Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung giảm chấn trên cơ sở cao su thiên nhiên tt

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án: Khi vận hành máy móc thiết bị sinh rung động tiếng ồn Hầu hết rung động không mong muốn, gây ứng suất lớn thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến người máy Rung động không cách ly hạn chế gây nhiều thiệt hại, cường độ tiếng ồn vượt giới hạn cho phép tác hại đến người Vì vậy, để giảm bớt tác hại gây rung động, việc thiết kế cấu chống rung, giảm chấn cần thiết Các cấu chống rung thường chế tạo từ hay tổ hợp vật liệu kim loại, ceramic polyme Mỗi vật liệu có ưu điểm nhược điểm định Trong đó, polyme vật liệu có khả chống rung cao có tính chất đàn hồi nhớt, bật cao su Cơ cấu chống rung thường phải làm việc điều kiện tải trọng tần số dao động đa dạng Vì vật liệu phải kết hợp với thiết kế cấu nhằm tối ưu hóa hiệu chống rung Vật liệu cao su gắn với kim loại thiết kế cấu chống rung quan tâm nghiên cứu Cao su butyl cao su nitril cao su có khả tắt rung cao cao su thiên nhiên mức thấp Mặc dù có hệ số tắt rung thấp cao su thiên nhiên lại có khả kháng mỏi, tính chất lý cao bám dính tốt với kim loại nên sử dụng rộng rãi để làm vật liệu chống rung Cao su thiên nhiên loại vật liệu polyme nguồn gốc từ thiên nhiên có nhiều tính chất học q báu, nhược điểm khả chịu thời tiết lão hóa Đã có số nghiên cứu : ảnh hưởng chế độ công nghệ, hệ xúc tiến lưu hóa, phụ gia nano, tạo blend với cao su khác… đến tính chất cao su thiên nhiên Mặc dù khả chống rung, chống lão hóa cao su thiên nhiên cần phải nghiên cứu để nâng cao Trên sở đó, tác giả lựa chọn đề tài cho luận án ‘Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung giảm chấn sở cao su thiên nhiên’ Mục đích đối tượng nghiên cứu luận án : Mục đích luận án chế tạo vật liệu cao su chống rung giảm chấn sở cao su thiên nhiên, sử dụng cho kết cấu chống rung chịu tải trọng động Đối tuợng nghiên cứu luận án cao su chống rung giảm chấn sở cao su thiên nhiên Việt Nam blend với cao su clopren Phạm vi nội dung nghiên cứu luận án : Luận án tập trung vào nội dung nghiên cứu bao gồm : - Đánh giá tiêu kỹ thuật cao su chống rung - Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung sở cao su thiên nhiên - Nghiên cứu tính chất mỏi lão hóa cao su thiên nhiên - Nghiên cứu đặc trưng chống rung cao su nhiên nhiên - Thử nghiệm kết cấu chống rung Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án : Góp phần xây dựng sở khoa học cho việc chế tạo vật liệu cao su chống rung Từ liệu tính tốn thiết kế kết cấu chống rung Những đóng góp luận án : Đã xây dựng đơn phối liệu công nghệ chế tạo cao su chống rung sở cao su thiên nhiên Sử dụng phụ gia nano ZnO để tăng cường tính chất lý tính chất cơng nghệ Sử dụng phụ gia sắt từ oxit, bari pherit để tăng bám dính cao su với thép Đánh giá thay đổi cấu trúc cao su trình chịu lão hóa nhiệt tải trọng động đồng thời Trên sở đưa phương trình dự đốn tính chất có độ tin cậy cao cao su làm việc điều kiện tương tự Xây dựng phương pháp thiết bị kèm để đánh giá đặc trưng cao su chống rung kết cấu chống rung : Hệ số nhớt c, hệ số đàn hồi k, độ truyền qua T, hệ số cản Cấu trúc luận án : Luận án bao gồm 141 trang, bao gồm : Mở đầu (2 trang); Chương – Tổng quan (32 trang); Chương – Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu (21 trang); Chương – Kết thảo luận (77 trang); Kết luận (1 trang); Danh mục cơng trình cơng bố tác giả, với cơng trình công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (7 trang) với 106 tài liệu tham khảo; Với 56 bảng 62 hình vẽ NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN TỔNG QUAN Tổng quan trình bày về: (i) Lý thuyết dao động : khái niệm rung động, đặc trưng dao động; (ii) Chống rung vật liệu chống rung: khái niệm chống rung, chế chống rung vật liệu, loại vật liệu chống rung sử dụng nay; (iii) Vật liệu chống rung sở cao su: Những đặc điểm vật liệu chống rung sở cao su yếu tố ảnh hưởng đến cao su chống rung; (iv) Vật liệu chống rung sở cao su thiên nhiên: tình hình nghiên cứu phương pháp nâng cao tính chống rung, lý thuyết lão hóa yếu tố ảnh hưởng đến q trình lão hóa cao su, lão hóa ozon, lão hóa nhiệt, lão hóa học Từ rút định hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung sở cao su thiên nhiên NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Chế tạo vật liệu 2.1.1 Nguyên liệu Cao su thiên nhiên loại tờ xơng khói (RSS -Việt Nam); Axit Stearic (Trung Quốc); Phòng lão 2,2,4-trimetyl-1,2-dihydroquinon (RD) (Trung Quốc); Phòng lão N - (1,3-Dimetylbutyl)-N’-phenyl-pphenylendiamin (4020) (Trung Quốc); Dầu gia công (Trung Quốc); Kẽm oxit (Trung Quốc); Kẽm nano (Việt Nam); Than đen N330, N660 (Trung Quốc); Xúc tiến loại TMTD, TBBS (Trung Quốc); Lưu huỳnh (Trung Quốc); Sắt từ oxit (Fe3O4-Trung Quốc); bariferit (BaFe12O19 Trung Quốc); Dung dịch phốt phát kẽm ZnmF2(PO4)n.nH2O/Zn3(PO4).4H2O (Việt Nam); Axeton, Toluen, H2SO4, Silen; Thép CT3 (Trung Quốc); Silica VN3 (Hãng Evonik); Silica biến tính (TESPT – Việt Nam); Keo dán Thixon p-21 Thixon - 526 (Pháp) 2.1.2 Các đơn pha chế Các đơn pha chế bao gồm: Đơn pha chế cho cao su chống rung; Các đơn pha chế theo qui hoạch thực nghiệm; Đơn pha chế cao su cao thiên nhiên có khơng chứa silica, silica biến tính; Đơn pha chế cao su thiên nhiên theo ZnO; Các đơn pha chế blend cao su thiên nhiên – cao su clopren; Đơn pha chế tăng bám dính cao su với thép 2.1.3 Phương pháp chế tạo mẫu 2.1.3.1 Quá trình chế tạo mẫu cao su Qui trình trộn hợp cao su Hỗn hợp cao su sơ luyện máy cán để làm mềm dẻo Sau hỗn hợp hỗn luyện máy trộn kín Baopin 8412 qua giai đoạn giai đoạn Qui trình lưu hóa cao su Nhiệt độ lưa hóa 145 oC, thời gian lưu hóa tùy thuộc vào thành phần đơn phối liệu, nhiệt độ lưu hóa tối ưu thời gian lưu hóa tối ưu 2.1.3.2 Qui trình xử lý thép, dán keo bám dính cao su với thép Qui trình xử lý thép tuân theo bước sau: Tẩy gỉ Lưu hóa Rửa Phun keo Xử lý bề mặt Phốt phát 2.3 Phương pháp thử nghiệm 2.3.1 Phương pháp xác định đặc trưng lưu hóa Các thơng số đặc trưng lưa hóa xác định máy Rheometer Từ tính thơng số đặc trưng lưu hóa, thơng số động học phản ứng lưu hóa 2.3.2 Phương pháp xác định tính chất cao su Các phương pháp xác định tính chất cao su là: a Phương pháp xác định độ bền kéo, độ dãn dài đứt, độ dãn dài dư b Phương pháp xác định độ cứng c Phương pháp xác định độ đàn hồi nảy d Phương pháp xác định độ nén dư e Phương pháp xác định độ trương nở, mật độ khâu mạch g Phương pháp xác định độ bền mỏi cao su h Phương pháp xác định độ già hóa cao su i Phương pháp xác định tính chất nhiệt (TGA, DTG) k Phương pháp xác định tính nhiệt động lực (DMA) l Phương pháp xác định độ bền kéo bóc m Qui hoạch thực nghiệm Dùng phương pháp qui hoạch thực nghiệm để xác định đơn pha chế tối ưu cho cao su chống rung Dựa phương pháp phân tích phương sai ANOVA hai yếu tố n Đo rung động Cơ cấu chống rung chế tạo điều kiện cao su lưu hóa bám dính với thép nhiệt độ 145oC thời gian 20 phút Các đặc trưng rung động vật liệu chống rung cấu chống rung xác định cấu đo rung KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá tiêu kỹ thuật cao su chống rung Hiện nay, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể cho cao su chống rung giảm chấn nên xác định tiêu từ mẫu sản phẩm thương mại nước dùng phổ biến Việt Nam Chỉ tiêu kỹ thuật có giá trị cao so với mẫu thương mại sở ban đầu để tiến hành nghiên cứu cao su chống rung Bảng Chỉ tiêu kỹ thuật cho cao su chống rung Cao su thương mại Độ cứng Độ bền kéo Độ nảy shore A MPa % Độ dãn dài đứt % 50 24,3 47,0 600 Độ Độ nén Độ nén Độ dãn dư dư trương dài dư 25oC 70oC (w) % % % % 20,0 8,0 18,2 238,0 Chỉ tiêu kỹ thuật 50-55 > 24,3 47-55 ≤ 20,0 > 600 ≤ 8,0 < 20,0