Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo blend đi từ cao su tự nhiên có sử dụng phụ gia nano (TT)

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI Lờ Nh a NGHIấN CU CH TO BLEND I T CAO SU T NHIấN Cể S DNG PH GIA NANO Chuyờn ngnh: Vt liu cao phõn t v t hp Mó s: 62440125 TểM TT LUN N TIN S K THUT HểA HC H Ni 2016 Cụng trỡnh c hon thnh ti: Trng i hc Bỏch Khoa H Ni Ngi hng dn khoa hc: GS TS Bựi Chng TS ng Vit Hng Phn bin 1: Phn bin 2: Phn bin 3: Lun ỏn s c bo v trc Hi ng ỏnh giỏ lun ỏn tin s cp Trng, hp ti Trng i hc Bỏch Khoa H Ni Vo hi gi, ngy thỏng nm Cú th tỡm hiu lun ỏn ti th vin: Th vin T Quang Bu - Trng HBK H Ni Th vin Quc gia Vit Nam A GII THIU LUN N Tớnh cp thit ca lun ỏn: Cao su blends l mt loi vt liu c trung nghiờn cu nhiu nm kh nng m rng v ci thin tớnh cht rt ln ca cỏc loi cao su Trc nhng yờu cu ngy cng cao v a dng i vi cỏc sn phm cao su k thut, cú th thy rng rt ớt loi cao su (t nhiờn v tng hp) kh nng ỏp ng ch s dng mt mỡnh Chớnh vỡ vy cho ti nay, cỏc sn phm cao su k thut cht lng cao hu nh ch c ch to t cỏc blend Vic phi trn cỏc loi cao su vi nhng tớnh cht khỏc nhau, nhiu l trỏi ngc, ó cho phộp to nhng vt liu mi vi nhng tớnh nng u vit m tng loi cao su khụng cú Cao su t nhiờn (CSTN) l loi vt liu polyme ngun gc sinh hc cú nhiu tớnh cht c hc quớ bỏu Tuy nhiờn, nhc im ca nú l kh nng chu thi tit, chu lóo húa kộm khc phc nhc im ny, cú nhiu nghiờn cu phi trn CSTN vi cỏc loi cao su khỏc nhm to blend vi cỏc tớnh cht tt hn Mc dự vy vic tip tc hon thin cỏc tớnh cht s dng ca CSTN l vụ cựng cp thit nc ta Trong thi gian gn õy, vt liu cao su nanocompozit cng bt u c nghiờn cu mnh m Cỏc ph gia cú nhng nh hng ỏng k n tớnh cht cao su, Trờn c s ú, nh hng ca ph gia nano n tớnh cht cao su blend cng c chỳ ý Tuy nhiờn, vic ch to nanocompozit t cỏc blend cao su cũn nhiu k thut cn nghiờn cu, chng hn nh hng ca mc tng hp n s phõn tỏn ph gia nano cỏc pha, t ú tớnh cht ca blend s khỏc Do ú, tip tc hon thin cao su blend t CSTN, vic nghiờn cu ph gia nano blend l rt cn thit Trờn c s tỡnh hỡnh nghiờn cu v ng dng CSTN núi trờn, ó la chn ti cho lun ỏn ny l Nghiờn cu ch to blend i t cao su t nhiờn cú s dng ph gia nano Mc ớch v i tng nghiờn cu ca lun ỏn: Mc ớch ca lun ỏn l ch to c blend ca CSTN v cao su EPDM, vt liu nanocompozit t blend CSTN/EPDM v lm rừ nh hng ca ph gia nano blend CSTN/EPDM i tng nghiờn cu ca lun ỏn l CSTN Vit Nam v blend ca nú vi cao su EPDM, nanocompozit t blend CSTN/EPDM v cỏc ph gia nano nh nanoclay, nanosilica Phm vi v cỏc ni dung nghiờn cu chớnh ca lun ỏn: Lun ỏn trung vo cỏc ni dung nghiờn cu chớnh bao gm: - Nghiờn cu cỏc phng phỏp trn hp CSTN/EPDM - Nghiờn cu s dch chuyn v phõn b li xỳc tin blend CSTN/EPDM - Nghiờn cu nõng cao tng hp ca CSTN v EPDM bng cỏch bin tớnh EPDM - Nghiờn cu ch to nanocompozit t blend CSTN/EPDM v nanoclay, nanosilica í ngha khoa hc v thc tin ca lun ỏn: Ln u tiờn Vit Nam ó nghiờn cu s dch chuyn húa cht blend CSTN/EPDM nh mt yu t quan trng nh hng n mc tng hp ca hai loi cao su ny nh hng ca ph gia nanoclay, nanosilica n tớnh cht ca blend CSTN/EPDM c kho sỏt v lý gii thụng qua cỏc tớnh cht c hc ng bin dng nh õy l cỏch tip cn mi cú th c phỏp trin cho nhng nghiờn cu nõng cao tớnh cht CSTN sau ny Nhng úng gúp mi ca lun ỏn: - Trờn c s kho sỏt cỏc ng cong lu húa kt hp vi cỏc tớnh cht c hc ó ch c xu hng dch chuyn cỏc cht xỳc tin blend CSTN/EPDM S dch chuyn ny ph thuc c vo cụng ngh ch to blend (phng phỏp trn hp) c vo bn cht húa cht húa hc cng nh tc lu húa ca tng pha cao su riờng bit - ó xỏc nh c iu kin bin tớnh EPDM bng dithiodimorpholin (DTDM) phự hp tng cng tớnh cht blend CSTN/EPDM Vic tng cng tớnh cht blend c xỏc nh l tng ỏng k mt mng khụng gian blend s dng EPDM bin tớnh - ó ch to c nanocompozit t blend CSTN/EPDM v nanoclay, nanosilica Trờn c s phõn tớch ng bin dng ng sut theo chu k bin dng nh ó lý gii c ch gia cng ca ph gia nano blend CSTN/EPDM B cc ca lun ỏn: Lun ỏn c trỡnh by 140 trang, 42 bng, 66 hỡnh v th, v 95 ti liu tham kho Lun ỏn gm cỏc phn: M u 02 trang, Chng - tng quan 43 trang, Chng - nguyờn vt liu v thc nghim 13 trang, Chng - kt qu v tho lun 78 trang, kt lun 02 trang, Ti liu tham kho 07 trang B NI DUNG NGHIấN CU CHNH CA LUN N M U Trỡnh by tớnh cp thit ca ti nghiờn cu, mc ớch v cỏc nhim v nghiờn cu chớnh ca ti, ý ngha khoa hc v thc tin ca ti CHNG - TNG QUAN Trong chng trỡnh by cỏc kt qu nghiờn cu v tớnh cht ca CSTN v cao su EPDM v blend CSTN/EPDM cng nh mt s yu t nh hng n tớnh cht blend Nờu cỏc thnh tu nghiờn cu v hai loi ph gia nano s dng ph bin gia cng cao su l nanoclay v nanosilica, cỏc phng phỏp ch to cao su nanocompozit, tớnh cht ca cao su nanocompozit vi cỏc ph gia l nanoclay v nanosilica Tng quan t c s khoa hc cho nh hng nghiờn cu nhm t c mc tiờu ca ti CHNG - NGUYấN VT LIU V PHNG PHP THC NGHIM 2.1 Nguyờn vt liu Cao su t nhiờn nh chun loi SVR - 3L ca Vit Nam Cao su EPDM loi 3666 ca M Cỏc húa cht cao su thuc loi k thut, xut x Trung Quc Nanoclay loi I28E ca hóng Nanocor (M) Nanosilica loi WL180GR ca hóng Wellink (Trung Quc) Trc s dng nanosilica c bin tớnh bng TESPT ti Trung tõm NCVL Polyme, Trng i hc Bỏch khoa H Ni 2.2 Phng phỏp thc nghim 2.2.1 Ch to vt liu Vic trn hp cỏc cao su, húa cht v ph gia nano c thc hin trờn mỏy trn kớn Plasticorder Lab đ - Station N50 -EHT ca hóng Brabenderc (c) Cao su c lu húa trờn mỏy ộp thy lc 30T loi GOTECH (i Loan - Trung Quc) ó ch to blend CSTN/EPDM theo quy trỡnh Quy trỡnh 1: CSTN + (Axit stearic, ZnO, RD) EPDM + (Axit stearic, ZnO, RD) Trn u theo t l CSTN/EP CSTN/EPD M + xỳc tin, S Quy trỡnh 2: CSTN + (Axit stearic, ZnO, RD) EPDM Trn u theo t l CSTN/EPDM CSTN/EPDM + xỳc tin, S Thnh phn n phi liu nh sau: CSTN: - 100 pkl; cao su EPDM - 100 pkl; phũng lóo RD - 0,8 pkl; Axit stearic - pkl; ZnO - pkl; Xỳc tin DM - 1,5 pkl; Xỳc tin DM - 1,5 pkl; Lu hunh - 0,5 pkl Hn hp c lu húa 155oC phỳt 2.2.2 Xỏc nh cỏc c trng lu húa c thc hin theo tiờu chun ASTM D5289 trờn mỏy o lu bin EK 2000 EEKON (M) 2.2.3 Xỏc nh cỏc tớnh cht c lý - Tớnh cht c hc c xỏc nh theo TCVN 4509-2006 tc kộo 100mm/min trờn mỏy INSTRON 5582 100kN (M) - cng Shore A c xỏc nh theo TCVN 1595-1: 2007 trờn dng c TECLOCK GS 79N (Nht Bn) - H s lóo húa xỏc nh theo TCVN 2229-2007 120oC, 70 gi - trng dung mụi toluen c xỏc nh theo TCVN 2752: 2008 nhit phũng - Khi lng phõn t c xỏc nh bng phng phỏp o nht toluen theo tiờu chun ASTM D445 CHNG - KT QU V THO LUN 3.1 Nghiờn cu ch to blend CSTN/EPDM 3.1.1 Nghiờn cu nh hng ca cụng ngh ch to 3.1.1.1 Quy trỡnh trn hp cao su Trong phn ny ó tin hnh ch to blend CSTN/EPDM theo nm cỏch khỏc lm rừ nh hng ca cỏc quy trỡnh trn ny n tớnh cht blend, cỏc cht tr tng hp khụng c s dng n phi liu T l CSTN/EPDM l 60/40 Trong hỡnh 3.1 l biu momen xon ca cỏc quy trỡnh trn Hỡnh 3.1: Biu momen xon quy trỡnh T cỏc biu trn hp ó xỏc nh cỏc thụng s ca quỏ trỡnh trn hp (bng 3.1) Bng 3.1 Mt s thụng s quỏ trỡnh trn hp to blend Quy trỡnh trn blend Nhit trn n nh, oC 136 134 137 141 140 Momen xon n nh, Nm 9,3 10,6 14,9 12,2 13,6 Nng lng trn, kNm/Kg 255,6 249,4 272,5 547,5 483,1 T s liu bng 3.1 cú th rỳt mt s nhn xột sau: - Nhit trn n nh ca cỏc quy trỡnh 1-3 xp x nh nhau, quy trỡnh 4, cú nhit cao hn iu ny cng quan sỏt thy so sỏnh nng lng trn hp riờng ca cỏc quy trỡnh - CSTN c s luyn cựng cao su EPDM cú mc gim nht nh hn s luyn riờng r õy cú th nht ca h thng t n cõn bng nht ca hai loi cao su xp x bng 3.1.1.2 nh hng ca t l CSTN/EPDM xỏc nh nh hng ca t l cao su, ng thi so sỏnh vi giỏ tr tớnh toỏn lớ thuyt (theo phng phỏp cng hp) (Bng 3.3) Quy trỡnh ch to c s dng l quy trỡnh 4 Bng 3.3 S thay i tớnh cht theo t l cao su blend CSTN/EPDM TT bn kộo, MPa dón di t, % T l Thc Thc CSTN/EPDM Thc Tớnh Thc Tớnh nghim/Tớnh nghim/Tớnh (w/w) nghim toỏn nghim toỏn toỏn, % toỏn, % 100/0 20,40 780 - 0/100 1,47 80/20 15,93 70/30 - - 214,7 - - 16,61 95,9 576,0 666,94 86,36 13,34 14,72 90,6 555,11 610,41 90,94 60/40 10,53 12,83 82,1 513,25 553,88 92,66 50/50 4,28 10,94 39,1 367,17 497,35 73,83 40/60 4,11 8,89 46,2 383,22 440,82 86,93 Cú th thy t l CSTN cao (70/30) giỏ tr bn kộo thc t ca blend CSTN/EPDM khỏ gn vi tớnh toỏn lớ thuyt iu ny chng t mc tỏch pha (nu cú) gia hai loi cao su l khụng ln v khụng nh hng ti bn Cú th gii thớch hin tng ny l hm lng CSTN ln to thnh pha liờn tc v gỏnh chu ton b ti trng t lờn blend Cao su EPDM ch to thnh pha giỏn on v khụng cú nh hng ỏng k n bn ca ton h thng Tuy nhiờn, hm lng CSTN gim xung, s liờn tc ca pha ny b phỏ v, v mc liờn tc ca pha CSTN cng gim thỡ bn ca h thng cng nh i so vi tớnh toỏn Nh vy, ch to c blend CSTN/EPDM cú kh nng ng dng vo thc t thỡ cn la chn t l CSTN/EPDM cú kh nng chu lóo húa nhit cao, ngha l vo khong 60/40 bn c hc tng i thp ca cỏc blend ny cú th c ci thin nu nõng cao c mc tng hp ca hai loi cao su 3.1.2.Nghiờn cu s phõn b húa cht quỏ trỡnh trn hp 3.1.2.1 nh hng ca cỏc quy trỡnh trn S hũa tan ca cỏc húa cht cao su ph thuc vo cỏc thụng s hũa tan ca chỳng Thụng s hũa tan ca cỏc húa cht thuc nhúm xỳc tin c tớnh theo cụng thc Van Krevelend v trỡnh by bng 3.4 Bng 3.4 Thụng s hũa tan ca cao su v nhúm xỳc tin Húa Xỳc Xỳc tin Axit CSTN EPDM ZnO cht tin M TMTD Stearic , 18,01 16,8 22,65 20,79 21,42 17,61 (J/cm2)1/2 Bng trờn cho thy thụng s hũa tan ca cỏc húa cht thuc nhúm xỳc tin gn vi CSTN hn l vi EPDM Cú ngha l cỏc húa cht ny d phõn tỏn CSTN hn Ngoi ra, cú s di chuyn cỏc húa cht blend CSTN/EPDM thỡ xu hng dch chuyn t pha EPDM sang pha CSTN s chim u th Nh vy, s phõn b li cỏc húa cht gia cỏc pha CSTN v EPDM blend CSTN/EPDM ph thuc ch yu vo cỏc yu t: - Thụng s hũa tan ca cao su v cỏc húa cht - Din tớch tip xỳc gia hai pha cao su - Quy trỡnh a cỏc húa cht vo cao su, ngha l quy trỡnh hn luyn Di õy s phõn tớch nh hng ca cỏc quy trỡnh trn n s dch chuyn húa cht v n mc lu húa ca cỏc pha cao su thnh phn blend CSTN/EPDM T l cao su CSTN/EPDM c chn l 60/40 Trong quy trỡnh 1, cỏc húa cht c hn luyn riờng bit vo tng cao su theo ỳng t l n c bn Vỡ th cú th coi rng c hai pha cao su cú mc lu húa tng ng vi n c bn tin so sỏnh, cú th coi mc phõn b húa cht cng nh mc lu húa cỏc pha ny l chun (ký hiu ++) Trong quy trỡnh 2, ton b húa cht ca hn hp ó c a vo CSTN trc, sau ú a EPDM vo to blend Nh vy mt phn húa cht l s phi vo pha EPDM thỡ li i vo pha CSTN chỳng tan vo CSTN tt hn Kt qu l lng húa cht CSTN cao hn, cũn EPDM thp hn so vi mc chun (quy trỡnh 1) Mt khỏc, CSTN c s luyn trc, nht ca nú gim nhanh hn EPDM (hỡnh 3.2) dn n din tớch tip xỳc CSTN/EPDM tng lờn lm s dch chuyn húa cht t pha EPDM sang CSTN cng d dng Do ú lng húa cht CSTN cng cao hn (ký hiu +++), cũn EPDM cng thp hn (ký hiu +) so vi quy trỡnh Lý lun tng t, ta cú lng húa cht pha EPDM ca blend ch to theo quy trỡnh s cao hn ( +++), cũn pha CSTN thp hn (+) so vi mc chun (blend ch to theo quy trỡnh 1) i vi c hai quy trỡnh trn v 5, cỏc húa cht c a vo cỏc pha cao su t bờn ngoi Cú th thy rng lng húa cht vo pha CSTN s cao hn vo pha EPDM thụng s hũa tan ca cỏc húa cht ny gn vi CSTN hn Cng vỡ th, lng húa cht pha CSTN cú th cao hn mc chun Tng hp cỏc phõn tớch trờn cú th hp thnh bng nh tớnh nh sau (bng 3.6) Bng 3.6 Tớnh cht c hc ca cỏc blend CSTN/EPDM ch to theo cỏc quy trỡnh khỏc (T l CSTN/EPDM l 60/40) Quy trỡnh trn blend Mc lu húa Pha CSTN ++ +++ + +++ ++ Pha EPDM ++ + +++ + ++ bn kộo, MPa 11,2 11,4 11,8 11,6 12,1 dón di t, % 511 529 576 555 565 Modu dón d, cng, n 100, % Shore A MPa 0,95 20 39,4 0,89 18,6 38,3 0,79 16.6 37,3 0,84 16.6 39,2 0,81 19.3 38,3 Trong blend ch to theo quy trỡnh (gi tt l blend 1) c hai pha CSTN v EPDM c lu húa ng u, ú mng khụng gian lu húa c phõn b ng u c hai pha Do ú blend cú modun v cng ln nht v dón di t nh nht Trong blend 2, pha CSTN cú lu húa cao hn chun, cũn pha EPDM thp hn Cú th cho rng mc lu húa cao pha CSTN cha bự tr s gim lu húa pha EPDM, ú blend cú modun nh hn, cũn dón di t cao hn so vi blend Trong blend cú mc lu húa thp nht, cũn pha EPDM cao nht cỏc blend c xột Cỏc blend v blend cú mc lu húa pha CSTN cao hn pha EPDM Mc dự rt khú so sỏnh trc tip s phõn b li húa cht cỏc blend v vi blend 1, cỏc s liu bng 3.5 cho thy chỳng gn vi blend T nhng kt qu phõn tớch nờu trờn, cú th thy rng blend cú tớnh cht c hc cao nht cỏc blend Vỡ vy ó la chn quy trỡnh trn tip tc kho sỏt Kt qu ca s dch chuyn c ỏnh giỏ theo ng cong lu húa v cỏc thụng s lu húa c bn 3.1.2.2 Quỏ trỡnh lu húa riờng bit cỏc thnh phn CSTN v EPDM Cht xỳc tin lu húa cú nh hng rt ln n tc quỏ trỡnh lu húa cng nh mc khõu mch cao su Chớnh vỡ vy, kho sỏt cỏc ng cong lu húa vi cỏc n phi liu khỏc cú th em li nhng thụng tin v quỏ trỡnh ny Cỏc thụng s lu húa chớnh c trỡnh by bng 3.8 Bng 3.8 Cỏc thụng s lu húa ca hn hp CSTN v EPDM Mu S, s C90, s = C90 - S, s M, lbf.in CSTN 140 198 48 10,18 EPDM 473 852 379 7,72 S khỏc bit v tc lu húa ca hai loi cao su l mt nhng nguyờn nhõn ch yu ca tng hp kộm blend CSTN/EPDM Vỡ vy ó tin hnh nghiờn cu iu chnh tc lu húa ca tng pha cao su riờng bit bng cỏch thay i t l cỏc cht xỳc tin ca chỳng 3.1.2.3 nh hng ca xỳc tin riờng bit n quỏ trỡnh lu húa ó iu chnh li n theo cỏch CSTN ch cú xỳc tin DM cũn cao su EPDM ch cú xỳc tin TMTD (ký hiu tng ng hai loi hn hp ny l NiDM v EiTM) (Bng 3.9) Bng 3.9 Thnh phn cỏc hn hp CSTN v EPDM vi cỏc cht xỳc tin riờng bit Ký hiu mu N1DM N2DM N3DM N4DM N5DM CSTN g pkl 60 100 60 100 60 100 60 100 60 100 EPDM g pkl ZnO +axit stearic g pkl 1,8 3,0 2,4 4,0 3,0 5,0 3,6 6,0 4,2 7,0 E1TM 40 100 1,8 4,5 E2TM 40 100 2,4 6,0 E3TM 40 100 3,0 7,5 E4TM 40 100 3,6 9,0 E5TM 40 100 4,2 10,5 Ghi chỳ: - Lng xỳc tin DM cỏc n N1DM N5DM l 1,5g (2,5 pkl so vi CSTN) - Lng xỳc tin TMTD cỏc n E1TM E5TM l 1,5g (3,75 pkl so vi EPDM) Cũn hai yu t cú th nh hng n s dch chuyn xỳc tin cao su blend: - Yu t nhit ng xỳc tin s u tiờn dch chuyn t pha cao su cú thụng s hũa tan xa vi chỳng sang pha cao su cú gn vi chỳng - Yu t ng hc xỳc tin s d dch chuyn pha cao su cú mt mng khụng gian thp hn l pha cao su cú mt mng khụng gian cao Ngoi ra, b mt tip xỳc gia hai pha cng cú nh hng n mc dch chuyn cỏc cht xỳc tin 3.1.2.4.S phõn b cht xỳc tin quỏ trỡnh hn luyn chộo Trong phng phỏp hn luyn chộo, Cỏc n NiDM v EiTM c hn luyn vi theo tng cp to thnh blend cú cựng n c bn v kớ hiu l Bi C th l: B1 = E1TM + N5DM B2 = E2TM + N4DM B3 = E3TM + N3DM B4 = E4TM + N2DM B5 = E5TM + N1DM Nhng kt qu tớnh toỏn bng 3.4 cho thy trn hp cỏc hn hp NiDM (CSTN vi xỳc tin DM) v EiTM (cao su EPDM vi xỳc tin TMTD) xu hng chuyn dch ca xỳc tin s ch yu l t pha EPDM sang CSTN iu ny s nh hng trc tip n ng cong lu húa v cỏc thụng s lu húa chớnh ca cỏc blend Bi(bng 3.11) Bng 3.11 Cỏc thụng s lu húa chớnh ca blend CSTN/EPDM ch to theo phng phỏp hn luyn chộo Mu B1 B2 B3 B4 B5 s, s 152 134 130 140 130 c90, s 218 197 188 199 184 = c90 - s , s 66 63 58 59 54 M, lbf.in 8,17 9,06 9,54 9,28 9,31 Cỏc s liu bng 3.11 cho thy cỏc c trng lu húa ca cỏc hn hp Bi khỏ gn vi hn hp CSTN (bng 3.8) c thi im bt u lu húa s, thi gian lu húa ti u c90 v tc lu húa Nu lu ý rng pha CSTN cỏc hn hp Bi hon ton khụng cú xỳc tin TMTD, v ú lu húa rt kộm (bng 3.10) thỡ rừ rng ó cú 11 10 Mô men (lbf.in) HL đồng thời HL chéo 0 Thời gian (phút) Hỡnh 3.9 ng cong lu húa ca cỏc blend CSTN/EPDM Bng 3.12 nh hng ca phng phỏp hn luyn n c trng lu húa ca blend CSTN/EPDM Mu Hn luyn chộo Hn luyn ng thi S, s 130 132 90, s 188 270 = C90 - S, s 58 138 M, lbf.in 9,54 10,4 Phõn tớch cỏc s liu hỡnh 3.9 v bng 3.12 cho phộp gii thớch s khỏc bit dch chuyn xỳc tin ca hai quỏ trỡnh hn luyn (chộo v ng thi) nh sau: - Trong c hai phng phỏp hn luyn, lng TMTD i vo pha CSTN dự l t ngoi vo (hn luyn ng thi) hay t pha EPDM sang (hn luyn chộo) u vt qua mt ngng nht nh iu ny lm cho thi im bt u lu húa (S) ca c hai blend l khỏ gn Nu cn c vo quỏ trỡnh lu húa ca cỏc cao su riờng bit (bng 3.8) cú th d oỏn lng TMTD pha CSTN khụng di 1,5 pkl CSTN - Tc lu húa cao hn ca blend hn luyn chộo (B3) chng t lng xỳc tin TMTD pha CSTN ca blend ny cao hn pha CSTN tng ng ca blend hn luyn ng thi Cú ngha l s dch chuyn xỳc tin gia hai pha cao su xy thun li hn l a t ngoi vo iu ny phự hp vi cỏc kt qu ó trỡnh by mc 3.1.2.1 - So vi blend hn luyn chộo, blend hn luyn ng thi cú lng xỳc tin TMTD pha CSTN nh hn iu ny ng ngha vi vic lng TMTD pha EPDM ca blend hn luyn ng thi li cao hn, dn n pha ny c lu húa tt hn vi mt mng khụng gian cao hn Nu lu ý rng CSTN cú mc lu húa khỏ n nh lng xỳc tin TMTD ln (hỡnh 3.6a) thỡ vic tng cng mng khụng gian pha EPDM s lm mt mng chung ca blend hn luyn ng thi cao hn so vi blend hn luyn chộo Do ú, mc dự blend hn luyn ng thi cú tc lu húa nh hn nhng momen xon n nh ca nú cao hn so vi blend hn luyn chộo (hỡnh 3.9 v bng 3.12) Nhn xột: Do tc lu húa ca hai pha cao su cỏch khỏ xa, vic hn luyn chỳng to thnh blend s khụng to c hiu qu tng hp cn thit Vỡ vy, iu 11 chnh t l cng nh loi xỳc tin tng pha cú th a tc lu húa ca cỏc hn hp thnh phn li gn Mc dự cũn cú s chờnh lch ln v tc lu húa gia hai pha CSTN v EPDM vi cỏc cht xỳc tin riờng bit, mc chờnh lch ny cú th gim bt cú s phõn b li cht xỳc tin quỏ trỡnh trn hp Trong phng phỏp ch to blend CSTN/EPDM bng cỏch hn luyn chộo, cỏc cht xỳc tin s u tiờn chuyn dch t pha EPDM sang pha CSTN tỏc ng ca yu t nhit ng Trong phng phỏp hn luyn ng thi, s dch chuyn xỳc tin gia cỏc pha cng theo qui lut trờn Tuy nhiờn so sỏnh tc lu húa cho thy lng xỳc tin TMTD i vo pha CSTN t pha EPDM (hn luyn chộo) ln hn l t ngoi vo (hn luyn ng thi) Trỏi li, mc khõu mch ca blend hn luyn ng thi cao hn so vi blend hn luyn chộo 3.1.3 Bin tớnh EPDM bng DTDM Mt nhng nguyờn nhõn lm CSTN v EPDM khú tng hp vi ch to blend l s cỏch bit rt ln v mc khụng no phõn t ca chỳng iu ny lm tc lu húa ca hai pha cao su blend chờnh lch ỏng k[29] Nh ó trỡnh by phn trc, bng cỏch iu chnh s phõn b cỏc húa cht thuc nhúm lu húa cú th a tc lu húa ca hai pha cao su v gn vi nhau, nh ú lm kh nng khõu mch chung ca blend tng lờn Tuy nhiờn, nhiu trng hp iu ny cha to s liờn kt gia hai pha Vỡ vy phn ny ó tin hnh nghiờn cu bin tớnh EPDM nhm to s khõu mch an xen gia EPDM v CSTN Tỏc nhõn bin tớnh c chn l dithiodimorpholin (DTDM) 3.1.3.1 nh hng ca nhit n quỏ trỡnh bin tớnh Phn ng bin tớnh EPDM bng DTDM c thc hin pha núng chy Vic ghộp DTDM vo mch polyme dn n thay i nht EPDM quỏ trỡnh phn ng Vỡ vy, ó tin hnh kho sỏt s thay i nht ca EPDM (th hin qua momen xon) quỏ trỡnh bin tớnh nhm xỏc nh ch bin tớnh phự hp ó xỏc nh mt s thụng s cụng ngh ca EPDM bin tớnh cỏc nhit khỏc (140oC, 150oC, 160oC) vi cỏc thi gian bin tớnh khỏc Hm lng DTDM c s dng l 0,7pkl (so vi 100pkl cao su blend) Cỏc kt qu trỡnh by bng 3.13 Bng 3.13 nh hng ca nhit v thi gian phn ng n momen xon quỏ trỡnh bin tớnh EPDM Nhit , oC 140 150 Thi gian, Momen xon trc Momen xon n nh Momen xon kt phỳt bin tớnh, Nm sau a DTDM, Nm thỳc trn, Nm 9,8 9,1 9,7 10,0 7,8 10,2 10,1 7,8 9,3 10,0 8,6 9,2 11,6 9,6 10,0 12 160 6 9,8 14,3 11,1 10,4 9,5 9,1 11,0 9,0 7,8 8,2 9,2 11,1 9,8 9,2 7,4 Cỏc s liu bng trờn cho phộp nhn xột nh sau: - Trong khong nhit 140-150oC nht ca EPDM bin tớnh thay i khụng ỏng k nhit bin tớnh thay i, chng t nhit nh hng khụng nhiu n hiu qu bin tớnh - Cng khong nhit trờn, thi gian bin tớnh ln (9 phỳt 140oC hoc phỳt 150oC) mi quan sỏt thy s gim rừ rt nht ca EPDM bin tớnh so vi EPDM ban u - nhit bin tớnh 160oC, nh hng ca thi gian rừ rt hn so vi nhit 140-150oC Khi thi gian bin tớnh tng lờn t phỳt n phỳt nht ca EPDM bin tớnh gim xung ỏng k, ti 34% ng thi, so vi EPDM ban u, nht ca EPDM bin tớnh cng gim ti 15-20% mi khong thi gian bin tớnh Thi gian bin tớnh phỳt lm nht gim mnh, cú th l quỏ trỡnh phõn hy bt u xy Vỡ vy nhit 160oC ch nờn gii hn thi gian bin tớnh n phỳt - Nh vy, chn nhit bin tớnh 140oC l phự hp 3.1.3.2 nh hng ca cỏc iu kin bin tớnh khỏc Cỏc iu kin bin tớnh nh thi gian phn ng, hm lng DTDM v cht xỳc tỏc phn ng cú tỏc dng qua li ln v nh hng tng tỏc ca chỳng n hiu qu phn ng khỏ phc Vỡ vy, nhm gim bt lng thc nghim ỏnh giỏ nh hng tng tỏc ca cỏc yu t trờn ó tin hnh quy hoch thc nghim vi thit k hai mc v ba yu t u vo (23) thi gian phn ng, hm lng DTDM v hm lng xỳc tỏc phn ng Thụng s u c chn l bn kộo ca blen vi EPDM bin tớnh iu kin thc nghim c chn hai mc: - Hm lng DTDM: ly giỏ tr v 0,5 pkl - Hm lng xỳc tỏc: ly giỏ tr v 0,5 pkl - Thi gian phn ng: ly giỏ tr 180 v 500 giõy Kt qu thc nghim theo thit k nhõn t 23 c trỡnh by bng 3.14 Bng 3.14 Ma trn thớ nghim v kt qu thc nghim theo thit k nhõn t 23 STT Ký hiu mu M1 M2 M3 M4 M5 M6 Hm lng xỳc tỏc,pkl 0,5 0,5 0,5 Hm lng DTDM ,pkl 0 0,5 0,5 0 13 Thi gian,giõy 180 180 180 180 500 500 bn kộo, MPa 5,56 6,13 6,79 8,21 7,34 6,87 M8 M8 0,5 0,5 0,5 500 500 7,94 9,34 T bng 3.14 thy rng, bn kộo thp nht cỏc thớ nghim khụng s dng DTDM v xỳc tỏc cũn cao nht t c vi thớ nghim cú s dng ng thi c hai cht ny Nh vy, DTDM, xỳc tỏc v thi gian bin tớnh cú nh hng rừ rt n tớnh cht ca EPDM bin tớnh T cỏc kt qu kho sỏt trờn, ch bin tớnh EPDM c chn cho cỏc nghiờn cu tip theo l: - Nhit :140oC Hm lng DTDM: 0,5 pkl - Thi gian: phỳt Hm lng xỳc tỏc: 0,5 pkl 3.1.4 Ch to blend t CSTN v EPDM bin tớnh Blend CSTN/EPDM bin tớnh c ch to theo quy trỡnh 4, t l CSTN/EPDM bin tớnh bng 60/40 (pkl) Lu húa 155oC phỳt 3.1.4.1 Thụng s quỏ trỡnh trn hp ó xỏc nh mt s thụng s ca quỏ trỡnh trn hp to blend (Bng 3.19) so sỏnh, bng 3.19 cng dn s liu tng ng ca quỏ trỡnh trn hp CSTN vi EPDM theo cựng phng phỏp trn hp Bng 3.19 Thụng s ca quỏ trỡnh trn hp CSTN/EPDM bin tớnh ph thuc ch bin tớnh Blend M ln nht, Nm Cú EPDM bin tinh 21,6 Cú EPDM khụng bin tớnh 19,8 M n nh, Nm Nhit n nh cui, oC 19,4 147 12,2 141 Ghi chỳ: M ln nht l momen xon sau a ht cao su thnh phn th hai (EPDM) M n nh l momen xon n nh sau hon thnh quỏ trỡnh trn hp Nhit n nh cui l nhit giai on cui sau a ht cao su thnh phn th hai, húa cht v hon thnh trn hp Nhn xột: - Momen xon ln nht quan sỏt c l a EPDM vo Giỏ tr ny ca blend vi EPDM bin tớnh cao hn, chng t EPDM bin tớnh ó khõu mch mt phn - Momen xon n nh sau hon thnh trn hp ca blend CSTN/EPDM bin tớnh cao hn rừ rt so vi blend CSTN/EPDM khụng bin tớnh iu ny chng t blend vi EPDM bin tớnh cú liờn kt gia cỏc pha cao su tt hn so vi blend t EPDM khụng bin tớnh 3.1.4.2 Thụng s lu húa Trong hỡnh 3.19 l ng cong lu húa ca blend CSTN vi EPDM cú v khụng bin tớnh 14 13 12 CSTN/EPDM không biến tính CSTN/EPDM biến tính 11 Mô men(lbf-in) 10 -1 Thời gian (phút) Hỡnh 3.19 ng cong lu húa ca CSTN/EPDM Bng 3.20 Mt s thụng s lu húa ca blend CSTN vi EPDM bin tớnh v khụng bin tớnh Blend CSTN vi EPDM Momen, Lbf-in S, giõy C90, giõy Cú bin tớnh 106 202 12.65 Khụng bin tớnh 125 206 10.64 Nhn xột: - Kt qu t bng 3.20 cho thy vi mu cú bin tớnh thỡ thi gian cm lu ó rỳt ngn li so vi mu khụng bin tớnh dn n vic gia cụng mu d dng hn - Momen xon quỏ trỡnh lu húa ca mu cú EPDM bin tớnh cao hn so vi mu cú EPDM khụng bin tớnh, iu ny chng t mt khõu mch ca mu cú EPDM bin tớnh cao hn so vi mu cú EPDM khụng bin tớnh 3.1.4.3 Nghiờn cu hỡnh thỏi cu trỳc a Hỡnh thỏi cu trỳc qua nh SEM Cỏc mu blend CSTN vi EPDM bin tớnh v khụng bin tớnh c nghiờn cu thụng qua nh SEM chp b mt góy ca blend sau lu húa Trong hỡnh 3.20 l nh blend CSTN/EPDM khụng bin tớnh (a) v blend CSTN/EPDM bin tớnh (b) a Mu blend vi EPDM khụng bin tớnh X500 b Mu blend vi EPDM bin tớnh X500 Hỡnh 3.20 nh SEM ca blend CSTN/EPDM 15 nh SEM trờn hỡnh 3.20 cho thy b mt góy mu vi EPDM khụng bin tớnh khỏ phng nhn chng t s liờn kt kộm gia cỏc pha cao su Trỏi li, s dng EPDM bin tớnh, liờn kt gia cỏc pha tt hn hỡnh thnh mt mng khụng gian cao gia hai pha (xem 3.1.4.5) Vỡ vy b mt góy ca blend CSTN/EPDM bin tớnh cú g gh cao hn rừ rt so vi blend vúi EPDM khụng bin tớnh b Hỡnh thỏi cu trỳc qua nh hin vi quang hc phõn cc (POM) Hin vi quang hc phõn cc cho phộp xỏc nh cỏc vựng cu trỳc tinh th v vụ nh hỡnh polyme núi chung v cao su núi riờng i vi hai loi cao su cú kh nng kt tinh khỏc xa nh CSTN v EPDM, vic s dng POM s cho bit mc phõn tỏn ca chỳng blend khỏ rừ nột ó chp nh POM ca cao su blend nhit : 0oC v quan sỏt hỡnh thỏi cu tinh th ca blend bng POM (Hỡnh 3.23) Hỡnh 3.23 Hỡnh thỏi tinh th ca blend CSTN/EPDM kt tinh 0oC phúng i x240 Cỏc hỡnh nh POM cho thy cỏc vựng tinh th phõn b khỏ ng u blend chng t s phõn b s phõn b ca hai pha CSTN v EPDM khỏ ng u Ngoi ra, mt tinh th blend nh hn rừ rt so vi CSTN chng t rng s kt tinh ca CSTN blend cng b hn ch khỏ nhiu bi s cú mt ca EPDM 3.1.4.4 Tớnh cht c hc Tớnh cht c hc ca blend CSTN/EPDM c kho sỏt qua ng cong bin dng - ng sut (Hỡnh 3.24) 11 10 Blend với EPDM biến tính Blend với EPDM không biến tính ứng suất (MPa) 0 100 200 300 400 500 600 Dãn dài (mm) Hỡnh 3.24 ng cong ng sut bin dng ca blend CSTN/EPDM vi EPDM cú v khụng bin tớnh 16 ng cong bin dng ng sut cho thy vic bin tớnh EPDM ó to tng hp tt hn vi CSTN quỏ trỡnh ch to blend CSTN/EPDM: bn kộo tng, dón di gim i ỏng k cng ca blend CSTN/EPDM bin tớnh cng tng th hin dc cao hn trờn ng cong bin dng ng sut S khỏc bit v dc ca hai blend th hin c bit rừ cỏc giỏ tr bin dng cao, chng t mt mng khụng gian cao hn hn trng hp blend s dng EPDM bin tớnh iu ny c khng nh kho sỏt mc trng dung mụi ca cỏc blend 3.1.4.5 trng dung mụi Cỏc mu blend ó lu húa c ngõm vo toluen xỏc nh mc trng bóo hũa v ng hc trng theo thi gian Cỏc kt qu trỡnh by bng 3.21 Bng 3.21 trng ca blend CSTN/EPDM toluene, % Thi gian ngõm mu, gi Ch bin tớnh 24 48 Cú bin tớnh - 219,2 275,1 299,1 297,3 319,4 320,9 Khụng bin tớnh - 260.6 334.1 370.4 388.9 417.5 425.6 T giỏ tr trng bóo hũa ó tớnh mt mng khụng gian ca cỏc mu cao su blend vi EPDM bin tớnh v khụng bin tớnh Kt qu trỡnh by bng sau: Mt mng, 105 mol/cm3 2,48 3,44 Blend CSTN/EPDM CSTN/EPDM bin tớnh S liu bng trờn cho thy mt mng khụng gian ca mu CSTN/EPDM bin tớnh cao hn so vi mu CSTN/EPDM khụng bin tớnh ti gn 40% Kt qu xỏc nh mt mng khụng gian hon ton phự hp vi tớnh cht c hc cng nh cỏc kho sỏt hỡnh thỏi cu trỳc ó xột trờn õy 3.1.4.6 Tớnh cht lóo húa nhit Kh nng chu lóo húa nhit ca cỏc blend CSTN/EPDM cú v khụng bin tớnh bng DTDM c ỏnh giỏ theo TCVN 2229-2007 khụng khớ núng nhit 120oC, thi gian 70 gi Kt qu c trỡnh by bng 3.22 so sỏnh, bng cng a s liu v lóo húa ca tng cao su riờng bit Bng 3.22 H s lóo húa nhit theo bn kộo ca blend CSTN/EPDM Blend Vi EPDM khụng bin tinh Vi EPDM cú bin tớnh bn kộo, MPa Trc lóo Sau lóo húa húa 5,25 3,73 10,52 8,20 H s lóo húa nhit 0,71 0,78 S liu bng 3.22 cho thy kh nng chu lóo húa nhit ca blend cú EPDM bin tớnh cao hn hn so sỏnh cựng blend vi EPDM khụng bin tớnh iu ny 17 cú th c gii thớch bi mt khõu mch cao hn blend vi EPDM bin tớnh 3.2 Nghiờn cu ch to nanocompzit trờn c s blend CSTM/EPDM 3.2.1 Nanocompozit t nanoclay Nanocompozit trờn c s blend CSTN/EPDM v nanoclay I28E c ch to theo hai cỏch: trn trc tip nanoclay vo blend theo phng phỏp núng chy (ký hiu l blend II) v a nanoclay vo blend qua cht ch (ký hiu l blend III) so sỏnh, ó s dng blend CSTN/EPDM khụng cú nanoclay tng ng (ký hiu blend I) ó xỏc nh nh SEM cng cho thy nn cao su tn ti nhiu ht nanoclay vi kớch thc vi chc - 100nm (hỡnh 3.27 c, d) c (x10.000) d (x20.000) Hỡnh 3.27 nh SEM mu I28E/CSTN vi cỏc phúng i khỏc Tớnh cht c hc ca cỏc blend núi trờn c ỏnh giỏ qua ng cong ng sut dón di (Hỡnh 3.35) 12 Extension (mm) 10 Blend I Blend II Blend III 0 100 200 300 400 500 600 Extension (mm) Hỡnh 3.27 th ng sut dón di cỏc blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanoclay Cỏc kt qu trờn chng t rng: 18 - Cỏc liờn kt xut hin blend gia nanoclay v cao su cú nh hng trc tip n cng (th hin qua modun v dón di) nhng ớt nh hng n bn kộo ca vt liu - Blend II cú modun cao hn v dón di t nh hn so vi blend III Nu lu ý rng mt mng khụng gian ca hai blend ny tng ng (xỏc nh qua trng bóo hũa) cú th suy cú s khỏc bit ca cỏc liờn kt blend II v blend III Cú th d oỏn rng phng phỏp trn hp núng chy (blend II) mt s ht nanoclay cú th tn ti dng aggregate; ú vic s dng masterbatch lm kh nng to aggregate blend gim mnh Vỡ vy, blend II, cỏc liờn kt xut hin nanoclay cú th bao gm hai loi: i - liờn kt gia ht nanoclay cao su v ii - liờn kt gia cỏc ht nanoclay s cp aggregate i vi blend III, kh nng to aggregate thp hn nhiu nờn ch yu s l liờn kt gia ht nanoclay v cao su Nu so sỏnh tng i hai blend II v III, cú th coi blend II cú hai loi liờn kt liờn quan n nanoclay, cũn blend III ch cú mt loi khng nh gi thit trờn ó kho sỏt ng cong tr ca cỏc loi blend I III Cỏc ng cong c trỡnh by trờn hỡnh 3.36 ứng suất (MPa) Blend III Blend II Blend I 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Dãn dài (mm) Hỡnh 3.36 Vũng tr ca blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanoclay (chu kỡ 1) Blend I 2.Blend II Blend III T th trờn ó xỏc nh mt s thụng s ca vũng tr nh sau Bng 3.26 Cỏc thụng s ca vũng tr blend CSTN/EPDM (chu kỡ 1) Thụng s n v Blend I Blend II Blend III ng sut kộo Din tớch vũng tr MPa n v din tớch 3,42 1320 4,93 2830 4,27 1860 Ti dón di xỏc nh vũng tr, ng sut kộo ca cỏc blend II v III cao hn hn blend I, khong 25 45% Blend II cú ng suõt kộo ln hn blend III ng thi din tớch vũng tr ca blend II cng l ln nht, cao hn din tớch vũng tr blend I ti 19 ln, din tớch vũng tr blend III cao hn so vi blend I l gn 1,4 ln Do din tớch vũng tr c trng cho nng lng ca h thng mt i mt chu kỡ kộo thỏo ti, cú th thy rng nng lng mt mỏt kộo mu blend cú nanoclay (blend II v III) ln hn so vi mu khụng cú nanoclay S mt mỏt nng lng kộo ny hin nhiờn cú liờn quan ti cỏc liờn kt ca nanoclay vi nn cao su v cú th c gii thớch nh sau: Trong h thng cao su cht n, nng lng phỏ hy cỏc liờn kt ca h thng c phõn b cho tng loi liờn kt Nh vy s tng modun ca cỏc blend cú nanoclay l s xut hin cỏc liờn kt c trng liờn quan n nanoclay Khi b kộo dón vi bin dng nh, blend II cú hai loi liờn kt (liờn kt nanoclay cao su v liờn kt clay clay aggregate) b phỏ hy, s tn nhiu nng lng hn blend III ch cú mt loi liờn kt (nanoclay cao su) Vỡ vy, din tớch vũng tr ca blend II ln nht, sau ú l n blend III v cui cựng l blend I (gi nh rng liờn kt cao su cao su l nh c blend ) (Bng 3.26) Cỏc liờn kt cao su nanoclay v clay clay cú tỏc dng lm tng ng sut kộo ca blend cú nanoclay so vi blend khụng n tng ng chu kỡ Sau chu kỡ kộo thỏo ti th nht, mt lng ln cỏc liờn kt ny b phỏ v, ú chu kỡ th ng sut kộo ca blend II v III gim mnh so vi mc gim ca blend I Trong chu kỡ th 3, mc gim ng sut kộo ca cỏc blend II v III khụng ỏng k so vi chu kỡ th hai v cng tng t nh blend I (hỡnh 3.30) iu ny chng t ti cỏc chu kỡ kộo th hai v th ba, phn úng gúp ca cỏc liờn kt nanoclay vo ng sut kộo ca vt liu ó gim i so vi chu kỡ kộo th nht chỳng b phỏ v mt phn Cỏc liờn kt ny khụng khụi phc li c sau mu c thỏo ti, ú ng sut kộo ti cỏc chu kỡ sau ớt thay i (Bng 3.27) 4.93 bn kộo, MPa 4.27 4.02 3.87 3.74 3.42 3.23 3.58 2.98 Blend I Blend II Blend III Chu kỡ Chu kỡ Chu kỡ Hỡnh 3.38 S thay i ng sut kộo theo chu kỡ ca blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanoclay 20 Bng 3.27 Mc gim ng sut kộo ca blend CSTN/EPDM theo cỏc chu kỡ kộo (chu kỡ l 100%) Blend CSTN/EPDM Blend I Blend II Blend III Chu kỡ Chu kỡ Chu kỡ 100 100 100 91,5 81,5 87,5 87,1 78,5 83,8 Khi so sỏnh s khỏc bit v ng sut kộo gia cỏc blend tng chu kỡ (hỡnh 3.39), cú th thy mc khỏc bit gia chỳng nh i cỏc chu kỡ sau (coi giỏ tr ng sut ca blend I l 100%) Cỏc s liu t cỏc bng 3.27 cho thy khụng cú s thay i ng sut kộo ỏng k gia cỏc chu kỡ v Trỏi li giỏ tr ny gim mnh t chu kỡ n chu kỡ S khỏc bit ng sut kộo gia cỏc blend cng tuõn theo qui lut ny iu ny chng t, nhng liờn kt ca nanoclay nn cao su b phỏ hy mnh nht chu kỡ v khụng hi phc li c thỏo ti 3.2.2 Nanocompozit t nanosilica Nanocompozit t blend CSTN/EPDM c ch to bng cỏch a nanosilica bin tớnh silan vo blend theo hai cỏch: - Trn trc tip nanosilica vo blend theo phng phỏp trn hp núng chy (kớ hiu l blend IV) - a nanosilica vo blend thụng qua ch liu (MB) nanosilica/CSTN (kớ hiu l blend V) Hm lng nanosilica a vo blend l 7pkl/100pkl cao su Cỏc mu blend sau ú c lu húa nhit 155oC phỳt Hỡnh 3.40: S phõn tỏn nanosilica nn CSTN nh SEM cho thy nanosilica phõn tỏn nn cao su di dng cỏc ht vi kớch thc t vi chc n xp x 100 nm.Nanocompozit t nanosilica cú cng cao hn, dón di t nh hn so vi blend I, bn kộo tng khụng ỏng k S tng cng cao su blend a nanosilica vo l s xut hin cỏc liờn kt silica/cao su v silica silica cỏc hp ht giỏn tip ỏnh giỏ mc nh hng ca cỏc liờn kt ny n tớnh cht c hc blend CSTN/EPDM, ó tin hnh xỏc nh vũng tr ca cỏc blend thc hin mt chu kỡ kộo thỏo ti (hỡnh 3.42) 21 ứng suất (MPa) Blend V Blend IV Blend I 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Dãn dài (mm) Hỡnh 3.42.ng cong kộo thỏo ti ca blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanosilica(chu kỡ 1) a Blend I b Blend IV c Blend V T cỏc ng cong trờn ó xỏc nh mt s thụng s ca vũng tr (bng 3.29) Bng 3.30 Mt s thụng s ca vũng tr blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanosilica (chu kỡ 1) Thụng s n v Blend I Blend IV Blend V ng sut kộo MPa 3,42 5,17 4,25 Din tớch vũng tr n v din tớch 1320 2460 1560 S liu t bng 3.30 cho thy qui lut ca blend CSTN/EPDM cú nanosilica cng tng t trng hp cú nanoclay I28E Nu cỏc phn t nanosilica c a vo blend trng thỏi núng chy (blend IV), blend CSTN/EPDM xut hin cỏc hp ht nanosilica, v ú cú c cỏc liờn kt silica cao su v silica silica Khi b kộo dón n mt bin dng nht nh, cỏc liờn kt ny b phỏ v, v nng lng phỏ hy c th hin din tớch vũng tr mu c thỏo ti Trong trng hp nanosilica c a vo blend qua MB (blend V) s lng cỏc aggregate silica blend nh hn nhiu so vi blend IV, ú cú th coi blend V ch cú liờn kt silica cao su Vỡ vy bin dng blend V ch cú cỏc liờn kt silica cao su b phỏ v Nu lu ý rng bin dng mu cao su cú n, cỏc liờn kt cht n b phỏ hy u tiờn, sau ú mi n liờn kt cht n cao su, cú th thy s phỏ hy liờn kt ca nanosilica blend V nh hn blend IV, th hin din tớch vũng tr nh hn bin dng (bng 3.30) Do s phỏ hy cỏc liờn kt ca nanosilica, ng sut kộo ca blend IV v blend V gim mnh sau chu kỡ 1, ú blend IV gim khong 20%, blend V khong 15% cỏc chu kỡ tip theo, mc gim ng sut ca cỏc blend ny khụng ỏng k chng t s n nh hn ca cỏc cu trỳc, tng ng vi blend khụng n - khong 5% (bng 3.31) 22 Bng 3.31 Mc gim ng sut kộo ca blend CSTN/EPDM cú v khụng cú nanosilica qua cỏc chu kỡ kộo thỏo ti (chu kỡ tớnh l 100%) ng sut kộo Blend CSTN/EPDM Chu kỡ Chu kỡ Chu kỡ MPa % MPa % MPa % Blend I 3,42 100 3,13 91,5 2,98 87,1 Blend IV 5,17 100 4,13 79,9 3,9 75,4 Blend V 4,25 100 3,59 84,4 3,39 79,7 Cng tng t trng hp nanoclay, cỏc liờn kt b phỏ hy ca nanosilica blend CSTN/EPDM khụng hi phc li sau thỏo ti Do ú ng sut kộo ớt thay i s chu kỡ kộo thỏo ti lp li ln 3.2.3 Tớnh cht lóo húa nhit ca nanocompozit Trong bng 3.33 l h s lóo húa nhit ca cỏc nanocompozit sau trỡ nhit 120oC 70 gi Bng 3.33 Kt qu th nghim lóo húa nhit ca blend CSTN/EPDM Blend bn kộo, MPa H s lóo húa theo bn kộo, % Trc lóo húa Sau lóo húa Blend I 10,5 5,41 51,4 Blend II 10,3 6,32 61,4 Blend III 10,8 6,56 60,7 Blend IV 11,2 7,7 68,7 Blend V 11,5 8,6 74,5 CSTN/EPDM S liu bng 3.33 cho thy: - Blend vi nanoclay I28E cú kh nng chu lóo húa nhit c ci thin rừ rt so vi khụng cú nanoclay Hin nhiờn l s ci thin kh nng chu lóo húa nhit ca blend l s cú mt ca nanoclay vi cỏc liờn kt ca nú vi nn cao su Cú th nhn xột l mc ci thin kh nng chu lóo húa nhit ca hai loi blend II v III tng ng (h s lóo húa trờn 60%) chng t cỏc loi liờn kt ca nanoclay cú nh hng nh n tớnh cht ny ca vt liu - Blend CSTN/EPDM cú nanosilica cú kh nng chu lóo húa nhit cao hn rừ rt so vi blend tng ng khụng cú nanosilica - H s lóo húa nhit ca blend V cao hn so vi blend IV chng t rng s phõn b tt hn ca nanosilica h thng nh s dng MB cú tỏc dng nõng cao kh nng chng lóo húa ca blend iu ny cng phự hp vi kt qu o vũng tr ó núi trờn 23 KT LUN Bng cỏch phõn tớch mc tng tỏc gia cỏc pha CSTN v EPDM vi cỏc cht xỳc tin ó ỏnh giỏ nh tớnh nh hng ca phng phỏp hn luyn n mc phõn b xỳc tin v kh nng khõu mch ca tng pha cao su riờng r blend CSTN/EPDM Trờn c s ú ó ỏnh giỏ hiu qu trn hp v xỏc nh c phng phỏp to blend CSTN/EPDM vi tớnh cht phự hp Bng cỏch nghiờn cu cỏc ng cong lu húa ca blend CSTN/EPDM v cỏc thnh phn CSTN v EPDM ó xỏc nh c xu hng dch chuyn cỏc cht xỳc tin t pha EPDM sang CSTN quỏ trỡnh ch to blend Cỏc kt qu thu c cho thy vic dch chuyn cht xỳc tin ph thuc c vo thụng s hũa tan ca cỏc cht ln vo s chờnh lch tc lu húa gia hai pha cao su CSTN v EPDM iu ny cú nh hng n kh nng tng hp ca hai loi cao su blend tng cng mc tng hp ca CSTN v EPDM ó bin tớnh EPDM bng DTDM Ch bin tớnh ti u l: Nhit bin tớnh: 140oC Hm lng DTDM: 0,5 pkl; Hm lng xỳc tỏc: 0,5 pkl Thi gian bin tớnh: phỳt Blend CSTN/EPDM bin tớnh cú bn kộo cao hn 100%, modun kộo cao hn gn 50%, dón di cao hn gn 20% so vi blend CSTN/EPDM khụng bin tớnh S ci thin tớnh cht c hc ca blend CSTN/EPDM bin tớnh c cho l tng cng mt mng khụng gian ca blend s dng EPDM bin tớnh ó ch to thnh cụng nanocompozit t blend CSTN/EPDM v hai loi ph gia nano l nanoclay I28E v nanosilica bin tớnh Cỏc ph gia nano c phõn tỏn ti kớch thc ht di 100nm Bng cỏch xỏc nh ng cong bin dng- ng sut bin dng nh ó ỏnh giỏ c nh hng ca cỏc ph gia nano núi trờn n tớnh cht cao su chu tỏc dng ca ti trng chu kỡ ó giỏn tip xỏc nh rng s ci thin tớnh cht c hc ca nanocompozit ti bin dng nh ph thuc vo phng phỏp ch to: - Theo phng phỏp trn hp núng chy trc tip, tớnh cht c hc ph thuc vo c tng tỏc cao su cht n v tng tỏc bờn hp ht n - Theo phng phỏp dựng ch liu, tớnh cht c hc ph thuc ch yu vo tng tỏc cao su cht n 24 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N ng Vit Hng, Bựi Hong Nguyờn, Lờ Nh a, Bựi Chng(2013), Tng hp lu húa blend CSTN/EPDM s dng phng phỏp bin tớnh EPDM bng xỳc tin DTDM Tp Húa hc - Nov 2013 - 6BAC : Vol 51 - pp 278-281 Le Nhu Da, Dang Viet Hung, Uong Dinh Long, Hoang Nam, Nguyen Pham Duy Linh, Bui Chuong(2014), Preparation and characterzation of NR/EPDM Part Effect of mixing procedures on curatives distribution and migration Vietnam Journal of Chemistry - Oct 2014 - : Vol 52 - pp 596-601 - DOI: 10.15625/0866-7144.2014-0037 Lờ Nh a, ng Vit Hng, Uụng ỡnh Long, Nguyn Vnh t, Hong Nam, Bựi Chng(2015), Nghiờn cu vai trũ ca nanoclay nh mt cht tr tng hp blend CSTN/EPDM Tp Húa hc - 2015.53(4) - p 503 508 Lờ Nh a, ng Vit Hng, Uụng ỡnh Long, Nguyn Phm Duy Linh, Bựi Chng(2015), Nghiờn cu nh hng ca s dch chuyn cỏc cht lu húa n quỏ trỡnh lu húa blend cao su t nhiờn-cao su EPDM (CSTN/EPDM) Phn nh hng ca cht xỳc tin n quỏ trỡnh lu húa Tp Húa hc ó nhn ng Lờ Nh a, ng Vit Hng, Uụng ỡnh Long, Nguyn Phm Duy Linh, Bựi Chng(2015), Nghiờn cu nh hng ca s dch chuyn cỏc cht lu húa n quỏ trỡnh lu húa blend cao su t nhiờn-cao su EPDM (CSTN/EPDM) Phn nh hng ca quỏ trỡnh hn luyn n s phõn b li cỏc cht xỳc tin Tp Húa hc ó nhn ng