Nghiên cứu nâng cao độ bền cơ lý và khả năng chịu nhiệt cho vật liệu trên cơ sở cao su Nitril không có hoặc có rất ít bột độn gia cường Nghiên cứu nâng cao độ bền cơ lý và khả năng chịu nhiệt cho vật liệu trên cơ sở cao su Nitril không có hoặc có rất ít bột độn gia cường luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Duy Hiển NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ BỀN CƠ LÝ VÀ KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CHO VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ CAO SU NITRIL KHƠNG CĨ (HOẶC CĨ RẤT ÍT) BỘT ĐỘN GIA CƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Duy Hiển NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ BỀN CƠ LÝ VÀ KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CHO VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ CAO SU NITRIL KHƠNG CĨ (HOẶC CĨ RẤT ÍT) BỘT ĐỘN GIA CƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số : 60 44 01 19 Cán hướng dẫn: TS Trương Thanh Tú PGS TS Chu Chiến Hữu Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp thực Phịng thí nghiệm Cao phân tử, Viện Hóa học – Vật liêu, Viện Khoa hoc- Công nghệ quân Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội tận tình dạy dỗ em trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn TS Trương Thanh Tú PGS.TS.Chu Chiến Hữu, giáo viên hướng dẫn, giao đề tài, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn các, anh chị phòng Cao phân tử giúp đỡ em nhiều thời gian thực luận văn Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, gia đình người thân ln động viên giúp đỡ em trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Duy Hiển MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I - TỔNG QUAN 3 1.1 SƠ LƯỢC VỂ NHIÊN LIỆU RẮN SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ CHO VẬT THỂ BAY 3 1.1.1 Nhiên liệu keo 3 1.1.2 Nhiên liệu rắn hỗn hợp 4 1.1.2.1 Các chất oxy hóa 1.1.2.2 Các chất cháy 1.1.2.3 Các chất phụ gia cho nhiên liệu rắn hỗn hợp 1.1.2.4 Các phụ gia giúp thay đổi khả công nghệ: 1.2 MỘT SỐ VẬT LIỆU DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO LỚP CHỐNG CHÁY CHO NHIÊN LIỆU RẮN HỖN HỢP 6 1.2.1 Ý nghĩa phương pháp chống cháy 6 1.2.2 Một số vật liệu chế tạo lớp chống cháy cho nhiên liệu rắn hỗn hợp 9 1.2.2.1 Sự cháy trình ức chế cháy polyme 1.2.2.2 Các dẫn xuất xenlulo 12 1.2.2.3 Nhựa phenol andehyt 13 1.2.2.4 Cao su nitril 15 1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LỚP CHỐNG CHÁY CHO THỎI NHIÊN LIỆU RẮN 21 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 23 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ, DỤNG CỤ 23 i 2.1.1 Hóa chất 23 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 23 2.1.3 Các thiết bị dùng để phân tích, đo đạc tính vật liệu 23 2.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 28 CHƯƠNG III - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH MẪU VẬT LIỆU CHỐNG CHÁY CHO THỎI NHIÊN LIỆU RẮN HỖN HỢP DO NGA CHẾ TẠO 31 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU 39 3.2.1 Kết chế tạo vật liệu từ cao su NBR-26 gốc (khơng có bột độn) 39 3.2.2 Kết chế tạo vật liệu từ cao su NBR-26 gia cường nhựa PF 44 3.2.3 Nghiên cứu nâng cao khả cán luyện, xuất cho vật liệu 49 3.2.4 Nghiên cứu nâng cao khả chống cháy cho vật liệu 52 3.3 TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU 56 3.3.1 Đơn chế tạo vật liệu 56 3.3.2 Các tính kỹ thuật vật liệu đạt 56 3.4 Kết thử nghiệm thực tế khả chống cháy vật liệu chế tạo 57 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DOP Dioctyl phtalat DM Dibenzo thiazyl disulphide DTDM 4,4 - Dithiodimorpholine TMTD Tetrametyltiuram disulfit NBR, CKH Cao su Nitril PF Phenol formaldehyt PVC Poly Vinyl Clorua PS Poly Stiren L.O.I Chỉ số oxy giới hạn (Limited Oxygen Index) D Diphenylguanidin DSC Phân tích nhiệt lượng quét vi sai DTG/DTA Phân tích nhiệt vi sai FT-IR Hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 -Thành phần nhiên liệu keo gốc 3 Bảng 1.2 - Thành phần nhiên liệu rắn hỗn hợp 4 Bảng 1.3 - Các nhà sản xuất 16 Bảng 1.4 - Các đặc trưng vật lý cao su nitril 18 Bảng 1.5 – Thành phần đơn lưu hóa cao su nitril 19 Bảng 3.1 - Các tiêu kỹ thuật mẫu chống cháy Nga chế tạo 38 Bảng 3.2- Đơn cao su không dùng bột độn 39 Bảng 3.3- Độ bền lý mẫu cao su nitril khơng có bột độn 40 Bảng 3.4 - Kết xác định điều kiện lưu hóa tối ưu ba mẫu vật liệu 44 Bảng 3.5- Đơn cao su gia cường nhựa PF 46 Bảng 3.6- Tính lý đơn vật liệu gia cường nhựa PF 46 Bảng 3.7- Đơn cao su có bổ sung bột xenlulo 50 Bảng 3.8 - Tính lý đơn vật liệu có bổ sung bột xenlulo 51 Bảng 3.9- Đơn vật liệu bổ sung phụ gia Sb2O3, Al(OH)3 54 Bảng 3.10 - Kết đo tính lý số oxy đơn vật liệu có bổ sung phụ gia Al(OH)3 Sb2O3 54 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1- Sơ đồ mặt cắt động Hình 1.2- Biến thiên áp suất theo thời gian thỏi nhiên liệu cháy Hình 2.1- Kích thước mẫu chuẩn dùng để xác định độ bền lý 26 Hình 2.2- Kích thước mẫu chuẩn dùng để xác định số L.O.I 27 Hình 3.1 – Hình ảnh vỏ chống cháy cho nhiên liệu rắn hỗn hợp 31 Hình 3.2 – Phổ hồng ngoại chất chống cháy Nga chế tạo 32 Hình 3.3 - Giản đồ phân tích nhiệt chất chống cháy Nga chế tạo 34 Hình 3.4 – Giản đồ DSC chất chống cháydo Nga chế tạo 35 Hình 3.5 - Kết chụp EDX mẫu vật liệu chống cháy Nga (Vị trí 1) 36 Hình 3.6 - Kết chụp EDX mẫu vật liệu chống cháy Nga (Vị trí 2) 37 Hình 3.7 - Đường cong lưu hóa cao su theo đơn 41 Hình 3.8 - Đường cong lưu hóa cao su theo đơn 42 Hình 3.9 - Đường cong lưu hóa cao su theo đơn 43 Hình 3.10-Giản đồ phân tích nhiệt mẫu nhựa PF 45 Hình 3.11 - Độ bền nhiệt mẫu vật liệu chế tạo 57 Hình 3.12- Thỏi nhiên liệu bọc chống cháy 58 Hình 3.13 – Đồ thị đo lực đẩy, áp suất theo thời gian mẫu vật liệu Nga 59 Hình 3.14 – Đồ thị đo lực đẩy, áp suất theo thời gian mẫu vật liệu chế tạo 59 v MỞ ĐẦU Việc Nghiên cứu thiết kế, chế tạo nguồn lượng cho vật thể bay nhà khoa học nước quan tâm nghiên cứu ngày hoàn thiện Nguồn lượng cung cấp cho động hoạt động sinh từ phản ứng hoá học nguồn lượng khác lượng điện, hạt nhân hay ánh sáng Trong vật thể bay, động hoạt động sử dụng lượng sinh từ phản ứng hóa học đốt cháy nhiên liệu sinh nhiều sản phẩm khí, từ tạo áp suất lực đẩy phản lực thông qua loa động để vật thể di chuyển bầu khí Tuỳ thuộc vào trạng thái nhiên liệu, người ta phân biệt thành ba loại sau: - Động sử dụng nhiên liệu lỏng - Động sử dụng nhiên liệu hỗn hợp - Động sử dụng nhiên liệu rắn Loại động sử dụng nhiên liệu lỏng nhiên liệu hỗn hợp hoạt động nhờ vào lượng phản ứng hóa học chất cháy chất oxy hóa trạng thái khơng đồng Các loại động có nhược điểm thiết kế hệ thống phức tạp, yêu cầu kỹ thuật ngặt nghèo, độ tin cậy, sẵn sàng hoạt động chưa cao nên phạm vi ứng dụng hạn chế[6] Động sử dụng nhiên liệu rắn có nhiều ưu điểm cấu tạo đơn giản, độ tin cậy cao Trong động nhiên liệu rắn, chất cháy chất oxy hóa trộn hợp đều, phân bố đồng gắn kết với thành khối rắn chắc, có hình dạng định tùy thuộc vào yêu cầu thực tế Tuy nhiên, đặc điểm cấu tạo động thỏi nhiên liệu kết hợp với ảnh hưởng nhiệt độ áp suất cao, bề mặt cháy thỏi nhiên liệu rắn bị thay đổi bất thường(hiện tượng cháy tăng diện) dẫn đến hậu khơn lường Vì vậy, với động nhiên liệu rắn, việc chống cháy cho thỏi nhiên liệu có ý nghĩa quan trọng Chống cháy tổng hợp phương pháp đặc biệt sử dụng để ngăn không cho số vùng bề mặt thỏi nhiên liệu cháy động hoạt động theo yêu cầu nhà thiết kế [2] Tùy thuộc chất hóa học thỏi nhiên liệu rắn, u cầu kỹ thuật trình độ cơng nghệ mà người ta đưa nhiều biện pháp chống cháy khác cho thỏi nhiên liệu rắn Trong thời gian 10 năm trở lại đây, số loại nhiên liệu rắn Nga, Mỹ, Pháp, Trung Quốc chế tạo sử dụng vật liệu sở cao su nitril để làm lớp chống cháy Yêu cầu kỹ thuật lớp vật liệu chống cháy cho thỏi nhiên liệu cao: độ bền lý độ chịu nhiệt cao, lượng tro lại sau cháy thấp (dưới 5%) để đảm bảo loa không bị tắc nghẽn động hoạt động Chính đặt vấn đề nghiên cứu chế tạo loại vật liệu với mục tiêu nâng cao độ bền lý khả chịu nhiệt cho vật liệu sở cao su nitril khơng có( có ít) bột độn gia cường Phản ứng có tham gia nhóm nitril –CN, liên kết không no nguyên tử H vị trí trans alyl phân tử cao su với nhựa Các phản ứng hóa học xảy là: + Nhóm dimetylolpheol + cao su nitril + Phản ứng quan nhóm –CN : Chính điều làm tăng độ cứng, độ bền kéo đứt đồng thời giảm độ dãn dài đến đứt độ dãn dư hệ vật liệu tạo thành Như vậy, kết thí nghiệm chứng minh luận điểm trình bày phần tổng quan nhựa phenol phocmaldehyt cao su nitril tương hợp tốt với hịa trộn với tỷ lệ Tuy nhiên, 48 luận văn này, chúng tơi khơng trình bày tất kết khảo sát tỷ lệ trộn hợp nhựa PF với cao su NBR khác hai lý do: + Ở tỷ lệ PF/NBR-26 nhỏ 40/100 phần khối lượng, nhựa PF có khả gia cường tốt cho cao su NBR độ cứng độ bền hệ vật liệu tạo chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật so với vật liệu gốc Nga + Ở tỷ lệ PF/NBR-26 lớn 160/100 phần khối lượng, nhựa PF có khả gia cường tốt cho cao su NBR hệ vật liệu tạo có độ cứng q cao, q giịn nên không sử dụng để chế tạo vật liệu chống cháy cho thỏi nhiên liệu rắn hỗn hợp Trong đơn vật liệu sở cao su nitril gia cường nhựa PF bảng 3.4 nói trên, đơn 2.3 có tỷ lệ nhựa PF/NBR-26 120/100 phần khối lượng có độ bền kéo đứt, độ cứng độ dãn dài phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Nga quy định vật liệu chống cháy trình bày bảng 3.1 Chính vậy, chúng tơi tiếp tục sử dụng đơn vật liệu 2.3 để tiến hành thí nghiệm chế tạo vật liệu 3.2.3 Nghiên cứu nâng cao khả gia công cán luyện, xuất cho vật liệu Trong lĩnh vực gia công chế tạo vật liệu cao su, việc thiết kế hệ đơn vật liệu xác khả gia cơng cán luyện, xuất vật liệu để tiến hành cơng đoạn định hình, ép chế tạo sản phẩm đơn vật liệu đưa có vai trị quan trọng, ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm cuối Tồn đơn vật liệu đưa bảng 3.4 tồn nhược điểm khả dàn trải thành phẳng sau cán luyện Ngoài ra, sau xuất tấm, vật liệu tạo có độ co nhăn lớn tăng tỷ lệ nhựa PF, độ co nhăn vật liệu cao Hiện tượng làm cho trình cắt tấm, định hình vật liệu trước đưa chúng vào ép để tạo sản phẩm khó khăn đặc biệt cần xuất vật liệu có độ dày từ đến mm Có nhiều phương pháp để nâng cao khả dàn trải thành phẳng, hạn chế độ co nhăn vật liệu cao su cán luyên như: sử dụng chất hóa dẻo (DOP, DBP) sử dụng bột độn trơ: CaCO3, TiO2, SiO2 , bột than, bột 49 xenlulo v.v Căn vào yêu cầu kỹ thuật chế tạo vật liệu chống cháy phương pháp sử dụng bột xenlulo để nâng cao khả dàn trải, hạn chế độ co độ nhăn vật liệu sau cán luyện có tính khả thi số nguyên nhân sau: + Bột xenlulo ảnh hưởng đến độ tro vật liệu sau cháy kể dùng với tỷ lệ lớn đơn vật liệu + Bột xenlulo có khối lượng riêng thấp nên ảnh hưởng đến khối lượng riêng vật liệu tạo thành chúng sử dụng với tỷ lệ lớn đơn vật liệu Các phương pháp khác sử dụng chất hóa dẻo, sử dụng bột độn trơ: CaCO3, TiO2, SiO2 , bột than khơng thích hợp chế tạo vật liệu chống cháy chúng ảnh hưởng xấu tới tính chất vật liệu chống cháy tạo thành làm giảm khả bám dính nhiên liệu rắn hỗn hợp lên bề mặt vật liệu chống cháy, tăng hàm tro vật liệu bị cháy, tăng khối lượng riêng thỏi nhiên liệu v.v Do đó, luận văn tiếp tục nghiên cứu bổ sung bột xenlulo vào thành phần đơn 2.3 nhằm tăng cường khả dễ gia công cán luyện, xuất không làm tăng độ tro vật liệu cao su chống cháy Đơn vật liệu trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7- Đơn cao su có bổ sung bột xenlulo Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 Cao su NBR-26 100 100 100 100 100 100 ZnO 10 10 10 10 10 10 Axit stearic 2 2 2 D.O.P 5 5 5 Phòng lão D 1 1 1 Lưu huỳnh (S) 1 1 1 Xúc tiến DM 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Xúc tiến TMTD 1 1 1 Nhựa PF 120 120 120 120 120 120 10 Bột xenlulo 20 40 50 70 100 150 TT Tên hóa chất 50 Các đơn vật liệu bảng 3.7 cán luyện sau tiến hành tạo mẫu ép phẳng theo quy trình cán luyện ép trình bày chương Kết đo đạc tính lý vật liệu chế tạo theo đơn bảng 3.5 trình bày bảng 3.6 Bảng 3.8 - Tính lý đơn vật liệu có bổ sung bột xenlulo Các tiêu Đơn 2.3.1 Đơn 2.3.2 Đơn 2.3.3 Đơn 2.3.4 Đơn 2.3.5 Đơn 2.3.6 145oC/ 20 phút Chế độ lưu hóa Độ cứng 96 96 97 96 98 100 Độ bền đứt (kG/cm2) 128 128 130 130 134 138 Độ dãn dài (%) 38 38 36 36 35 11 Độ dãn dư (%) 6 2 1,11 1,12 1,14 1,16 1,21 1,26 Khối lượng riêng (g/cm3) Kết thử nghiệm trình cán luyện, xuất ép lưu hóa sản phẩm vật liệu chống cháy bảng 3.5 3.6 cho thấy: - Khi bổ sung bột xenlulo vào thành phần đơn với lượng 50 phần/ 100 phần cao su, khả cải thiện mức độ dàn trải phẳng, độ co nhăn vật liệu sau xuất chưa cao Khi tỷ lệ xenlulo/cao su lớn ( 150/100 phần khối lượng), q trình cán luyện trở nên khó khăn lượng độn nhiều Khi tỷ lệ xenlulo/cao su đạt khoảng 50 phần đến 150 phần /100 phần khối lượng cao su, trình cán luyện thực thuận lợi, cao su có khả dàn trải thành phẳng tốt, độ co độ nhăn gần không đáng kể, dễ dàng xuất vật liệu đến độ dày khoảng đến mm Tấm vật liệu có đủ độ mềm dẻo độ bền cần thiết để thực cơng đoạn định hình ép dễ dàng - Khi tỷ lệ xenlulo/cao su từ 50 đến 150 phần /100 phần khối lượng, độ cứng đơn vật liệu 2.3.1, 2.3.2 , 2.3.6 thay đổi không đáng kể ( từ 96 đến 100 ShoreA) độ bền kéo đứt lại tăng đáng kể so với mẫu bột xenlulo Độ bền kéo đứt với vật liệu có bổ sung xenlulo tăng từ 17,5% đến 26,6% so với 51 mẫu vật liệu khơng có bột độn xenlulo tỷ lệ xenlulo/cao su tăng từ 50 đến 150 /100 Điều cho thấy bột độn xenlulo khơng tham gia phản ứng, tạo cầu liên kết hóa học với thành phần khác đơn cao su, nghĩa không ảnh hưởng đến mật độ liên kết ngang đoạn mạch cao phân tử nên độ cứng vật liệu tăng không nhiều Tuy nhiên, có mặt bột độn xenlulo giúp cho q trình hòa trộn cao su với nhựa PF thành phần lưu hóa, xúc tiến lưu hóa thuận lợi đồng thời có tác dụng chèn lấp đầy khoảng trống mạch đại phân tử polyme, khử ứng suất bị tác dụng ngoại lực Chính vậy, khoảng tỷ lệ bột độn xenlulo/cao su từ 50 đến 150 /100 phần khối lượng, giá trị độ bền kéo đứt mẫu vật liệu tăng so với mẫu khơng có bột độn xenlulo - Trong số đơn vật liệu bổ sung bột xenlulo mà luận văn khảo sát, đơn vật liệu 2.3.1 có tiêu độ cứng, độ bền kéo đứt khối lượng riêng thấp so với mẫu vật liệu thực Nga chế tạo; đơn 2.3.6 có độ bền kéo đứt đạt giá trị cao 138 kG/cm2 lại cứng ( độ cứng 100 Shore A), độ dãn dài đến đứt đạt 11% thấp so với quy định Nga không nhỏ 15%, khối lượng riêng đạt 1,26 g/cm3 cao so với mẫu vật liệu Nga (1,23 g/cm3) Duy có đơn 2.3.5 có tiêu lý, khối lượng riêng sát với thông số vật liệu thực Nga chế tạo Chính vậy, luận văn tiếp tục sử dụng đơn vật liêu 2.3.5 để tiến hành thử nghiệm 3.2.4 Nghiên cứu nâng cao khả chống cháy cho vật liệu chế tạo Một yêu cầu quan trọng vật liệu dùng để làm chất chống cháy cho nhiên liệu rắn hỗn hợp tốc độ cháy vật liệu phải thấp tốc độ cháy nhiên liệu hay nói cách khác vật liệu phải khó cháy Khả cháy vật liệu đánh giá số oxy (LOI) Chỉ số oxy thể hàm lượng oxy tối thiểu hỗn hợp oxy nitơ dùng để trì cho vật liệu cháy Chỉ số L.O.I cao so với 21 vật liệu khó cháy ( 21 hàm lượng oxy khí áp suất thường) Chỉ số oxy đo theo tiêu chuẩn 52 ASTM-D-2863-95 thiết bị oxygen index combusitility Tester hãng YASUDA-Japan Theo tài liệu Nga, khơng có tiêu quy định số oxy vật liệu Tuy nhiên, trình nghiên cứu thử nghiệm tham khảo tài liệu, Chúng nhận thấy, số oxy tiêu cho phép dự đốn xác khả chống cháy vật liệu nên tiến hành nghiên cứu đồng thời thêm tiêu Kết nghiên cứu đo đạc số oxy cho thấy, vật liệu chống cháy Nga chế tạo có oxy = 23.7 đó, vật liệu chế tạo theo đơn 2.3 đạt 21,6 Vì vậy, vấn đề đặt phải tiếp tục nghiên cứu nâng cao số oxy cho vật liệu chế tạo theo đơn 2.3.5 nói Trong thực tế, để nâng cao số oxy hay giảm tốc độ cháy polyme, người ta thường sử dụng chất phụ gia có ảnh hưởng đến giai đoạn khác trình cháy để tăng khả ức chế cháy cho polyme Các chất phụ gia trộn hợp với vật liệu polyme để tạo thành lớp bảo vệ nhiệt cho chúng Có loại phụ gia hay dùng sau: - Loại thứ nhất: ứng dụng trình chế tạo polyme Thay phần monome có khả cháy monome chứa nguyên tố dị mạch có khả ức chế cháy Các monome trở thành phần cấu trúc phân tử polyme có tác dụng làm giảm tốc độ khả cháy polyme - Loại thứ hai: sử dụng hợp chất có tính chất ức chế cháy trộn hợp với polyme cần ức chế cháy làm cho polyme nhạy cảm với cháy Các hợp chất gọi phụ gia ức chế cháy chúng khơng có phản ứng hóa học với polyme có mặt chúng có khả ảnh hưởng tới số tính chất polyme độ nhớt, độ mềm dẻo, tỉ trọng, độ dẫn điện… Ngồi ra, có mặt phụ gia ức chế cháy làm cho sản phẩm cháy polyme có nhiều khí độc xuất nhiều khói… Vì việc sử dụng phụ gia ức chế cháy cho polyme cần khảo sát chi tiết để đạt mục đích tối ưu đề Căn vào số tài liệu tham khảo kết hợp với kết nghiên cứu EDX mẫu vật liệu chống cháy Nga chế tạo kết hợp với điều kiện có Phịng thí 53 nghiệm, luận văn lựa chọn hai phụ gia Sb2O3 Al(OH)3đểbổ sung vào đơn vật liệu 2.3.5 nhằm tăng số L.O.I cho hệ vật liệu Đơn vật liệu trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9- Đơn vật liệu bổ sung phụ gia Sb2O3, Al(OH)3 (phần khối lượng) Đơn Đơn Đơn Đơn 2.3.5.1 2.3.5.2 2.3.5.3 2.3.5 Cao su NBR-26 100 100 100 100 ZnO 10 10 10 10 Axit stearic 2 2 D.O.P 5 5 Phòng lão D 1 1 Lưu huỳnh (S) 1 1 Xúc tiến DM 1,5 1,5 1,5 1,5 Xúc tiến TMTD 1 1 Nhựa PF 120 120 120 120 10 Bột xenlulo 100 100 100 100 11 Al(OH)3 - 12 Sb2O3 - TT Tên hóa chất Bảng 3.10 - Kết đo tính lý số oxy đơn vật liệu có bổ sung phụ gia Al(OH)3 Sb2O3 Tính kỹ thuật Đơn2.3.5.1 Đơn 2.3.5.2 Đơn 2.3.5.3 Đơn2.3.5 145oC/ 20 phút Chế độ lưu hóa Độ cứng, Shore A 98 98 98 98 Độ bền đứt (kG/cm2) 134 134 134 134 Chỉ số oxy (L.O.I) 22,8 23,2 23,7 21,6 Như phần nói, phụ gia chống cháy ảnh hưởng nhiều đến độ cứng, độ nhớt, độ mềm dẻo vật liệu, ra, vật liệu chống cháy cần phải 54 có hàm lượng tro thấp nên luận văn khảo sát với lượng phụ gia bổ sung Kết đo L.O.I độ bền lý bảng 3.10 cho thấy, bổ sung hỗn hợp phụ gia Sb2O3 Al(OH)3 với tổng lượng phụ gia bổ sung phần/ 100 phần cao su làm tăng đáng kể số L.O.I vật liệu, nghĩa vật liệu khó bị cháy Cũng lượng phụ gia chống cháy bổ sung vào đơn vật liệu theo khối lượng ( tính theo thể tích hơn) nên hầu hết tính lý khác không bị thay đổi Trong đơn bảng 3.9, luận văn sử dụng kết hợp hai phụ gia Sb2O3 Al(OH)3 với mục đích kết hợp hai chế ức chế cháy hai phụ gia nhằm tăng cường hiệu chống cháy cho vật liệu Khi có tác động nhiệt độ cao, nước giải phóng từ phụ gia Al(OH)3 màng nước có tác dụng ức chế q trình cháy vật liệu Cịn phụ gia Sb2O3 , có tác động nhiệt độ cao, chúng sinh gốc tự Các gốc tự nhanh chóng kết hợp với gốc tự do phân tử polyme đứt mạch sinh vậy, có tác dụng ức chế q trình cháy polyme Tuy nhiên, theo nhiều tài liệu công bố phụ gia Sb2O3 có tác dụng ức chế cháy với hiệu cao polyme có chứa nhóm chức clo Điều lý giải hệ phụ gia gồm phần Sb2O3 kết hợp với phần Al(OH)3 đơn 2.3.5.3 có hiệu ức chế cháy cao làm cho hệ vật liệu chống cháy tạo có số L.O.I 23,7 (tương đương với số L.O.I mẫu vật liệu chống cháy Nga chế tạo) 55 3.3 TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU 3.3.1 Đơn chế tạo vật liệu Đơn chế tạo vật liệu chống cháy cho nhiên liệu rắn hỗn hợp thực theo bảng sau (tính theo phần khối lượng) : TT Tên hóa chất Đơn 2.3.5.3 Cao su NBR-26 100 ZnO 10 Axit stearic D.O.P 5 Phòng lão D Lưu huỳnh (S) Xúc tiến DM 1,5 Xúc tiến TMTD 1,0 Nhựa PF 120 10 Bột xenlulo 100 11 Al(OH)3 12 Sb2O3 3.3.2 Các tính kỹ thuật vật liệu đạt Vật liệu tạo thành có tính kỹ thuật so sánh với vật liệu Nga sau: Các tiêu Đơn 2.3.5.3 Vật liệu Nga Độ cứng 98 96-98 Độ bền đứt (kG/cm2) 134 130-150 Độ dãn dài (%) 35,0 - Độ dãn dư (%) 2,0 - Khối lượng riêng (g/cm3) 1,21 1,23 Chỉ số L.O.I 23,7 23,7 Hàm lượng tro, %