhân ghép nối silan Si69 (so với nanosilica hay 0,6% so với cao su), nanosilica phân tán đồng cao su với kích thước hạt nhỏ (dưới 60 nm) Chính vậy, tính chất học, khả bền nhiệt bền dầu mỡ vật liệu cao su CSTN/NBR/7nSiO2 nanocompozit cải thiện đáng kể (độ bền kéo đứt tăng thêm 11%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng thêm 4°C) Trên sở kết nghiên cứu gia cường cho blend CSTN/NBR CNT cho thấy, tính chất học vật liệu CSTN/NBR đạt giá trị lớn với hàm lượng CNT 4% Ở hàm lượng này, độ bền kéo đứt vật liệu tăng 39%, độ bền mài mòn tăng y%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 11oC, Trong hệ CSTN/NBR/CNT-g-PVC giá trị lớn đạt hàm lượng CNT-g-PVC 3% Tại hàm lượng này, độ bền kéo đứt vật liệu tăng 49%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 14oC, Tuy nhiên, từ kết nghiên cứu cấu trúc hình thái rằng, phương pháp trộn hợp trạng thái nóng chảy, CNT phân tán chưa thật đồng cao su blend CSTN/NBR tính chất lý kỹ thuật hệ vật liệu chưa đạt kỳ vọng 61 Vật liệu CSTN/NBR/nanosilica CSTN/NBR/CNT-g-PVC có tính lý, độ bền nhiệt khả bền dầu mỡ vượt trội so với vật liệu cao su blend sở CSTN/NBR vậy, có khả ứng dụng lĩnh vực kỹ thuật cao mà đặc biệt dùng chế tạo vật liệu cao su bền dầu mỡ bền nhiệt 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt La Văn Bình (2002), Khoa học công nghệ vật liệu, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội Bùi Chương, Đặng Việt Hưng, Phạm Thương Giang (2007), “Sử dụng silica biến tính (3 – trietoxysilylpropyl) tetrasunfit (TESPT) làm chất độn gia cường cho hỗn hợp cao su tự nhiên – Butadien”, Tạp chí hóa học, T.45, N4, tr.67-71 Nguyễn Thùy Dương, Nguyễn Anh Sơn, Trịnh Anh Trúc, Tô Thị Xuân Hằng (2015), “Ứng dụng nanosilica biến tính phenyl trietoxysilan làm chất phụ gia cho lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn”, Tạp chí hóa học, 53(1), tr.95 – 100 Nguyễn Đình Hoàng (2011), Nghiên cứu cấu trúc ống nano carbon tác động loại xạ lượng cao định hướng ứng dụng môi trường vũ trụ, Luận văn Thạc sĩ trường ĐH Công nghệ - ĐHQGHN Đặng Việt Hưng (2010), Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit sở cao su thiên nhiên chất độn nano, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội Đỗ Quang Kháng (2012), Cao su-Cao su blend ứng dụng, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội Đỗ Quang Kháng (2013), Vật liệu polyme - vật liệu polyme tính cao, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội Đỗ Quang Kháng, Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Văn Khôi (1995), “Vật liệu tổ hợp polyme - ưu điểm ứng dụng”, Tạp chí hoạt động khoa học, 10, tr.37 - 41 Phan Ngọc Minh (2010), Tổng hợp, nghiên cứu tính chất ứng dụng vật liệu ống bon nano đơn tường, đa tường, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ hợp tác quốc tế khoa học công nghệ Việt nam- Cộng hòa Pháp 10 Nguyễn Đức Nghĩa (2009), Polyme chức vật liệu lai cấu trúc nano, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội, tr 111- 138 11 Nguyễn Thị Thái (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng chất độn gia cường 63 carbon (carbon nanotube, carbon black) lên tính chất cấu trúc vật liệu polyme hỗn hợp sở CSTN, SBR, BR, EPDM polypropylen, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội 12 Nguyễn Thị Thái, Nguyễn Quang(2010), “Nghiên cứu khảo sát tính chất vật liệu polyme tổ hợp sở cao su thiên nhiên polypropylen, cao su styren butadien gia cường carbon nanotube tác dụng điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam”, Tạp chí Hóa học, 48 (4A), tr 429-433 13 Nguyễn Thị Thái, Nguyễn Quang, Trần Văn Sung (2009), “Nghiên cứu hiệu ứng gia cường carbon nano tube vật liệu polyme tổ hợp sở cao su thiên nhiên/styren butadien cao su thiên nhiên/polypropylene”, Tạp chí Hóa học, 47 (1), tr 54-60 14 Lê Văn Thụ (2011), Chế tạo, nghiên cứu tính chất khả chống đạn vật liệu tổ hợp sợi carbon, ống carbon nano với sợi tổng hợp, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội 15 Nguyễn Hữu Trí (2003), Khoa học kỹ thuật công nghệ cao su thiên nhiên, Nhà xuất trẻ, Hà Nội 16 Ngô Phú Trù (2003), Kỹ thuật chế biến gia công cao su, NXB Đại Học Bách Khoa, Hà Nội 17 Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thị Ngọc Lân (2005), “Nghiên cứu tính chất blen sở polyvinylclorua, cao su butadien acrylonitryl cao su tự nhiên”, Tạp chí Hóa học, 3(1), tr 42 - 45 Tiếng Anh 18 A Das,, K.W Sto ¨ckelhuber, R Jurk, M Saphiannikova, J Fritzsche, H Lorenz,M Klu¨ppel, G Heinrich (2008), “Modified and unmodified multiwalled carbon nanotubes in high performance solution-styrene-butadiene and butadiene rubber blends”, Polymer, 49, pp 5276-5283 19 Andrew Ciesielski (1999), An Introduction to Rubber Technology, Rapra Technology Limited, United Kingdom 64 20 Asish Pal, Bhupender S Chhikara, A Govindaraj, Santanu Bhattacharyaa and C.N.R Rao (2008), “Synthesis and Properties of Novel Nanocomposites made of Single-Walled Carbon Nanotubes and Low Molecular Mass Organogels and their Thermo-responsive Behavior Triggered by Near IR Radiation”, The Royal Society of Chemistry, 18, pp 2593-2600 21 ASTM D1566-98 (1998): Standard Terminology Relating to Rubber 22 A M Shanmugharaj, J H Bae, K Y Lee, W H Noh, S H Lee, and S H Ryu (2007), “Physical and chemical characteristics of multiwalled carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of natural rubber composites”, Compos Sci Technol, 67, pp 1813-1822 23 Hai Hong Le, Meenali Parsekar, Sybill Ilisch, Sven Henning, Amit Das, Klaus-Werner Stockelhuber, Mario Beiner, Chi Anh Ho, Rameshwar Adhikari, Sven Wiener, Gert Heinrich, Hans-Joachim Radusch (2014), “Effect of Non-Rubber Components of NR on the Carbon Nanotube (CNT) Localization in SBR/NR Blends”, Macromol Mater Eng, 299, pp 569-582 24 H Tahermansouri, “Functionalization of D Chobfrosh Carboxylated khoei, Multi-wall M Meskinfam(2010), Nanotubes with 1,2- phenylenediamine”, Int.J.Nano.Dim , 1(2), pp 153-158 25 Hamid Reza Lotfi Zadeh Zhad, Forouzan Aboufazeli, Vahid Amani, Ezzatollah Najafi, and Omid Sadeghi (2013), “Modification of Multiwalled Carbon Nanotubes by Dipyridile Amine for Potentiometric Determination of Lead(II) Ions in Environmental Samples”, Journal of Chemistry, 2, pp 109119 26 Islam MF, Rojas E, Bergey DM, Johnson AT, Yodh AG (2003), “High weight fraction surfactant solubilization of single-wall carbon nanotubes in water” Nano Lett., (2), pp 269-273 27 IzabelaFirkowska, Andr e Boden, Anna-Maria Vogt and Stephanie Reich (2011), “Effect of carbon nanotube surface modification on thermal properties of copper–CNT composites”, J Mater Chem., 21, pp.17541-17546 65 28 James Hone (2001), “Phonons and Thermal Properties of Carbon Nanotubes”, Topics in Applied Physics, 80, pp 273-286 29 Jia Gao (2011), Physics of one-dimensional hybrids based on carbon nanotubes, PhD thesis University of Groningen, pp 1-19 30 Jarmila Vilčáková , Robert Moučka, Petr Svoboda, Markéta Ilčíková, Natalia Kazantseva, Martina Hřibová , Matej Mičušík and Mária Omastová (2012), “Effect of Surfactants and Manufacturing Methods on the Electrical and Thermal Conductivity of Carbon Nanotube/Silicone Composites”, Molecules, 17, pp 13157-13174 31 Linda Vaisman, H Daniel Wagner, Gad Marom (2006), “The role of surfactants in dispersion of carbon nanotubes”, Advances in Colloid and Interface Science, pp 128-130 32 Manfred, Abele, Klau – Dieter Albrecht (2007), Manual of rubber industry (Chapter 3), Bayer co, Gemany 33 Mark J E., Erman B., Eirich F.R (2005), The Science and technology of rubber, Elsevier academic Press, Third Edition 34 Olga Shenderova, Donald Brenner, and Rodney S Ruof (2003), “Would Diamond Nanorods Be Stronger than Fullerene Nanotubes?”, Nano letters, (6), pp 805-809 35 P Jawahar, M Balasubramanian (2009), “Preparation and Properties of Polyester-Based Nanocompozites Gel Coat System”, Journal of Nanomaterials, 5, pp 1-7 36 Padalia, Diwakar (2012): Polymer Nanocomposites-Fabrication and Properties, Saarbrücken, Germany 37 Paul L McEuen, Michael Fuhrer, and Hongkun Park (2002), “Single-Walled Carbon Nanotube Electronics”, Nanotechnology, (1), pp 78-85 38 Pattana Kueseng, Pongdhorn Sae-oui, Chakrit Sirisinha, Karl I Jacob, Nittaya Rattanasom (2013), “Anisotropic studies of multi-wall carbon nanotube 66 (MWCNT)-filled natural rubber (NR) and nitrile rubber (NBR) blends”, Polymer Testing, 32, pp 1229-1236 39 Sabu Thomas, Ranimol Stephen (2010), Rubber Nanocomposites Preparation, Properties and Applications, John Wiley & Sons (ASia) Pte Ltd 40 SangeetaHanduja, P Srivastava, and VD Vanka (2009), “Structural Modification in Carbon Nanotubes by Boron Incorporation”, Nanoscale Res Lett., (8), pp 789–793 41 Saowaroj Chuayjuljit, Anyaporn Boonmahitthisud (2010), “Natural rubber nanocomposites using polystyrene-encapsulated nanosilica prepared by differential microemulsion polymerization”, Applied Surface Science, 256 (23), pp 7211-7216 42 Sperling L.H (2005), Introduction to physical polymer science, Wiley, New York 43 Shaji P Thomas, Saliney Thomas, C V Marykutty, and E J Mathew (2013), “Evaluation of Effect of Various Nanofillers on Technological Properties of NBR/NR Blend Vulcanized Using BIAT-CBS System”, Journal of Polymers, Article ID 798232 44 Shanmugharaj A.M., Bae J.H., Lee K.Y., Noh W.H., Lee S.H., and Ryu S.H (2007), “Physical and chemical characteristics of multi-walled carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of natural rubber composites” Composites Sci.Tech., 67, pp 1813–1822 45 Shaoping Xiao and WenyiHou, Fullerenes (2006), “Nanotubes, and Carbon” , Nanostructures,14, pp 9–16 46 T Jesionowski, J.Zurawska, A.Krysztafkiewicz (2008), “Surface properties and dispersion behaviour of precipitated silicas”, Journal of materials science, Vol 37, pp 1621 – 1633 47 X L Wu, P Liu (2010), “Poly(vinyl chloride)-grafted multi-walled carbon nanotubes via Friedel-Crafts alkylation”, Express Polymer Letters, (11), pp 723-728 67 48 Xiaoxing Lu, Zhong Hu (2012), “Mechanical property evaluation of singlewalled carbon nanotubes by finite element modeling”, Composites, 43 (4), pp 1902–1913 49 Ying Chen, ZhengPeng, Ling Xue Kong, Mao Fang Huang, Pu Wang Li (2008), “Natural rubber nanocomposite reinforced with nano silica”, Polymer Engineering & Science, 48(9), pp 1674–1677 50 Yu E Pivinskii (2007), “Nanodisperse silica and some aspects of nanotechnologies in the field of silicate materials science”, Refractories and Industrial Ceramics, 48 (6), pp 408-417 51 ZhengPeng, Ling Xue Kong Si-Dong Li Yin Chen, Mao Fang Huang (2007), “Self-assembled natural rubber/silica Nanocomposites: Its preparation and characterization”, Composites Science and Technology, 67, pp 3130-3139 68 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN - Hồ Thị Oanh, Lương Như Hải, Chu Anh Vân, Đỗ Quang Kháng, Nghiên cứu chế tạo tính chất cao su nanocompozit sở blend CSTN/NBR ống carbon nano, Tạp chí Hóa học, 2015, T53(5E3), 122-126 - Hồ Thị Oanh, Lương Như Hải, Phạm Công Nguyên, Lê Thị Thúy Hằng, Đỗ Quang Kháng, Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệu cao su nanocompozit sở blend cao su thiên nhiên cao su nitril butadien với nano silica, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 9, 2015, T2, 660-664 69 [...]... có tính linh hoạt cao, tỷ trọng thấp và bề mặt riêng lớn [27], điều này góp phần tạo nên vật liệu cao su nanocompozit có những ưu điểm vượt trội Từ những cơ sở trên, chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nano compozit trên cơ sở blend của cao su thiên nhiên với cao su nitril butadien và một số phụ gia nano làm chủ đề cho luận văn thạc sĩ của mình Mục tiêu nghiên cứu. .. nghiên cứu của luận văn là xác định được những điều kiện thích hợp để chế tạo ra các loại vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/NBR gia cường nanosilica và gia cường CNT 2 Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu về vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit Cũng giống như vật liệu polyme compozit, vật liệu polyme nanocompozit cũng là loại vật liệu gồm pha... hóa và tính chất bền kéo của CNT chức hóa silan/epoxy nanocompozit tốt hơn so với CNT biến tính axit/epoxy nanocompozit [13,34] 1.4.2 Vật liệu polyme silica nanocompozit Vật liệu polyme silica nanocompozit là một trong những vật liệu nanocompozit được chú ý bởi các tính năng đặc biệt của nó Dưới đây là một số phương pháp chế tạo và tính chất của vật liệu silica nanocompozit [5,10, 36] - Phương pháp chế. .. Vật liệu cao su nanocompozit gồm có pha nền là cao su hay cao su blend và các chất độn gia cường Cao su thiên nhiên (CSTN) có tính chất cơ học tốt nhưng khả năng bền dầu kém Trong khi đó, cao su nitril butadien (NBR) được biết đến với đặc tính vượt trội là khả năng bền dầu mỡ rất tốt Do vậy, vật liệu cao su blend CSTN/NBR vừa có tính chất cơ học tốt của CSTN vừa có khả năng bền dầu mỡ của cao su NBR... liệu cao su nanocompozit là một trường hợp của polyme nanocompozit có nền là cao su hoặc cao su blend Vì vậy, cao su nanocompozit có tất cả các đặc tính chung của polyme nanocompozit [6,7] Vật liệu polyme nanocompozit kết hợp được cả ưu điểm của vật liệu vô cơ (như tính chất cứng, bền nhiệt,…) và ưu điểm của polyme hữu cơ (như tính linh động, mềm dẻo, là chất điện môi và khả năng dễ gia công…) Hơn nữa... dụng cho vật liệu cao su cũng như cao su blend, các vật liệu này thường được gia cường bằng một số chất độn gia cường như than đen, silica, clay, [39] Khả năng gia cường của chất độn cho cao su phụ thuộc vào kích thước hạt, hình dạng, sự phân tán và khả năng tương tác với cao su [24,30] Các chất độn nano có kích thước từ 1-100 nm, có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của các sản phẩm cao su Với diện... để tạo nanocompozit - Tính chất của vật liệu polyme silica nanocompozit + Tính chất cơ học: Tùy thuộc vào hệ polyme nền và phương pháp chế tạo, tính chất cơ học của polyme silica nanocompozit thay đổi khác nhau Trong các hệ polyme silica nanocompozit chế tạo bằng phương pháp in-situ, phương pháp sol-gel thường cho tính chất cơ học cao hơn chế tạo bằng phương pháp trộn hợp do các pha phân tán tốt và. .. kết tốt với nhau hơn Đối với các hệ nanocompozit trên cơ sở nhựa nhiệt dẻo và nanosilica thường có hàm lượng nanosilica tối ưu dưới 10%, trong khi đó, đối với một số cao su thì hàm lượng này có thể tới 15-20% hoặc cao hơn Riêng về độ dẻo, dai của vật liệu nanocompozit trên cơ sở polyme và nanosilica có ưu thế hơn vật liệu polyme nền Độ cứng của vật liệu tăng không nhiều khi tăng hàm lượng nanosilica,... màu lớn và tương phản tốt khi in) Ở đây, hạt SiO2 đã lấp đầy vào các lỗ xốp trên giấy và tạo ra bề mặt nhẵn Ngoài các ứng dụng kể trên, bột mịn SiO2 còn được ứng dụng làm chất tăng độ bền kết cấu trong nhựa, trong chất lọc và ổn định bia, trong phân tích máu,… 1.3 Cao su thiên nhiên và cao su nitril butadien 1.3.1 Cao su thiên nhiên 1.3.1.1 Lịch sử phát triển của cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên. .. formandehit cho tính chất cơ lý cao và chịu nhiệt tốt 1.4 Một số loại vật liệu polyme nanocompozit điển hình 1.4.1 Vật liệu polyme ống carbon nanocompozit - Chế tạo vật liệu polyme ống carbon nanocompozit Như các vật liệu polyme nanocompozit khác, các phương pháp chủ yếu hiện nay để chế tạo vật liệu polyme ống nano carbon (CNT) nanocompozit là trộn hợp trong dung môi, trộn hợp nóng chảy và trùng hợp in-situ