Nghiên Cứu Chế Tạo Các Blend Trên Cơ Sở Cao Su Thiên Nhiên

Header Page of 126 B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH HONG HI HIN NGHIấN CU CH TO CC BLEND TRấN C S CAO SU THIấN NHIấN LUN N TIN S HO HC NGH AN - 2014 Footer Page of 126 Header Page of 126 B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH HONG HI HIN NGHIấN CU CH TO CC BLEND TRấN C S CAO SU THIấN NHIấN Chuyờn ngnh: HO HU C Mó s: 62.44.01.14 LUN N TIN S HO HC NGI HNG DN KHOA HC: GS TS Bựi Chng PGS TS Hong Vn Lu NGH AN-2014 Footer Page of 126 Header Page of 126 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu tụi thc hin Cỏc s liu v kt qu lun ỏn l trung thc v cha c cụng b bt k cụng trỡnh khoa hc no khỏc Ngh An, 2014 Tỏc gi Hong Hi Hin Footer Page of 126 Header Page of 126 LI CM N Lun ỏn c hon thnh ti khoa Hoỏ hc - Trng i hc Vinh, Trung tõm Nghiờn cu vt liu Polyme v Compozit Trng i hc Bỏch khoa H Ni Vi lũng bit n sõu sc, tụi xin chõn thnh gi li cm n n GS TS Bựi Chng, PGS TS Hong Vn Lu, PGS TS Nguyn Vnh Tr ó tn tỡnh hng dn sut quỏ trỡnh thc hin bn lun ỏn ny Tỏc gi cng xin t lũng bit n chõn thnh i vi s giỳp ca PGS TS inh Xuõn nh, PGS TS Nguyn Hoa Du, PGS TS Trn ỡnh Thng, TS Lờ c Giang, TS ng Vit Hng v TS Trn Hi Ninh, ó to nhiu iu kin thun li cng nh úng gúp nhiu ý kin lun ỏn t kt qu tt Qua õy, tỏc gi xin gi li cỏm n ti cỏc cỏn b Khoa Hoỏ hc - Trng i hc Vinh, cỏc cỏn b Trung tõm Nghiờn cu vt liu Polyme v Compozit Trng i hc Bỏch khoa H Ni v hc viờn cao hc chuyờn ngnh hoỏ hu c ó cng tỏc, trao i, tho lun v úng gúp cho lun ỏn Nhõn dp ny, tỏc gi cng xin c gi li cm n n KS Nguyn Vn Hong, KS Lng Hng Sc, KS Nguyn Vn Vinh, Phan ỡnh Thanh cựng cỏc nhõn viờn Phũng thớ nghim Kim phm Cụng ty TNHH MTV Cao su Phỳ Ring Bỡnh Phc ó giỳp v nguyờn liu cao su thiờn nhiờn, to iu kin tin hnh mt s thớ nghim phõn tớch quan trng ca lun ỏn hon thnh tt chng trỡnh hc cng nh lun ỏn bờn cnh s giỳp ca cỏc thy cụ v bn bố cũn cú s ng h v ng viờn ca gia ỡnh, õy l ch da vng chc tỏc gi cú th yờn tõm hon thnh bn lun ỏn Tỏc gi xin c by t s trõn trng v lũng bit n sõu nng Ngh An, 2014 Tỏc gi Hong Hi Hin Footer Page of 126 Header Page of 126 MC LC Trang LI CAM OAN LI CM N MC LC .i DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT .v DANH MC CC BNG vii DANH MC CC HèNH V, BIU , S x M U Chng 1: TNG QUAN 1.1 Vt liu blend 1.1.1 Gii thiu chung 1.1.2 Mt s thnh tu ni bt 1.1.3 Cỏc phng phỏp ch to polyme blend .7 1.1.3.1 Ch to polyme blend trng thỏi núng chy .7 1.1.3.2 Ch to polyme blend t dung dch polyme .8 1.1.3.3 Ch to polyme blend t hn hp cỏc latex polyme 1.1.4 Phng phỏp xỏc nh tng hp v tng cng kh nng tng hp ca polyme blend 1.1.4.1 Cỏc phng phỏp xỏc nh tng hp 1.1.4.2 Mt s phng phỏp tng tng hp cho polyme blend 1.2 Cao su nguyờn liu v mt s hoỏ cht ph gia .13 1.2.1 Cao su nguyờn liu .13 1.2.1.1 Cao su thiờn nhiờn 13 1.2.1.2 Cao su butadien nitril 14 1.2.1.3 Cao su butadien styren 16 1.2.2 Mt s hoỏ cht v ph gia dựng lu hoỏ cao su 17 1.2.2.1 Dicumyl peroxyt 17 1.2.2.2 Benzoyl peroxyt (dibenzoyl peroxyt) 18 1.2.2.3 S lu hoỏ v c ch lu hoỏ cao su 19 1.2.2.4 Cht xỳc tin 23 Footer Page of 126 i Header Page of 126 1.2.2.5 Cht tr xỳc tin 24 1.2.2.6 Cht phũng lóo 24 1.3 Mt s vt liu blend trờn c s cao su thiờn nhiờn 25 1.4 Vt liu polyme nanocompozit .29 1.4.1 Gii thiu chung v vt liu compozit 29 1.4.2 Vt liu polyme nanocompozit 29 1.4.3 Ch to polyme nanocompozit bng trn hp 30 1.4.3.1 Trn hp núng chy 30 1.4.3.2 Trn hp dung dch 31 1.4.4 Ch to polyme nanocompozit bng phng phỏp sol-gel 31 1.4.5 Ch to polyme nanocompozit bng phng phỏp trựng hp in situ 32 Chng 2: PHNG PHP THC NGHIM .33 2.1 Nguyờn liu v thit b nghiờn cu 33 2.1.1 Nguyờn liu v hoỏ cht .33 2.1.2 Thit b 34 2.1.2.1 Thit b ch to 34 2.1.2.2 Thit b nghiờn cu 34 2.2 Phng phỏp thc nghim 35 2.2.1 Ch to vt liu 35 2.2.1.1 Cỏc quy trỡnh ch to chung 35 2.2.1.2 Ch to vt liu blend CSTN/NBR 38 2.2.1.3 Ch to vt liu blend CSTN/NBR theo phng phỏp 39 2.2.1.4 Ch to blend (CSTN/NBR)/DCP 39 2.2.1.5 Ch to blend (CSTN/NBR)/CSE-20 40 2.2.1.6 Ch to blend (CSTN/NBR)/CSE-50 41 2.2.1.7 Ch to blend (CSTN/NBR)/CR 41 2.2.1.8 Ch to blend CSTN/NBR/DCP-CR 42 2.2.1.9 Ch to nano silica compozit trờn c s cỏc blend ó ch to c 43 2.2.1.10 Ch to vt liu blend CSTN/CSE-20 v nanocompozit t blend CSTN/CSE-20 43 2.2.1.11 Ch to vt liu blend CSTN/SBR 45 Footer Page of 126 ii Header Page of 126 2.2.2 Phng phỏp xỏc nh tớnh cht, cu trỳc vt liu cao su blend 45 2.2.2.1 Phng phỏp xỏc nh bn kộo t ca vt liu 45 2.2.2.2 Phng phỏp xỏc nh dón di t ca vt liu 46 2.2.2.3 Phng phỏp xỏc nh bn xộ ca vt liu 46 2.2.2.4 Phng phỏp xỏc nh kh nng hi phc ng sut 47 2.2.2.5 Phng phỏp xỏc nh vũng tr 47 2.2.2.6 Phng phỏp xỏc nh cng ca vt liu 47 2.2.2.7 Phng phỏp xỏc nh trng ca vt liu dung mụi 48 2.2.2.8 Phng phỏp phõn tớch nhit trng lng (TGA) 48 2.2.2.9 Phng phỏp xỏc nh mt khõu mch 49 2.2.2.10 Phng phỏp xỏc nh P0 49 2.2.2.11 Phng phỏp xỏc nh ch s trỡ PRI 49 2.2.2.12 Phng phỏp xỏc nh nht Mooney 50 2.2.2.13 Phng phỏp kho sỏt cu trỳc hỡnh thỏi 50 2.2.2.14 Phng phỏp quy hoch thc nghim 50 Chng 3: KT QU V THO LUN 52 3.1 Nghiờn cu ch to vt liu cao su blend trờn c s cao su thiờn nhiờn v cao su butadien nitril (CSTN/NBR) 52 3.1.1 Nghiờn cu ch to vt liu cao su blend trờn c s cao su thiờn nhiờn v cao su butadien nitril khụng cú cht tng hp 52 3.1.1.1 nh hng ca t l phi trn cỏc cao su n mt s tớnh cht cụng ngh blend CSTN/NBR 52 3.1.1.2 nh hng ca t l hn hp cao su n trng ca blend xng A92 v du nhn 53 3.1.1.3 Nghiờn cu nh hng ca cụng ngh ch to n tớnh cht blend 55 3.1.2 Nghiờn cu ch to blend CSTN/NBR cú cht tng hp 65 3.1.2.1 Nghiờn cu tng cng kh nng tng hp cho blend CSTN/NBR bng DCP 66 3.1.2.2 Nghiờn cu nh hng ca cỏc loi cao su thiờn nhiờn epoxy húa n tớnh cht blend CSTN/NBR 73 Footer Page of 126 iii Header Page of 126 3.1.2.3 Nghiờn cu s dng cao su clopren ct mch (CR) lm cht tng hp cho blend CSTN/NBR(4/1) 83 3.1.2.4 Nghiờn cu ng dng phn mm Design Expert ti u hoỏ hm lng CR v DCP tng hp kt hp cho blend CSTN/NBR(4/1) 90 3.1.3 Nghiờn cu ch to vt liu nanocompozit .105 3.1.3.1 nh hng ca hm lng nano silica bin tớnh n tớnh cht c hc ca vt liu nanocompozit 107 3.1.3.2 nh hng ca cht n nano silica bin tớnh n trng xng A92 v du nhn 109 3.1.3.3 Cu trỳc hỡnh thỏi vt liu cao su blend nanocompozit 110 3.1.3.4 nh hng ca DCP v cỏc loi cht n nano silica n vt liu nanocompozit t blend CSTN/NBR(4/1) 111 3.2 Nghiờn cu ch to mt s h blend khỏc trờn c s cao su thiờn nhiờn 117 3.2.1 Nghiờn cu ch to cao su blend CSTN/CSE-20 v nanocompozit t blend CSTN/CSE-20 117 3.2.1.1 Nghiờn cu ch to cao su blend CSTN/CSE-20 117 3.2.1.2 Nghiờn cu ch to nanocompozit t blend CSTN/CSE-20 v nanoslica 121 3.2.2 Nghiờn cu ch to h blend CSTN/SBR (1:1) tng cng kh nng tng hp bng benzoyl peroxyt (BPO) 127 3.2.2.1 nh hng ca cht tng hp BPO n quỏ trỡnh hn luyn 127 3.2.2.2 nh hng ca BPO n tớnh cht c hc blend 128 3.2.2.3 nh hng ca BPO n kh nng hi phc ng sut ca blend 129 3.2.2.4 nh hng ca BPO n tớnh cht nhit ca vt liu blend CSTN/SBR 130 3.2.2.5 Cu trỳc hỡnh thỏi blend CSTN/SBR (1:1) tng hp BPO 131 KT LUN 133 DANH MC CễNG TRèNH 135 TI LIU THAM KHO 136 Ting Vit 136 Ting Anh 140 PH LC 149 Footer Page of 126 iv Header Page of 126 DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Ký hiu Din gii AN Acrylonitril AU Automatical unit n v tu chnh BPO Benzoyl peroxyt BR Butadien rubber Cao su Butadien CSTN Cao su thiên nhiên CSE Cao su thiờn nhiờn epoxy hoỏ CR Chlopren rubber - Cao su cloropren CZ (CBS) Cyclohexyl-2-benzothyazyl-sunfenamde xỳc tin CZ (CBS) DCP Dicumyl peroxyt DM Disulfua benzothiazil DPG Diphenyl guanidin EPM Cao su polyetylen-propylen EPDM Cao su etylen-propylen-dien EPDM-g-MA Cao su etylen-propylen-dien ghộp anhydrit maleic EVA Etylen-vinyl axetat ENR Epoxidized natural rubber Cao su thiờn nhiờn epozy hoỏ FT-IR Phng phỏp phõn tớch ph hng ngoi bin i Furie HDPE High density polyetylen - Polyetylen t trng cao IIR Copolyme iso butylen isopren - Cao su butyl LDPE Low density polyetylen - Polyetylen t trng thp LLDPE Linea - low density polyetylen - Polyetylen mch thng, t trng thp Latex LA Latex low amoniac Cao su latex hm lng amoniac thp Latex HA Latex hight amoniac - Cao su latex hm lng amoniac cao MA Anhydrit maleic NBR Nitrile butadien rubber - Cao su butadien nitril cao su nitril Footer Page of 126 v Header Page 10 of 126 NR Natural rubber cao su thiờn nhiờn PA Polyamit PBT Polybutylenterephtalat PC Polycacbonat PE Polyetylen PET Poly etylenterephtalat PEN Poly(etylen 2,6 naphtalat) PES Poly(ete sulfon) PI Polyimit PKL Phn lng PMMA Poly metyl metacrylat PP Polypropylen PPE Polyphenylen ete PPS Polyphenyl sunfua PP-g-MA Polypropylen ghộp maleic anhydric PVA Poly(vinyl alcohol) PVC Polyvinylclorua RD (TMQ) 2,2,4-trimetyl-1,2-dihydroquynolin tờn thng mi phũng lóo RD RSS Ribbed Smoked Sheet - Cao su t xụng khúi SBR Styren butadien rubber - Cao su butadien styren SEM Scanning Electron Microscope - Kớnh hin vi in t quột SVR System Vietnam Rubber - Cao su tiờu chun Vit Nam TEM Transmission Electron Microscope - Kớnh hin vi in t truyn qua TEOS Tetra etyloxy silan TESPT Bis (3-trietoxysilyl propyl) tetrasunfit TGA/ DrTGA Thermo gravimetric analysis - Phõn tớch nhit trng lng Tg Temperature glass - Nhit hoỏ thu tinh THF Tetrahydrofuran TMTD Tetrametyltiuramdisunfua Footer Page 10 of 126 vi Header Page 165 of 126 Blends of Rubber Polymers, Rubber Chemistry and Technology, 38 (1), pp 62-75 112 Wang L.L., Zhang L.Q., Tian M (2012), Mechanical and Tribological properties of Acrylonitrile-Butadiene Rubber Filled with Graphite and Carbon Black, Materials and Design 113 Yue Y.L., Zhang C., Zhang H., Zhang D.H., Chen X., Chen Y.F., Zhang Z (2013), Tensile properties of in-situ precipitated polydimethylsiloxane networks, Express Polymer Letters, (10), pp 863872 114 Yuko Ikeda Shinzo Kohjiya (1997), In situ formed silica particles in rubber vulcanizate by the sol-gel method, Polymer, 38(17), pp 4417 4423 115 Yuko Ikeda Sirilux Poompradub Yuichi Morita Shinzo Kohjiya, (2008), Preparation of high performance nanocompozit elastomer: effect of reaction conditions on in situ silica generation of high content in natural rubber, J Sol-Gel Sci Technol, 45,pp 299306 116 Zheng Peng Ling Xue Kong, Si-Dong Li, Yin Chen, Mao Fang Huang, (2007), Self-assembled natural rubber/silica nanocompozits: Its preparation and characterization, Compozits Science and Technology, 67,pp 31303139 117 Zhu S., Chan C M (1998), Transition of phase continuity induced by crosslinking and interfacial reaction during reactive processing of compatibilized PVC/SBR blends, Polymer, 39 (26), pp 7023-7032 Footer Page 165 of 126 148 Header Page 166 of 126 PH LC Hỡnh nh thit b thớ nghim Hỡnh Mỏy trn kớn Plasti-corderđ ca hóng Brabender Hỡnh Mỏy cỏn trc Hỡnh Mỏy ộp lu hoỏ cao su Footer Page 166 of 126 149 Header Page 167 of 126 Hỡnh Mỏy ct mu Hỡnh Mỏy o c lý nng INSTRON 5582 Hỡnh Kớnh hin vi in t quột SEM JEOL JSM-6360LV Footer Page 167 of 126 150 Header Page 168 of 126 Gin TGA Hỡnh 7: Gin TGA cao su thiờn nhiờn Hỡnh 8: Gin TGA mu cao su nitril Footer Page 168 of 126 151 Header Page 169 of 126 Hỡnh 9: Gin mu blend CSTN/NBR ch to theo phng phỏp Hỡnh 10: Gin mu blend CSTN/NBR ch to theo phng phỏp Footer Page 169 of 126 152 Header Page 170 of 126 Hỡnh 11: Gin mu blend CSTN/NBR ch to theo phng phỏp Hỡnh 12: Gin mu blend CSTN/NBR ch to theo phng phỏp Footer Page 170 of 126 153 Header Page 171 of 126 Hỡnh 13: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 3,0 : 0,3 Hỡnh 14: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 3,0 : 0,7 Footer Page 171 of 126 154 Header Page 172 of 126 Hỡnh 15: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 3,0 : 1,0 Hỡnh 16: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 5,0 : 0,3 Footer Page 172 of 126 155 Header Page 173 of 126 Hỡnh 17: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 5,0 : 1,0 Hỡnh 18: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 7,0 : 0,3 Footer Page 173 of 126 156 Header Page 174 of 126 Hỡnh 19: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 7,0 : 0,0 Hỡnh 20: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 10 : 0,3 Footer Page 174 of 126 157 Header Page 175 of 126 Hỡnh 21: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 10 : 0,7 Hỡnh 22: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 10 : 1,0 Footer Page 175 of 126 158 Header Page 176 of 126 Hỡnh 23: Gin TGA mu CSTN/NBR cú hm lng CR/DCP l 10 : 0,0 Hỡnh 24: Gin TGA mu cao su SBR Footer Page 176 of 126 159 Header Page 177 of 126 Hỡnh 25: Gin TGA mu blend CSTN/SBR Hỡnh 26: Gin TGA mu blend CSTN/SBR-BPO Footer Page 177 of 126 160 Header Page 178 of 126 ng cong tr 12 M4 M3 10 ứng suất (MPa) ứng suất (MPa) 0 50 100 150 200 50 100 150 200 Dãn dài (mm) Dãn dài (mm) (b) (a) Hỡnh 27: ng cong tr ca mu ch to theo phng phỏp (a) v (b) 6 CSTN/NBR/3CR CSTN/NBR/5CR ứng suất (MPa) ứng suất (MPa) 4 1 0 50 100 150 200 50 100 150 200 150 200 Dãn dài (mm) Dãn dài (mm) 6 CSTN/NBR/7CR CSTN/NBR/10CR ứng suất (MPa) ứng suất (MPa) 4 1 0 50 100 150 200 50 100 Dãn dài (mm) Dãn dài (mm) Hỡnh 28: ng cong tr ca blend CSTN/NBR CR Footer Page 178 of 126 161 Header Page 179 of 126 8 CSTN/NBR+Silica Bt CSTN/NBR+DCP+ Silica ứng suất (MPa) ứng suất (MPa) 5 1 0 50 100 150 200 50 Dãn dài (mm) 14 CSTN/NBR+DCP+Silica Bt 10 ứng suất (MPa) 200 CSTN/NBR+Silica 4 2 0 50 100 150 200 Dãn dài (mm) 50 100 Dãn dài (mm) Hỡnh 29: ng cong tr ca vt liu nanocompozit Footer Page 179 of 126 150 12 ứng suất (MPa) 100 Dãn dài (mm) 162 150 200 ... 3.1 Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend sở cao su thiên nhiên cao su butadien nitril (CSTN/NBR) 52 3.1.1 Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend sở cao su thiên nhiên cao su butadien... trung nghiên cứu sở khoa học phục vụ cho việc chế tạo vật liệu blend sở cao su thiên nhiên với cao su tổng hợp NBR, SBR cao su thiên nhiên epoxy hoá Nghiên cứu tăng cường khả tương hợp cao su blend. .. nanocompozit sở blend CSTN/NBR với chất độn nano silica biến tính silan Nghiên cứu chế tạo tính chất vật liệu blend sở cao su thiên nhiên với cao su: cao su thiên nhiên epoxy hoá cao su butadien