Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend trên cơ sở cao su butadien styrencao su thiên nhiên với phụ gia nanoclay

VŨ NGỌC HÙNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI _ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC CƠNG NGHỆ HỐ HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU BUTADIEN STYREN/CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI PHỤ GIA NANOCLAY VŨ NGỌC HÙNG 2007 - 2009 HÀ NỘI 2009 HÀ NỘI 2009 MỤC LỤC Đề mục Trang Trang phụ bìa 01 Lời cảm ơn 02 Lời cam đoan 03 Mục lục 04 Danh mục ký hiệu, chữ viết tăt 06 Danh mục bảng biểu 07 Danh mục hình vẽ, đồ thị 09 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYME BLEND CSTN/CSBS 13 1.1 Hiểu biết chung cao su thiên nhiên (CSTN) 13 1.1.1 Lịch sử phát triển 13 1.1.2 Mủ cao su thiên nhiên ( Latex) 14 1.1.3 Thành phần cấu tạo hóa học CSTN 15 1.1.4 Tính chất CSTN 16 1.2 Hiểu biết chung cao su Butadiene Styren 18 2.1 Lịch sử phát triển 18 2.2 Thành phần cấu tạo 19 2.3 Tính chất cao su Butadien Styren 19 2.4 Ứng dụng cao su butadiene styrene 21 1.3 Hiểu biết chung vật liệu blend 21 1.3.1 Những khái niệm 21 1.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu blend 22 1.3.3 Những biện pháp tăng cường tính tương hợp blend 23 1.3.4 Các phương pháp xác định tính tương hợp polyme blend 24 1.3.5 Các phương pháp chế tạo vật liệu blend 25 1.3.6 Ưu điểm vật liệu blend 26 1.3.7 Một số polyme blend thông dụng 1.4 Tổng quan vật liệu polyme-nanoclay/nanocompozit 26 27 1.4.1 Giới thiệu chung 27 1.4.2 Khoáng clay 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Hóa chất nguyên liệu 38 2.2 Thiết bị sử dụng nghiên cứu 38 2.2.1.Máy luyện hở 38 2.2.2 Thiết bị lưu hóa ép thủy lực 39 2.2.4 Máy đo độ bền vật liệu đa INSTRON 39 2.2.5 Máy đo độ cứng 41 2.2.6 Máy đo độ mài mòn 41 2.3 Các phương pháp chế tạo 41 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Hợp phần cao su sử dụng nghiên cứu 43 3.2 Phương pháp đưa nanoclay vào hợp phần cao su 45 3.3 Xác định khả dãn cách khoảng cách d nanoclay 48 3.3.1 Cao su SBR 48 3.3.1 Cao su thiên nhiên 50 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng nanoclay I 28E đến tính chất 51 lý hợp phần cao su theo phương pháp chất dẫn 3.3.1 Cao su SBR 51 3.3.2 Cao su thiên nhiên 53 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng lưu huỳnh đến tính chất 55 lý hợp phần cao su SBR chứa nanoclay I.28E 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến tính chất lý hợp phần 57 cao su SBR chứa PKL nanoclay 3.6 Nghiên cứu chế tạo blend cao su thiên nhiên cao su SBR 58 3.6.1 Nghiên cứu tính tương hợp hai loại cao su 58 3.6.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ CSTN SBR đến tính 59 chất lý blend 3.6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian lưu hố tối ưu 60 đến tính chất lý blend 3.7 So sánh độ bền mài mòn hợp phần cao su butadien styren chịu 66 mài mòn tốt với cao su khác sử dụng công nghiệp săm, lốp xe 3.8.Nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay X đến tính chất lý cao su 67 3.8.1 Qui trình điều chế nanoclay 67 3.8.2 Phương pháp đưa nanoclay vào hợp phần cao su 69 3.8.3 Xác định khả dãn cách khoảng cách d nanoclay 71 3.8.4 Ảnh hưởng hàm lượng nanoclay lên tính chất lý 72 CSTN 3.8.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng than đến tính chất lý 72 CSTN KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 TÓM TẮT LUẬN VĂN BẰNG TIÊNG VIỆT 76 TÓM TẮT LUẬN VĂN BẰNG TIẾNG ANH 77 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI _ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU BUTADIEN STYREN/CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI PHỤ GIA NANOCLAY NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ: VŨ NGỌC HÙNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG NAM HÀ NỘI 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI _ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU BUTADIEN STYREN/CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI PHỤ GIA NANOCLAY NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ: VŨ NGỌC HÙNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG NAM HÀ NỘI 2009 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo bạn đồng nghiệp nỗ lực cố gắng thân, luận văn tốt nghiệp cao học tơi hồn thành Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, cán trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy giáo, TS Hoàng Nam tận tình dạy dỗ, bồi dưỡng tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 21 tháng 10 năm 2009 Học viên VŨ NGỌC HÙNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Tác giả Vũ Ngọc Hùng MỤC LỤC Đề mục Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tăt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYME BLEND CSTN/CSBS 1.1 Hiểu biết chung cao su thiên nhiên (CSTN) 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Mủ cao su thiên nhiên ( Latex) 1.1.3 Thành phần cấu tạo hóa học CSTN 1.1.4 Tính chất CSTN 1.2 Hiểu biết chung cao su Butadiene Styren 2.1 Lịch sử phát triển 2.2 Thành phần cấu tạo 2.3 Tính chất cao su Butadien Styren 2.4 Ứng dụng cao su butadiene styrene 1.3 Hiểu biết chung vật liệu blend 1.3.1 Những khái niệm 1.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu blend 1.3.3 Những biện pháp tăng cường tính tương hợp blend 1.3.4 Các phương pháp xác định tính tương hợp polyme blend 1.3.5 Các phương pháp chế tạo vật liệu blend 1.3.6 Ưu điểm vật liệu blend 1.3.7 Một số polyme blend thông dụng 1.4 Tổng quan vật liệu polyme-nanoclay/nanocompozit 1.4.1 Giới thiệu chung 1.4.2 Khoáng clay CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất nguyên liệu 2.2 Thiết bị sử dụng nghiên cứu 2.2.1.Máy luyện hở 2.2.2 Thiết bị lưu hóa ép thủy lực 2.2.4 Máy đo độ bền vật liệu đa INSTRON 2.2.5 Máy đo độ cứng 2.2.6 Máy đo độ mài mòn Trang 01 02 03 04 06 07 09 11 13 13 13 14 15 16 18 18 19 19 21 21 21 22 23 24 25 26 26 27 27 28 38 38 38 38 39 39 41 41 2.3 Các phương pháp chế tạo CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hợp phần cao su sử dụng nghiên cứu 3.2 Phương pháp đưa nanoclay vào hợp phần cao su 3.3 Xác định khả dãn cách khoảng cách d nanoclay 3.3.1 Cao su SBR 3.3.1 Cao su thiên nhiên 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng nanoclay I 28E đến tính chất lý hợp phần cao su theo phương pháp chất dẫn 3.3.1 Cao su SBR 3.3.2 Cao su thiên nhiên 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng lưu huỳnh đến tính chất lý hợp phần cao su SBR chứa nanoclay I.28E 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến tính chất lý hợp phần cao su SBR chứa PKL nanoclay 3.6 Nghiên cứu chế tạo blend cao su thiên nhiên cao su SBR 3.6.1 Nghiên cứu tính tương hợp hai loại cao su 3.6.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ CSTN SBR đến tính chất lý blend 3.6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian lưu hố tối ưu đến tính chất lý blend 3.7 So sánh độ bền mài mòn hợp phần cao su butadien styren chịu mài mòn tốt với cao su khác sử dụng công nghiệp săm, lốp xe 3.8.Nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay X đến tính chất lý cao su 3.8.1 Qui trình điều chế nanoclay 3.8.2 Phương pháp đưa nanoclay vào hợp phần cao su 3.8.3 Xác định khả dãn cách khoảng cách d nanoclay 3.8.4 Ảnh hưởng hàm lượng nanoclay lên tính chất lý CSTN 3.8.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng than đến tính chất lý CSTN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO TÓM TẮT LUẬN VĂN BẰNG TIÊNG VIỆT TÓM TẮT LUẬN VĂN BẰNG TIẾNG ANH 41 43 43 45 48 48 50 51 51 53 55 57 58 58 59 60 66 67 67 69 71 72 72 75 76 78 79 65 Bảng 3.14: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian lưu hoá tối ưu đến tính chất lý blend 70PKL SBR/30PKL CSTN Nhiệt độ lưu hoá (oC) 120 Thời gian Độ cứng lưu hoá (Shore A) tối ưu (phút) 60 58 Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài dư (%) Độ bền xé rách (N/mm) Độ mài mòn (g) 20,03 Độ dãn dài đứt (%) 440,45 16,5 50,8 0,025 130 20 59 18,65 434,68 15,6 49,35 0,024 145 15 59 17,24 420,36 16,5 50,78 0,025 20.5 20,03 Độ bền kéo đứt (MPa) 20 19.5 18,65 19 18.5 18 17,24 17.5 17 16.5 16 15.5 120 130 145 Hình 3.17: Biểu đồ độ bền kéo đứt blend nhiệt độ lưu hóa khác Từ kết nhận trình bày bảng 3.14 hình 3.16 nhận thấy blend CSTN/ SBR với tỉ lệ tương ứng 70/ 30 lưu hóa nhiệt độ 1200C với thời gian lưu hóa 60 phút cho tính chất lý tốt cả: Độ bền kéo đứt đạt 20,03 MPa; Độ dãn dài đứt 440,45%; Độ dãn dư sau đứt 16,5%; độ bền xé rách 50,8 N/mm đặc biệt giữ khả chịu mài mòn tốt ( độ mài mòn 0,025g) 66 Như mục tiêu có tổ hợp cao su có độ bền kéo cao đồng thời khả chịu mài mòn tốt thực 3.7 So sánh độ bền mài mòn hợp phần cao su butadien styren chịu mài mòn tốt với cao su khác sử dụng công nghiệp săm, lốp xe Tham khảo nghiên cứu loại cao su sử dụng công nghiệp săm, lốp So sánh độ bền mài mòn loại cao su thể bảng 3.15 [3, 4] Bảng 3.15: Độ bền mài mòn số loại cao su sử dụng công nghiệp săm, lốp xe Loại cao su Cao su butadien styren không độn nanoclay, Cao su thiên nhiên (I-RSS) Hệ cao su butadien/ butadien styren (tỷ lệ 30/70) Cao su butadien nitryl Cao su mặt lốp ô tô (Tiêu chuẩn chất lượng cơng ty cao su Sao Vàng) Độ mài mịn (g) 0,032 0,2 0,0351 0,17 0,113 ÷ 0,114 Cao su butadien styren chịu mài mòn tốt (1 PKL nanoclay sử dụng chất dẫn 100 0,013 PKL cao su) Blend 70PKL SBR/30PKL CSTN có phụ gia nanoclay 0,025 67 Từ số liệu tổng hợp số loại cao su cho thấy, cao su butadien styren có khả chịu mài mòn tốt, đặc biệt đưa nanoclay I.28E hàm lượng phương thức hợp lý khả chịu mài mịn cịn tăng lên nhiều, nhiên tính chất lý khác đặc biệt độ bền kéo chưa cao khoảng 17 MPa Việc tạo blend với CSTN làm tăng tính chất lý vật liệu độ bền kéo đứt đạt 20 MPa, độ cứng đạt 58 Shore A, độ bền xé rách đạt 50,8 N/mm, trì tốt khả chịu mài mòn cho vật liệu 3.8 Nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay X (nanoclay mới) đến tính chất lý cao su 3.8.1 Qui trình điều chế nanoclay a Sơ đồ: Hịa tan Bentonite Hồ tan CTAB Khuấy trộn Li tâm, rửa Sấy khơ Nghiền mịn Chụp XRD Hình 3.18: Qui trình điều chế nanoclay phịng thí nghiệm 68 b.Thuyết minh sơ đồ: + Cân 1,1 mmol CTAB hòa tan 50ml nước cất + Cân 1gam bentonit Prolabo - Pháp hoà tan 50 ml nước cất, sau cho huyền phù bentonit vào dung dịch CTAB thu khuấy + Khuấy trộn: Khuấy hỗn hợp 5h máy khuấy từ + Li tâm, rửa: Thu nanoclay cách li tâm huyền phù máy li tâm rửa - lần nước cất lần + Sấy khô: Sấy khô tủ sấy chân không 80oC 24h + Nghiền mịn: Nghiền nanoclay cối mã não thành bột mịn + Chụp XRD: Đem bột nanoclay nghiền mịn chụp XRD để xác định khoảng cách lớp sét c Điều chế lượng nanoclay 250gam Trên sở điều kiện tối ưu khảo sát tiến hành điều chế thử nghiệm lượng nanoclay có khối lượng 250 gam Trong thí nghiệm này, điều kiện trình điều chế sau: - Lượng CTAB 110mmol/100gam sét khô - Thành phần dung dịch gồm: CTAB, bentonit, nước cất - Nhiệt độ huyền phù sét từ 800C - Thời gian khuấy 5h - Sấy 80oC 24h 70 60 50 40 d=38.476 30 d=19.979 20 10 0.5 Hình 3.19: Phổ XRD mẫu sét hữu 69 Kết chụp XRD mẫu sản phẩm có giá trị d001 = 36,17A0 chứng tỏ có xâm nhập chất hoạt động bề mặt vào lớp sét, điều khẳng định qua kết xác định độ hụt khối lượng 30,17% nung mẫu 8000C 1h 3.8.2 Phương pháp đưa nanoclay vào hợp phần cao su Bảng3.16 : Đơn phối liệu cao su butadien styren STT Thành phần Phần khối lượng (PKL) Cao su butadien styren 100 Axit stearic 1,5 Phòng lão RD ZnO 5 CaCO3 Than đen hoạt tính (HAF) 10 Xúc tiến lưu hóa M 0,5 Xúc tiến lưu hóa DM Lưu huỳnh Bảng3.17 : Đơn phối liệu cao thiên nhiên STT Thành phần Phần khối lượng (PKL) Cao su thiên nhiên 100 Axit stearic 0,5 Phòng lão RD ZnO 5 CaCO3 Than đen hoạt tính (HAF) 10 Xúc tiến lưu hóa M 0,5 Xúc tiến lưu hóa DM Lưu huỳnh 70 Với đơn cao su SBR, tiến hành sơ, hỗn luyện máy cán Trung Quốc tạo mẫu lưu hóa nhiệt độ 1450C, áp suất 30 kg/ cm2 thời gian 38 phút, đơn cao su thiên nhiên tiến hành lưu hóa nhiệt độ 1450C áp suất 30 KG/cm2, thời gian 30 phút đo tính chất lý mẫu Kết nhận trình bày bảng 3.18 Bảng 3.18: Tính chất lý hợp phần cao su butadien styen với PKL nanoclay mói đưa vào theo phương pháp trực tiếp, chất dẫn Độ cứng (Shore A) Độ bền kéo (MPa) Cơ 40 Trực tiếp Chất dẫn Loại mẫu Độ dãn dài dư (%) Độ bền xé rách (N/mm) Độ mài mòn (g) 8,51 Độ dãn dài đứt (%) 700 15 25,16 0,048 44 8,66 690 16,66 22,95 0,047 46 9,06 625 15,33 24,92 0,046 Bảng3.19 : Tính chất lý hợp phần cao su thiên nhiên với PKL nanoclay đưa vào theo phương pháp trực tiếp, chất dẫn Mẫu Độ cứng (Shore A) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài dư (%) Độ bền xé rách (N/mm) Độ mài mòn (g) 14,53 Độ dãn dài đứt (%) 730 Cơ 46 26 30,71 0,35 Trực tiếp 48 15,80 676,78 25 32,32 0,34 Chất dẫn 50 18,94 634,38 23 43,07 0,30 Từ kết bảng 3.18 3.19 nhận thấy ảnh hưởng nanoclay lên SBR không rõ rệt, độ bền kéo đứt tăng (từ 8,51 MPa lên 9,06 MPa), độ mài mịn khơng giảm (≈0,046 g) 71 Đối với CSTN, thấy rõ ảnh hưởng nanoclay lên tính chất lý, đặc biệt độ bền kéo đứt (từ 14,53 MPa lên 18,94 MPa) Trong nghiên cứu tiếp theo, khảo sát thêm ảnh hưởng nanoclay lên tính chất lý CSTN 3.8.3 Xác định khả dãn cách khoảng cách d nanoclay Mau 1000 d = 36,17 d=37.576 900 800 700 Lin (Cps) 600 500 400 200 d=12.820 d=18.746 300 100 0.5 2-Theta - Scale File: Nghia mau 1.raw - Type: Locked Coupled - Start: 0.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 0.500 ° - Theta: 0.250 ° - Chi: 0.00 ° - Phi Mau 400 d=40.041 d = 41,17 200 d=18.542 100 d=9.244 Lin (Cps) 300 2-Theta - Scale File: Nghia mau 3.raw - Type: Locked Coupled - Start: 1.000 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Hình 3.20: Kết chụp XRD mẫu nanoclay mẫu cao su 72 Từ kết nhận trình bày hình 3.19 nhận thấy có tăng khoảng cách d (từ 36,17Å đến 41,17Å) mẫu chất dẫn so với mẫu nanoclay Như có tách lớp 3.8.4 Ảnh hưởng hàm lượng nanoclay lên tính chất lý CSTN Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng nanoclay (1, 3, 5, 7, PKL 100 PKL CSTN) Kết nhận bảng 3.18 Bảng 3.20: Ảnh hưởng hàm lượng nanoclay đến tính chất hợp phần cao su theo phương pháp chất dẫn Hàm lượng nanoclay (PKL) Độ cứng (Shore A) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài dư (%) Độ bền xé rách (N/mm) Độ mài mòn (g) 15,90 Độ dãn dài đứt (%) 690,41 48 30 34,50 0,33 48 16,71 660,36 28 38,74 0,31 50 18,94 634,38 23 43,07 0,30 55 18,26 520,68 30 42,50 0,33 62 17,92 480,26 25 40,28 0,32 Từ bảng 3.18, nhận thấy hàm lượng PKL nanoclay mới, tính chất lý tốt (độ bền kéo đứt 18,94 MPa; độ dãn dài đứt 634,38; độ bền xé 43,07 N/mm; độ mài mòn 0,30 g) Ta tiếp tục sử dụng hàm lượng nanoclay PKL cho nghiên cứu 3.8.5 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng than đến tính chất lý CSTN Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng than (10, 20, 30, 40, 50 PKL 100 PKL CSTN) Kết thu bảng 3.19 73 Bảng 3.21: Ảnh hưởng hàm lượng than hoạt tính HAF tới tính chất lý hợp phần cao su chứa 5PKL nanoclay đưa theo phương pháp chất dẫn Hàm Độ cứng Độ bền Độ dãn Độ dãn Độ bền Độ mài mòn lượng (Shore A) kéo dài dài dư xé rách (g) (MPa) đứt (%) (N/mm) HAF (PKL) (%) 10 50 18,94 634,38 23 43,07 0,30 20 53 19,78 588,9 15 48,26 0,28 30 64 20,24 537.9 15 53,39 0,25 40 69 22,07 500,78 12 58,07 0,22 50 72 22,17 472,5 10 55,12 0,20 Bảng 3.22 : Bảng so sánh tính chất lý mẫu với mẫu có chứa Nanoclay I.28E có chứa Nanoclay Độ cứng (Shore A) Độ bền kéo (MPa) A0 62 A1 A2 Loại mẫu Độ dãn dài dư (%) Độ bền xé rách (N/mm) Độ mài mòn (g) 17,53 Độ dãn dài đứt (mm) 630 26 40,71 0,25 64 23,92 550,84 15 63,52 0,17 69 22,07 500,78 12 58,07 0,22 Trong : A0 : Mẫu CSTN A1 : Mẫu CSTN với PKL I.28E 100 PKL CSTN A2 : Mẫu CSTN với PKL Nanoclay 100 PKL CSTN Độ bền kéo đứt (MPa) 74 30 23,92 25 20 22,07 17,53 15 10 Cơ Mẫu với I.28E Mẫu với Nanoclay Hình 3.21 : Biểu đồ so sánh độ bền kéo đứt mẫu với mẫu có chứa Nanoclay I.28E có chứa Nanoclay 75 KẾT LUẬN Đã lựa chọn phối liệu cao su SBR chứa PKL Nanoclay I28.E (đưa nanoclay vào theo phương pháp chất dẫn) với chế độ gia cơng thích hợp : Nhiệt độ: 1200C ; Áp suất ép: 30KG/cm2 ; Thời gian: 38 phút Vật liệu có khả chịu mài mịn cao (độ mài mịn đạt 0,016g ) tính chất khác tương đối tốt như: Độ bền kéo đạt 16,71 MPa; độ dãn dài đứt đạt 457,35%; độ dãn dư sau đứt đạt 15,4% độ bền xé rách đạt 38,93 N/mm Đã lựa chọn phối liệu cao su thiên nhiên chứa PKL Nanoclay I28,E (đưa Nanoclay vào theo phương pháp chất dẫn) với chế độ gia cơng thích hợp : Nhiệt độ: 1450C ; ÁP suất ép: 30KG/cm2 ; Thời gian: 30 phút Vật liệu cao su có tính chất lý sau: Khả chịu mài mịn tốt (độ mài mòn đạt 0,17 g), độ bền kéo tốt đạt 23,92 MPa, độ dãn dài đạt 550,84 %, bền xé rách đạt 63,52 N/mm Đã tạo blend CSTN/SBR tỉ lệ tương ứng 70/ 30 sở chất phối hợp cao su SBR, CSTN kết luận với chế độ gia công: Nhiệt độ: 1200C ; Áp suất ép: 30KG/cm2 ; Thời gian: 60 phút Blend tính chất lý sau: Độ dãn dài đứt : 440,45 % Độ dãn dư sau đứt: 16,5 % Độ bền xé : 50,8 N/mm Đặc biệt độ bền kéo đứt đạt 20,03 MPa khả chịu mài mòn vật liệu tốt, độ mài mòn đạt 0,025 g Đã lựa chọn phối liệu CSTN chứa PKL Nanoclay sản xuất nước (đưa Nanoclay vào theo phương pháp chất dẫn) 40 PKL than HAF cho tính chất lý tốt so với mẫu CSTN Khả chịu mài mòn tốt (độ mài mòn đạt 0,22 g), độ bền kéo tốt đạt 22,07 MPa, độ dãn dài đạt 500,78 %, bền xé rách đạt 58,07 N/mm 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Anh, Hoàng Nam, Nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su thiên nhiên cao su tổng hợp, trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 2003 Bùi Chương, Hóa lý polyme, Nhà xuất Bách Khoa Hà - Nội, 2006 Thái Hoàng, Vật liệu Polyme Blend, Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia, 2003 Hội thảo hóa học với nghành Cơng nghiệp Gia cơng chất dẻo Việt Nam, Vật liệu Compozit – Tiềm ứng dụng, Tạp chí CN Hóa học ,N07.P25 – 27, 2003 Hồng Nam, Luận án phó tiến sĩ KHKT: Nghiên cứu chế tạo kết cấu chịu lực cao su – thép làm việc điều kiện nhiệt đới, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1996 Phạm Hữu Lý, Tính trộn hợp tương hợp: Những vấn đề nghiên cứu quan trọng vật liệu blend Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia, 1993 Nguyễn Thanh Nhàn, Luận văn thac sĩ khoa học, Nghiên cứu chế tạo vật liệu blend cao su butadienstyren/polyeste khơng no chịu mài mịn cao, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2008 Nguyễn Hữu Niếu, Đỗ Thành Thanh Sơn, Nguyễn Tấn Phát, Ảnh hưởng Nanoclay lên tính chất cao su lưu hóa, Khoa cơng nghệ vật liệu, Đại học Bách khoa Hồ Chí Minh Đỗ Quang Kháng, Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Văn Khôi, Vật liệu tổ hợp Polyme: Những ưu điểm ứng dụng, Viện hóa học, Trung tâm khoa học tự nhiên cơng nghệ quốc gia, 2003 77 10 Trần An Phong, Trần Văn Dỗn, Nguyễn Văn Chính, Nguyễn Võ Linh, Phát triển nghành cao su Việt Nam giai đoạn 1996 – 2005, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1997 11 Võ Thành Phong, Phạm Quốc Hân, Nguyễn Quang, Dương Đình Sự, “Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu polyme clay nanocompozit sở blend cao su thiên nhiên cao su butadien styren”, Tạp chí hố học, tập 47, số 1, tr 68-73 (2008) 12 Nguyễn Minh Thu, Luận văn thạc sĩ khoa học, Nâng cao độ bền mài mòn hỗn hợp cao su chất độn nano, 2006 13 Nguyễn Hữu Trí, Khoa học kỹ thuật – Công nghệ cao su thiên nhiên NXB Trẻ, 01/2001 14 Ngô Phú Trù, Kỹ thuật chế biến gia công cao su, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1995 Tiếng Anh 15 A.Brent Strong, PlasticMetarial and Procesing(Chapter 9), Englewool – Cliffs,New Jersey Columbus Ohio 16 Jungnickel B…, Polymer blends, Carl Hasner Verlag, Muenchen, Wien,1990 17 O.P.Aggarwal, Engineering Chemistry, Khanna Dubbishers,02/2001 18 P.J George; C Kuruvilla Jacob, Natural Rubber,Agromanagement and Crop Processing, Rubber Research Institute of India , 01/2000 19 R.R.Grarrett, C.A.Hargreaves,D.N.Robínon, “Struturally Regular Trans – 1,4 polychloprence”, 11th Annual meting Internatianal Íntitute of Rubber producers 20 http://www.azom.com/details.asp?AticleID=936 21 http://www.iisrp.com/Webpolymers/o9E- SBR polymersummary July 16.pdf 22 http://www.nanocor.com/tech sheets/T14%20-%20I28E.pdf 23 http://vi.wikipedia.org/wiki/Cao su styrene – buta%C4%9lien 78 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tốt nghiệp với mục đích nâng cao độ bền mài mòn hỗn hợp cao su sở đơn cao su sử dụng công nghiệp chế tạo săm lốp Bản luận văn gồm phần: Phần mở đầu trình bày lý ý nghĩa thực tiễn luận văn, phần tổng quan trình bày thành phần hóa học cấu tạo hóa học làm sở để tiến hành nghiên cứu phần sau, phần trình bày phương pháp nghiên cứu trình gia cơng sản phẩm, phần trình bày kết nghiên cứu thảo luận Trong luận văn sử dụng số loại cao su như: cao su butadien styren, cao su thiên nhiên Các chất độn sử dụng bao gồm than đen chịu mài mòn, nanoclay I.28E, nanoclay X sản xuất nước Việc đưa nanoclay vào hỗn hợp cao su phương pháp thích hợp làm tăng đáng kể tính chất lý vật liệu Hàm lượng nanoclay thích hợp với CSTN SBR tương ứng PKL 1PKL 100 PKL cao su Việc tạo blend CSTN/SBR giúp cho vật liệu vừa có độ bền mài mịn cao, vừa có độ bền kéo đứt tốt Đã tìm tỷ lệ blend CSTN/SBR 30/70 chế độ gia công phù hợp cho vật liệu có tính chất lý tốt Việc thử nghiệm đưa nanoclay X sản xuất nước vào hỗn hợp CSTN đạt kết tốt, làm tăng đáng kể tính chất lý vật liệu 79 ABSTRACT Thesis with the aim of improving the durability of the abrasive mixture of rubber latex-based applications used in industrial manufacturing tires The thesis consists of four parts: The opening presentation reasons and practical significance of the thesis, the overview presented chemical composition and chemical structure to create a basis to conduct the following research, part presents the research methodology and the processing products, section presents the results of research and discussion The thesis has used some kind of rubber such as styrene butadiene rubber, natural rubber The fillers used include charcoal black abrasion resistance, nanoclay I.28E, nanoclay X is produced in the country The nanoclay to the rubber mixture with appropriate method greatly increase physical properties of the material Nanoclay content suitable for CSTN and SBR respectively PKL and PKL 1PKL over 100 rubber Creating a blend CSTN / SBR help materials have high abrasive strength, Tensile strength just fine Blend ratio was found CSTN / SBR is 30/70 and the mode is suitable for processing materials have physical properties better than both Testing to nanoclay X is produced in the country to the mixture CSTN also good results, significantly increase physical properties of materials ... tiết cao su Theo hướng chế tạo vật liệu blend ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật, nhiêm vụ đặt là: “ Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme blend sở cao su butadienstyren /cao su thiên nhiên với phụ. .. ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI _ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU BUTADIEN STYREN /CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI PHỤ GIA NANOCLAY. .. _ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYME BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU BUTADIEN STYREN /CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI PHỤ GIA NANOCLAY NGÀNH: CƠNG NGHỆ HỐ HỌC MÃ SỐ: VŨ NGỌC HÙNG NGƯỜI