PolystereneStyrene butadiene rubbernatural rubber blend điều kiện trộn, thành phần tác động lên hình thái core shell và cơ tính

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - NGUYỄN HOÀNG VINH POLYSTYRENE/STYRENE–BUTADIENE RUBBER/NATURAL RUBBER BLEND: ĐIỀU KIỆN TRỘN, THÀNH PHẦN TÁC ĐỘNG LÊN HÌNH THÁI CORE-SHELL VÀ CƠ TÍNH Chun ngành : Công nghệ vật liệu cao phân tử tổ hợp Mã số ngành : 60.52.94 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học :TS Võ Hữu Thảo (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 07 năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo Tp HCM, ngày 14 .tháng 07 năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên :Nguyễn Hoàng Vinh .Giới tính :Nam Ngày, tháng, năm sinh :25/9/1983 Nơi sinh :Quy Nhơn Chuyên ngành :Công nghệ Vật liệu MSHV :00306048 Khoá (Năm trúng tuyển) :2006 1- TÊN ĐỀ TÀI:Polystyrene/Styrene-Butadiene Rubber/Natural Rubber Blend: điều kiện trộn, thành phần tác động lên hình thái core-shell tính 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: (i) Xác định sơ điều kiện trộn (nhiệt độ, thời gian tốc độ trộn) cho hệ blend PS/SBR/NR Nhiệt độ trộn tính lý thuyết tỷ số nhớt, thời gian tốc độ trộn tham khảo từ hệ blend tương đương PS/PB (ii) Với tính tốn tham khảo trên, quy hoạch thực nghiệm xây dựng hàm mô phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào điều kiện trộn cho hệ PS/SBR/NR, tối ưu hóa điều kiện trộn thỏa hiệp hai tính chất (iii) Từ điều kiện trộn tối ưu, xây dựng mơ hình mơ phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào thành phần sử dụng quy hoạch thực nghiệm “Thành phầnTính chất” (iv) Tối ưu hóa thỏa hiệp độ bền va đập izod độ bền kéo cho hệ sử dụng hàm nguyện vọng chung D (v) Sử dụng lý thuyết hệ số giàn trãi để dự đốn hình thái cuối cho blend hình thái kiểm chứng kính hiển vi điện tử xuyên (vi) So sánh tính chất lý hỗn hợp với HIPS thương mại 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :12/2007 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :7/2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):TS Võ Hữu Thảo Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Võ Hữu Thảo CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Đỗ Thành Thanh Sơn DÀNH TẶNG Mẹ Ba tôi, Chị hai người Bạn i LỜI CẢM ƠN Trước hết, muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư hướng dẫn TS Võ Hữu Thảo Giáo sư tận tình hướng dẫn, đơn đốc định hướng cho tơi suốt năm rưỡi qua để tơi hồn thành đề tài Tơi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Huỳnh Bá Giã Tuy cách trở địa lý Tiến sĩ nhiệt tình giúp đỡ tơi, cho tơi lời khun vơ quý báu lời chúc tốt đẹp Và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS TS Dương Nguyên Vũ Giáo sư định hướng cho cách làm khoa học, cách suy nghĩ đặc biệt tình u sống Mẹ tơi, người cho tơi tình thương, giúp đỡ ln ủng hộ việc Con xin cảm ơn Mẹ Tôi thực may mắn có người Bạn tốt, giúp đỡ sẻ chia tơi lúc khó khăn Tôi cảm ơn người Bạn thân Ngồi ra, tơi cảm ơn tập thể cán Khoa Công nghệ Vật liệu_Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Polymer Composite, Khoa Hóa_Đại học Khoa học Tự Nhiên, Trung tâm Chất dẻo tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn ii BẢN TÓM TẮT Polystyrene/styrene-butadiene rubber/natural rubber (PS/SBR/NR) blend với điều kiện trộn tỷ lệ thành phần khác trộn máy trộn kín hai trục vít phương pháp “trộn hai bước”, trộn ướt Điều kiện trộn (nhiệt độ, thời gian, tốc độ trộn) cho hệ ba cấu tử xác định sơ Sử dụng quy hoạch thực nghiệm để xây dựng mơ hình tốn phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào điều kiện trộn, tối ưu hóa điều kiện trộn từ mơ hình tốn Với điều kiện trộn tối ưu thu được, tiếp tục xây dựng mơ hình mơ phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào thành phần blend quy hoạch thực nghiệm “thành phần - tính chất” Tối ưu hóa mơ hình mơ sử dụng hàm nguyện vọng chung D Lý thuyết hệ số dàn trãi dùng để dự đoán cấu trúc core-shell hình thái quan sát kính hiển vi điện tử xuyên (TEM) Điều kiện trộn tối ưu cho hệ ba cấu tử là: nhiệt độ trộn 190°C, thời gian trộn 5,44 phút, tốc độ trộn 60 vịng/phút Mặt khác, điều kiện trộn ảnh hưởng khơng không đáng kể lên độ bền kéo lại tác động mạnh đến độ bền va đập izod Độ bền va đập izod tỷ lệ nghịch với nhiệt độ thời gian trộn, nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất, nhiên độ bền va đập izod lại bị ảnh hưởng không nhiều tốc độ trộn NR tác động lên tính chất lý mạnh SBR, SBR thể vai trò tương hợp cho PS NR Hệ có hình thái cấu trúc dạng core-shell, pha phân tán có dạng sợi Các tính chất hỗn hợp blend PS/SBR/NR so sánh với copolymer HIPS thương mại iii ABSTRACT Polystyrene/styrene-butadiene rubber/natural rubber (PS/SBR/NR) blends with different processing conditions and composition ratios were prepared in internal mixer by “two-step” method, melt mixing Processing conditions (temperature, time and mixing speed) of above ternary system were predicted before Experimental design was used to create mathematic models of Izod impact, tensile strength vs processing condition, and processing conditions were optimized by above models With that optimization, the mathematic models applied for Izod impact, tensile strength vs composition were set up by experimental design “composition – properties” Mathematical models were optimized by D overall desirability function A core-shell structure for dispersed phase has been predicted from the spreading coefficients and observed by transmission electron microscopy The optimized processing conditions are: 190°C, 5.44 min, 60 rpm On the other hand, processing conditions not seem to effect tensile strength but deep effect Izod impact Izod impact inverse ratio to mixing temperature and time, mixing temperature is the most effect factor, however, rotor speed does not effect Izod impact a lot NR effects mechanical properties more than SBR, but SBR behaves as compatibilizer for PS and NR System morphology is of core-shell structure, and the dispersed phases are as fibre structure Properties of PS/SBR/NR blends were also compared with commercial HIPS copolymer iv MỤC LỤC Chương LỜI MỞ ĐẦU Chương CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 14 3.1 Tính lưu biến 14 3.1.1 Tỷ số nhớt 14 3.1.2 Chỉ số mao quản 18 3.1.3 Thời gian quy đổi 21 3.2 Sức căng liên diện 23 3.3 Thành phần 25 3.4 Sự ổn định hình thái sau trộn 26 Chương THỰC NGHIỆM MÔ PHỎNG 27 4.1 Quy hoạch thực nghiệm 27 4.1.1 Xây dựng mơ hình phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào điều kiện trộn 28 4.1.1.1 4.1.1.2 4.1.1.3 4.1.1.4 4.1.2 Xây dựng mơ hình phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào thành phần 36 4.1.2.1 4.1.2.2 4.2 Xây dựng bề mặt đáp ứng bậc 28 Tìm vùng tối ưu phương pháp dốc 30 Bề mặt đáp ứng bậc hai theo quy hoạch Box-Wilson 31 Tối ưu hóa hàm nhiều mục tiêu 34 Xây dựng ma trận quy hoạch thực nghiệm 36 Xây dựng bề mặt đáp ứng tối ưu hóa 37 Tiến hành thí nghiệm 38 4.2.1 Chuẩn bị blend 38 4.2.1.1 4.2.1.2 4.2.2 Đo độ bền lý 39 4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.3 Vật liệu 38 Điều kiện thao tác 38 Độ bền kéo 39 Đo độ bền va đập izod 40 Đánh giá hình thái blend 40 4.2.3.1 4.2.3.2 4.2.3.3 Kích thước hạt 40 Bề dày shell SBR 41 Khoảng cách hạt 41 Chương PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 42 5.1 Ảnh hưởng điều kiện trộn lên tính chất lý blend 42 v 5.1.1 Ma trận thực nghiệm 42 5.1.2 Tính hệ số hồi quy 43 5.1.3 Kiểm định 43 5.1.3.1 5.1.3.2 5.1.4 Quy hoạch thực nghiệm bậc hai Box-Wilson 45 5.1.4.1 5.1.4.2 5.1.4.3 5.1.5 Ma trận quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson 45 Tính hệ số hồi quy 48 Kiểm định 48 Tối ưu hóa điều kiện trộn 51 5.1.5.1 5.1.5.2 5.1.6 Kiểm định hệ số hồi quy 43 Kiểm định tương thích mơ hình mơ 44 Xác định điểm tối ưu 51 Hình ảnh tế vi điểm kỳ dị điểm cực đại 53 Hàm mô phụ thuộc độ bền vào điều kiện trộn 54 Ảnh hưởng thành phần lên tính chất lý blend 55 5.2 5.2.1 Xây dựng mơ hình tốn 55 5.2.2 Tối ưu hóa độ bền va đập izod độ bền kéo 58 5.2.2.1 5.2.2.2 5.2.2.3 5.3 Tối ưu hóa độ bền va đập izod 58 Tối ưu hóa độ bền kéo 59 Tối ưu hóa đa mục tiêu độ bền va đập izod độ bền kéo 59 Phân tích hình thái blend 63 Chương KẾT LUẬN VÀ DỰ KIẾN 66 6.1 Kết luận 66 6.1.1 Điều kiện trộn 66 6.1.2 Hàm lượng 66 6.1.3 Hình thái 67 6.2 Dự kiến 67 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Độ nhớt zero-tốc độ trượt 17 Bảng 3.2 Đánh giá độ nhớt zero-tốc độ trượt polymer nhiệt độ khác 17 Bảng 3.3 Đánh giá tỷ số nhớt nhiệt độ khác 18 Bảng 3.4 Ứng suất trượt tối thiểu để pha phân tán có kích thước 3,5μm bị biến dạng 21 Bảng 3.5 Đánh giá sức căng bề mặt polymer nhiệt độ trộn 180°C 190°C 24 Bảng 3.6 Đánh giá sức căng liên diện hệ số dàn trãi nhiệt độ 180°C 190°C 25 Bảng 3.7 Đánh giá tỷ lệ khối lượng điểm chuyển 26 Bảng 4.1 Ma trận thực nghiệm ma trận mã hóa với biến ảo (x0) 28 Bảng 4.2 Ma trận quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson ma trận mã hóa với biến ảo (x0) 32 Bảng 4.3 Tiêu chuNn đánh giá cho thang nguyện vọng 35 Bảng 4.4 Ma trận thực nghiệm thành phần tính chất 36 Bảng 4.5 Những đặc trưng polymer sử dụng 38 Bảng 5.1 Ma trận thực nghiệm 42 Bảng 5.2 Hệ số hồi quy cho độ bền va đập izod độ bền kéo 43 Bảng 5.3 Kiểm định hệ số hồi quy cho độ bền va đập izod độ bền kéo 43 Bảng 5.4 Kiểm định tương thích phương trình hồi quy cho độ bền va đập izod độ bền kéo 44 Bảng 5.5 Ma trận quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson 46 Bảng 5.6 Ma trận mã hóa Box-Wilson với biến ảo (x0) biến ảo (xj’) 47 Bảng 5.7 Hệ số hồi quy cho độ bền va đập izod độ bền kéo 48 Bảng 5.8 Phương sai hệ số hồi quy độ bền va đập izod độ bền kéo 48 Bảng 5.9 Kiểm định hệ số hồi quy độ bền va đập izod độ bền kéo 49 Bảng 5.10 Kiểm định tương thích phương trình hồi quy cho độ bền va đập độ bền kéo 50 Bảng 5.11 Độ bền va đập izod độ bền kéo điểm kỳ dị điểm cực đại 52 Bảng 5.12 Ma trận thực nghiệm 55 Bảng 5.13 Hệ số đa thức cho độ bền va đập izod độ bền kéo 56 Bảng 5.14 Ma trận thực nghiệm trực giao 57 Bảng 5.15 Thang nguyện vọng cho độ bền va đập izod độ bền kéo 60 Bảng 5.16 Giá trị nguyện vọng vô thứ nguyên 60 Bảng 5.17 Hệ số đa thức cho hàm nguyện vọng chung Dˆ 61 Bảng 5.18 Kết thực nghiệm điểm tối ưu HIPS thương mại 62 vii Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm 5.2.2.2 Tối ưu hóa độ bền kéo Phương trình (5.9) mơ phụ thuộc độ bền kéo vào thành phần có dạng (Hình 5.4) Hàm mơ (5.9) có cực đại có điều kiện yˆ T = 60,13 MPa x1 (SBR) = 0,00, x2 (NR) = 0,00 x3 (PS) = 1,00 tương ứng PS/SBR/NR 100/0/0 kl.% Kết thực nghiệm điểm cực đại (Bảng 5.18) x2 yˆ T (MPa) x1 Hình 5.4 Mô phụ thuộc độ bền kéo vào thành phần 5.2.2.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu độ bền va đập izod độ bền kéo Tối ưu hóa hàm đa mục tiêu sử dụng hàm nguyện vọng chung D Để xây dựng hàm nguyện vọng chung D trước hết cần chuyển giá trị độ bền va đập izod độ bền kéo điểm ma trận quy hoạch thành giá trị nguyện vọng vô thứ nguyên dI dT sử dụng PT (4.26) (4.27), hệ số PT (4.27) xác định cách: chọn d = 0,37 ứng với giá trị y giá trị độ bền thấp chấp nhận (độ bền kéo 24 59 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm MPa va đập izod 70 J/m_Datasheet HIPS Chimei), tiếp tục chọn d = 0,8 làm tương tự giá trị y ứng với giá trị độ bền cho tốt (độ bền kéo 30 MPa va đập izod 95 J/m_Datasheet HIPS Chimei), từ ta xác định hệ số b0 b1 độ bền va đập izod độ bền kéo (Bảng 5.15) Sử dụng PT (4.28) để tính giá trị nguyện vọng chung D (Bảng 5.16) Bảng 5.15 Thang nguyện vọng cho độ bền va đập izod độ bền kéo y a = b0 + b1 y d 0,37 0,8 b0 b1 Độ bền va đập izod 70 95 -4,17793 0,059767 Độ bền kéo 24 30 -5,97094 0,249029 Bảng 5.16 Giá trị nguyện vọng vô thứ nguyên Stt Ma trận quy hoạch Giá trị vô thứ nguyên d Ia dTa Db 65 0,99092852 1,17033E-14 1,0769E-07 19 80 0,84140977 3,52244E-05 0,00544409 16 83 0,44680964 0,019433381 0,09318273 1 98 1,988E-05 0,999835793 0,00445834 8,5 10 81,5 0,9899154 0,038029718 0,1940263 8,5 19 72,5 0,96085668 3,92873E-07 0,00061441 16 10 74 0,94979612 8,05137E-06 0,00276535 10 89 0,46776404 0,412035355 0,43901631 8,5 90,5 9,2833E-07 0,16333524 0,0003894 SBR NR PS %_Z1 %_Z2 %_Z3 16 19 Được tính từ PT (4.26) với hàm ya tính (Bảng 5.15) Được tính từ PT (4.28) a b 60 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm Sau có giá trị nguyện vọng chung D, xây dựng hàm nguyện vọng chung Dˆ Phương trình mơ hàm nguyện vọng chung Dˆ thành phần có dạng PT (4.30) Hệ số đa thức thu gọn xác định phương pháp bình phương cực tiểu (Bảng 5.17) Bảng 5.17 Hệ số đa thức cho hàm nguyện vọng chung Dˆ Hệ số đa thứca Dˆ β1 β2 β3 β12 β13 β23 3,42 -19,05 0,04 15,94 -4,59 24,02 a Giải hệ PT (4.31) Vậy đa thức thu gọn mô phụ thuộc D vào thành phần: Dˆ = 3,42 x1 − 19,05 x + 0,04 x3 + 15,94 x1 x − 4,59 x1 x3 + 24,02 x x3 , (5.12) PT (5.12) mô phụ thuộc Dˆ vào thành phần có dạng (Hình 5.5) Hàm mơ (5.10) có cực đại có điều kiện (x1, x2 ≥ 0,01) Dˆ = 0,279 x1 (SBR) = 0,01, x2 (NR) = 0,10 x3 (PS) = 0,89 tương ứng PS/SBR/NR 89/1/10 kl.% Và điểm cực đại Dˆ = 0,295 x1 (SBR) = 0,00, x2 (NR) = 0,10 x3 (PS) = 0,90 tương ứng PS/SBR/NR 90/0/10 kl.% Kết thực nghiệm hai điểm (Bảng 5.18) 61 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm x1 Dˆ x2 Hình 5.5 Mơ tối ưu đa mục tiêu độ bền va đập izod độ bền kéo Bảng 5.18 Kết thực nghiệm điểm tối ưu độ bền va đập izod, độ bền kéo, điểm thỏa hiệp HIPS thương mại Tối ưu Va đập Bền kéo Thỏa hiệp Thỏa hiệp có điều kiệna HIPSb (IO) (TO) (DO) (DOC) PS/SBR/NR kl.% 64/20/16 100/0/0 90/0/10 89/1/10 Độ bền va đập izod 144,44 28,61 21,90 74,50 158,12 7,70 34,30 29,39 24,46 18,04 325 1085 797 779 668 2,37 3,16 3,69 3,14 2,70 0,00000 0,00264 0,00013 0,43902 0,11129 (J/m) Độ bền kéo (MPa) Modul kéo (MPa) Dãn dàic (%) D Điều kiện: hàm lượng SBR NR ≥ 1% HIPS Chi Mei với mã Polyrex® PH-88 c Độ dãn dài điểm Yield a b 62 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm Nhận xét: (1) So sánh điểm DO DOC, điểm DO khơng có chất tương hợp làm giảm bền kéo lẫn va đập (thấp PS thuần_TO) Có thể lý giải cho điều này: tính tốn (mục 3.2.2 Sức căng liên diện) PS NR khơng tương thích (Hình 5.5 (a)), nên bề mặt liên diện bị phá vỡ có tải, ứng suất khơng thể truyền đến core NR, nên trộn NR vào PS thân điểm NR tạo khuyết tật nên độ bền thấp PS Nghiên cứu M Lambla et al [3] hệ PS/NR cho kết tương tự Trong điểm DOC, hàm lượng SBR bé khoảng 1% (tương ứng 10% so với hàm lượng NR) làm thay đổi hồn tồn tính chất vật liệu (Hình 5.5 (b)), làm tăng khả liên diện nên ứng suất truyền đến core NR qua vỏ SBR (2) Tuy nhiên vai trò SBR hàm lượng bé PT (5.12), vùng khảo sát hàm lượng SBR nhiều (1 – 16%) vai trị tương hợp vùng cao không rõ rệt (PT (5.10)), lúc SBR đóng vai trị hấp thu lương giống NR, nhiên khả hấp thu lượng SBR thấp NR (PT (5.10)) Do tìm cực đại hàm nguyện vọng chung Dˆ hàm lượng SBR 0%, mà SBR thể vai trò tương hợp tốt hàm lượng tương đối thấp ≤ 5% so với hàm lượng NR, vùng tối ưu hàm lượng chất tương hợp SBR nằm ngồi vùng quy hoạch nên PT (5.12) khơng thể Điều hoàn toàn với nghiên cứu Sabu Thomas et al [21], khảo sát PS/PB (70/30) với hàm lượng chất tương hợp SBR 1,2 – 10% so với hàm lượng PB, tương đương 0,36-3% Điểm cho tốt 2,5% so với hàm lượng PB, tương ứng với 0,74% 5.3 Phân tích hình thái blend Đánh giá hình dạng cấu trúc blend khả tương hợp SBR ảnh TEM Do SBR NR cao su nên hình chụp có độ tương phản khơng cao, mặc khác hai đếu có nối đơi mạch phân tử nên khó nhuộm Vì vậy, để đánh giá hình thái blend PS/SBR/NR có cấu trúc dạng core-shell hay không khả tương hợp SBR cách đánh giá gián tiếp qua hình dạng hạt (Hình 5.6) 63 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm (a) (b) (c) (d) Hình 5.6 Hình chụp TEM PS/SBR/NR hàm lượng SBR/NR kl.% khác nhau: (a) 0/10; (b) 1/10; (c) 6/14; (d) 20/16 64 Chương 5: Phân tích kết thực nghiệm Nhận xét: (1) Từ (Hình 5.5) thấy khơng có chất tương hợp (a) NR có bề mặt gồ ghề liên diện không tốt NR có dạng hạt (phù hợp lý thuyết tỷ số nhớt λ(NR/PS, 190°C) = 2), có chất tương hợp (b) (c) (d) NR có bề mặt liên diện trơn pha phân tán có dạng sợi (vì λ(SBR/PS, 190°C) = 0,64, nhiên λ(NR/SBR, 190°C) = 3,13) Từ hai nhận xét cho thấy: ¾ SBR bọc bên ngồi NR, tương thích với dự đốn (mục 3.2.2 Sức căng liên diện) (2) Khi có chất tương hợp kích thước hạt giảm ¾ SBR đóng vai trị tương hợp tốt (3) Vì độ tương phản ảnh TEM cho hệ PS/SBR/NR không cao nên thấy ảnh hưởng hàm lượng chất tương hợp SBR NR đến kích thước core shell 65 Chương 6: Kết luận Dự kiến Chương KẾT LUẬN VÀ DỰ KIẾN 6.1 Kết luận 6.1.1 Điều kiện trộn ¾ Điều kiện trộn (nhiệt độ, thời gian tốc độ trộn) không ảnh hưởng đến độ bền kéo Ngược lại điều kiện trộn lại tác động mạnh đến độ bền va đập izod, tỷ lệ nghịch với nhiệt độ thời gian trộn, nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng mạnh Tuy nhiên tốc độ trộn lại ảnh hưởng không đáng kể đến độ bền va đập izod ¾ Sự phụ thuộc độ bền va đập izod vào điều kiện trộn (PS/SBR/NR 80/(30/70) kl.%) mơ mơ hình tốn: yˆ I = −398,46 + 2,006Z + 70,015Z + 3,78Z − 0,3685Z Z − 0,031525Z 32 , Với: Z1, Z2, Z3 yếu tố thực nhiệt độ, thời gian tốc độ trộn 6.1.2 Hàm lượng ¾ Hàm lượng cao su tác động mạnh đến độ bền va đập izod lẫn độ bền kéo Hàm lượng cao su tỷ lệ thuận với độ bền va đập izod tỷ lệ nghịch với độ bền kéo, NR tác động mạnh SBR ¾ SBR đóng vai trị tương hợp cho PS NR tốt, nhiên thể rõ nét hàm lượng SBR < 5% (so với hàm lượng NR) ¾ Ở điều kiện trộn tối ưu, phụ thuộc độ bền va đập izod, độ bền kéo tối ưu thỏa hiệp (độ bền va đập izod độ bền kéo) vào hàm lượng SBR, NR PS mô mơ hình tốn: yˆ I = −877,62 x1 − 2537 ,41x + 2,53 x3 + 5329,06 x1 x + 1403,52 x1 x3 + 3712,84 x x , yˆ T = 608,33 x1 + 184,96 x + 60,13 x − 77,85 x1 x − 969,23 x1 x3 − 439,02 x x3 , Dˆ = 3,42 x1 − 19,05 x + 0,04 x3 + 15,94 x1 x − 4,59 x1 x3 + 24,02 x x3 , với: x1, x2, x3 tỷ lệ phần trăm (theo thang 1) SBR, NR PS 66 Chương 6: Kết luận Dự kiến ¾ Độ bền lý điểm tối ưu HIPS Tối ưu Va đập Bền kéo Thỏa hiệp Thỏa hiệp có điều kiện (IO) (TO) (DO) (DOC) PS/SBR/NR kl.% 64/20/16 100/0/0 90/0/10 89/1/10 Độ bền va đập izod 144,44 28,61 21,90 74,50 158,12 7,70 34,30 29,39 24,46 18,04 325 1085 797 779 668 2,37 3,16 3,69 3,14 2,70 0,00000 0,00264 0,00013 0,43902 0,11129 HIPS (J/m) Độ bền kéo (MPa) Modul kéo (MPa) Dãn dài (%) D 6.1.3 Hình thái ¾ Khi có SBR làm pha phân tán có dạng sợi Ngược lại, khơng có chất tương hợp pha phân tán có dạng hạt, kích thước hạt lớn bề mặt liên diện pha khơng tốt ¾ Pha phân tán có cấu trúc core-shell 6.2 Dự kiến ¾ Xác định giá trị độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ trượt để sử dụng mơ hình lưu biến tính điều kiện trộn để xem tương thích với thực nghiệm ¾ Sử dụng chất tương hợp cho hệ PS/NR SBS (Block copolymer, 23,5 kl.% styrene) 67 Chương 6: Kết luận Dự kiến ¾ Tiến hành khảo sát điều kiện trộn cho quy trình “trộn bước” cho blend PS/SBR/NR (mục 4.2.1.2 Điều kiện thao tác) So sánh quy trình “trộn bước” quy trình “trộn hai bước” ¾ Khảo sát xây dựng hàm mô ảnh hàm lượng chất tương hợp SBR mức nhỏ < 3% đến độ bền va đập izod, độ bền kéo hàm nguyện vọng chung Dˆ ¾ Đánh giá khả truyền ứng suất khơng có chất tương hợp SBR có chất tương hợp SBR thơng qua modul trượt để lý giải cho nhận xét (mục 5.2.2.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu độ bền va đập izod độ bền kéo) 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Brydson JA, 1999, Plastics Based on Styrene, Plastics Materials, Butterworth-Heinemann, London, 16:425-465 [2] Saad ALG, Sabbagh SE J Appl Polym Sci 2001;79: 60-71 [3] Schneider M, Pith T, Lambla M J Mater Sci 1997;32:6331-6342 [4] Schneider M, Pith T, Lambla M J Mater Sci 1997;32:5191-5204 [5] Asaletha R, Kumaran MG, Thomas S Polym Degrad Stab 1998;61:431-439 [6] Asaletha R, Kumaran MG, Thomas S Polym Degrad Stab 1999;35:253-271 [7] Mathew AP, Packirisamy S, Thomas S Polym Degrad Stab 2001;72:423-439 [8] Mathew AP, Thomas S Mater Lett 2001;50:154-163 [9] Mathew AP, Packirisamy S, Radusch HJ, Thomas S Eur Polym J 2001;37:1921-1934 [10] Sidkey MA, Abd El Fattah AM, Abd El All NS J Appl Polym Sci 1993;46:581-585 [11] Varkey JT, Augustine S, Groeninckx G, Bhagawan SS, Rao SS, Thomas S J Polym Sci 2000;38:2189-2211 [12] Phinyocheep P, Saelao J, Buzare JY Polym 2007;48:5702-5712 [13] George B, Maiti SN, Varma IK J Mater Sci 2007;42:8262-8270 [14] Utracki LA, 1990, Polymer Alloys and Blends, Hanser Publishers, New York, 356p [15] http://xttm.agroviet.gov.vn/BaocaoNH/2007/thang/T12_Caosu.pdf [16] Ansari M, Haghtalab A, Semsarzadeh MA Rheol Acta 2006;45:983-993 [17] Luzinov I, Pagnoulle C, Jerome R Polym 2000;41:7099-7109 [18] Luzinov I, Pagnoulle C, Jerome R Polym 2000;41:3381-3389 [19] Yang Kumin, Han CD Polym 1996;37:5795-5805 [20] Joseph S, Oommen Z, Thomas S Mater Lett 2002;53:268-276 [21] Joseph S, Menon ARR, Joseph A, Thomas S J Mater Sci 2007;42:2054-2063 [22] Joseph S, Thomas S Eur Polym J 2003;39:115-125 [23] Crevecoeur JJ, Nelissen L, van der Sanden MCM, Mencer JH, Hogt AH Polym 1995;36:753757 [24] Lourenco E, Felisberti MI Eur Polym J 2006;42:2632-2645 [25] Ghosh P, Ray P J Mater Sci 1991;26:6104-6112 [26] Kaminska A, Kaczmarek H Jounal of Thermal Analysis 1990;36:2261-2267 [27] Luzinov I, Xi K, Paganoulle C, Huynh-Ba G, Jerome R Polym 1999;40:2511-2520 [28] Brandrup J et al., 1999, chaps VI,Polymer Handbook, John Wiley & Sons,New York, VI:VI/521-VI/541 [29] Guerrica-Echevarria G, Eguiazabal JI Nazabal J Polym Test 2000;19:849-854 [30] Rio CD, Acosta JL Eur Polym J 1996;32:913-917 [31] Guo HF, Gvozdic NV, Meier DJ Polym 1997;38:4915-4923 [32] Paul DR, Bucknal, 1999, Factors Influencing the Morphology of Immiscible Polymer Blends in Melt Processing, Favis BD, Polymer Blends, John Wiley & Son, New York, 16:501-538 [33] Utracki LA, 2002, Interphase and Compatibilization by Addtion of a Compatibilizer, Ajji A, The Rheology of Polymer Alloys and Blends, Utracki LA and Kamal MR, Polymer Blends Handbook, Kluwer Academic, Dordrecht, 4:295-338, 7:449-446 [34] Montgomery DC, chaps 2, 6, and 11, Design and Analysis of Experiments, John Wiley & Sons, New York, 2:21-59, 6:218-286, 8:303-362, 11:427-510 [35] Guo HF, Packirisamy S, Gvozdic NV, Meier DJ Polym 1997;38:785-794 [36] Omonov TS, Harrats C, Moldenaers P, Groeninckx G Polym 2007;48:5917-5927 [37] Everaert V, Aerts L, Groeninckx G Polym 1999;40:6627-6644 [38] Mark JE, Surface and Interfacial Properties, Falsafi A, Mangipudi S, Owen MJ, Physical Properties of Polymers Handbook, Springer, Cincinnati, 59:1011-1020 [39] Mark JE, 1999, Polymer Data Handbook, Oxford University, Cincinnati, 1102p [40] Schoolenberg GE, During F, Ingenbleek G Polym 1998;39:765-772 [41] Heindl M, Sommer MK, Munstedt H Rheol Acta 2004;44:55-70 [42] Horak Z, Fort V, Hlavata D, Lednicky F, Vecerka F Polym 1996;37:65-73 [43] Parres F, Balart R, Lopez J, Garcia D J Mater Sci 2008;43:3203-3209 [44] Chen G, Dong W, Liu JJ J Mater Sci 2002;37:1215-1221 [45] Jelcic Z, Holjevac-Grguric T, Rek V Polym Degrad Stab 2005;90:295-302 [46] Ghidoni D, Fasulo GC, Mori F, Nocci R J Mater Sci 1992;27:499-503 [47] Zhou W, Lu M, Mai K Polym 2007;48:3858-3867 [48] Barroso VC, Ribeiro SP, Maia JM Rheol Acta 2003;42:483-490 [49] Duarte FM, Botelho G, Machado AV Polym Test 2006;25:91-97 [50] Joseph S, Laupretre F, Negrell C, Thomas S Polym 2005;46:9385-9395 [51] Piorkowska E, Argon AS, Cohen RE Polym 1993;34:4435-4444 [52] Sperling LH, 2006, chaps 10, 11 and 12, Introduction to Physical Polymer Science, John Wiley & Sons, New jersey, 507-686 [53] Mathew M, Thomas S Polym 2003;44:1295-1307 [54] Yang Q, Mao Y, Li G, Huang Y, Tang P, Lei C Mater Lett 2004;58:3939-3944 [55] Cavanaugh TJ, Buttle K, Turner JN, Nauman EB Polym 1998;39:4191-4197 [56] Adhikari R, Huy TA, Henning S, Michler GH, Knoll K Colloid Polym Sci 2004;282:1381-1391 [57] Sanchez EV, Ribelles JLG, Pradas MM, Figueroa BR, Colomer FR Eur Polym J 2000;36:18931901 [58] Sardelis K, Michels HJ, Allen G Polym 1987;28:244-250 [59] Picchioni F, Aglietto M, Passaglia E, Ciardelli F Polym 2002;43:3323-3329 [60] Lee SG, Lee JH, Choi KY, Rhee JM Polym Bull 1998;40:765-771 [61] Woo EM, Lee ML, Sun YS Polym 2000;41:883-890 [62] Wang C, Liao WP, Cheng YW, Lin TL Polym 2004;45:961-971 [63] Wang C, Liao WP, Wang ML, Lin CC Polym 2004;45:973-981 [64] Hong BK, Jo WH, Kim J Polym 1998;39:3753-3757 [65] Chen H, Xu H, Cebe B Polym 2007;48:6404-6414 [66] Galloway GA, Jeon HK, Bell JR, Macosko CW Polym 2005;46:183-191 [67] Bureau MN, Dickson JI, Denault J J Mater Sci 1998;33:1591-1606 [68] Bureau MN, Dickson JI, Denault J J Mater Sci 1998;33:1405-1419 [69] Karrad S, Cuesta JML, Crespy A J Mater Sci 1998;33:453-461 [70] Wilczynski K, Tyszkiewicz A, Szymaniak Z J Mater Process Technol 2001;109:320-323 [71] Lazo NDB, Scott CE Polym 1999;40:5469-5478 [72] Wycisk R, Trochimczuk WM, Matys J Eur Polym J 1990;26:535-539 [73] Bourry D, Favis BD Polym 1998;39:1851-1856 [74] Wang Z, Chan CM, Zhu SH, Shen J Polym 1998;39:6801-6806 [75] Cigana P, Favis BD Polym 1998;39:3373-3378 [76] Guo HF, Packirisamy S, Mani RS, Aronson CL, Gvozdic NV, Meier DJ Polym 1998;39:24952505 [77] Sjoerdsma SD, Dekkers MEJ, Heikens D J Mater Sci 1982;17:2605-2612 [78] Wang Y, Xiao Y, Zhang Q, Gao XL, Fu Q Polym 2003;44:1469-1480 [79] Kim H, Lee JW Polym 2002;43:2585-2589 [80] Huo Y, Groeninckx G, Moldenaers P Rheol Acta 2007;46:507-520 [81] Albano C, Reyes J, Ichazoc M, Gonzalez J, Hernandez M, Rodrıguez M Polym Degrad Stab 2003;80:251-261 [82] Li YY, Hu SW, Sheng J Eur Polym J 2007;43:561-572 [83] Albano C, Reyes J, Ichazoc M, Gonzalez J, Hernandez M, Rodrıguez M Nucl Instrum Methods 2003;208:485–488 [84] Xie XM, Zheng X Materials and Design 2001;22:11-14 [85] Fahrlander M, Friedrich C Rheol Acta 1999;38:206-213 [86] Lee JK, Han CD Polym 1999;40:2521-2536 [87] Luo W, Zhou N, Wu H Polym Test, in press, doi:10.1016/j.polymertesting.2008.03.005 [88] Bucknall DG, Higgins JS, Penfold J Phys B: Condensed Matter, in press, doi:10.1016/09214526(92)90794-S [89] Keskkula H, Paul DR, McCreedy KM, Henton DE Polym 1987;28:2063-2069 [90] Ahmad Z, Al-Awadi NA, Al-Sagheer F Polym Degrad Stab 2007;92:1025-1033 [91] Martins CR, Paoli MAD Eur Polym J 2005;41:2867-2873 [92] Jousseaume V, Morsli M, Bonnet A, Lefrant S Optical Materials 1998;9:484-488 [93] Amado FDR, Gondran E, Ferreira JZ, Rodrigues MAS, Ferreira CA Journal of Membrance Science 2004;234:139-145 [94] Chang LL, Woo EM Polym 2003;44:1711-1719 [95] Chuai CZ, Almdal K, Johannsen I, Lyngaae-Jorgensen J Polym 2001;42:8217-8223 [96] Lim JG, Baik JH, Zhang XQ, Son Y, Choi WM, Park OO Polym Bull 2002;48:397-405 [97] Jeona HK, Feista BJ, Koha SB, Changa K, Macoskoa CW, Dionb RP Polym 2004;45:197-206 [98] Park CD, Jo WH, Lee MS Polym 1996;37:3055-3063 [99] Lu C, Guo S, Wen L, Wang J Eur Polym J 2004;40:2565-2572 [100] Ju MY, Chang FC Polym 2000;41:1719-1730 [101] Jeon HK, Kim JK Polym 1998;39:6227-6234 [102] Kim JK, Lee H Polym 1996;37:305-311 [103] Martinez-Barrera G, Lopez H, Castano VM, Rodríguez R Radiat Phys Chem 2004;69:155-162 [104] Higazy AA, Afifi H, Khafagy AH, El-Shahawy MA, Mansour AM Ultrasonics 2006;44:14391445 [105] Febrianto F, Yoshioka M, Nagai Y, Mihara M, Shiraishi N J Wood Sci 1999;45:38-45 [106] Stephen R, Jose S, Joseph K, Thomas S, Oommen Z Polym Degrad Stab 2006;91:1717-1725 [107] Nair MNR, Nair MRG Polym Bull 2006;56:619-631 [108] Sirisinha C, Saeoui P, Guaysomboon J Polym 2004;45:4909-4916 [109] Phewthongin N, Saeoui P, Sirisinha C Polym Test 2005;24:227-233 [110] Abdel-Goad M, Pyckhout-Hintzen W, Kahle S, Allgaier J, Richter D, Fetters LJ Rheological Properties of 1,4-polyisoprene overa Large Molecular Weight Range [111] Oommen Z, Thomas S Polym Bull 1993;31:623-628 [112] Oommen Z, Thomas S, Premalatha CK, Kuriakose B Polym 1997;38:5611-5621 [113] Oommen Z, Thomas S J Mater Sci 1997;32:6085-6094 [114] Carvalho AJF, Job AE, Alves N, Curvelo AAS, Gandini A Carbohydrate Polymers 2003;53:95-99 [115] Nakason C, Kaesaman A, Eardrod K Mater Lett 2005;59:4020-4025 [116] Yehia AA, Mansout AA, Stoll B Journal of Thermal Analysis 1997;48:1299-1310 [117] Warley RL, Halladay JR Polym Test 2005;24:678-683 [118] Ramesan MT Reactive & Functional Polymers 2004;59:267–274 [119] Ramesan MT, Kumar TKM, Alex R, Kuriakose B J Mater Sci 2002;37:109-116 [120] Goyanes S, Lopez CC, Rubiolo GH, Quasso F, Marzocca AJ Eur Polym J, in press, doi: 10.1016/j.eurpolymj.2008.02.016 [121] El-Sabbagh SH Polym Test 2003;22:93-100 [122] Zaharescu T, Meltzer V, Vilcu R Polym Degrad Stab 2000;70:341-345 [123] Farahani TD, Bakhshandeh GR, Abtahi M Polym Bull 2006;56:495-505 [124] Arroyo M, Lopez-Manchado MA, Valentın JL, Carretero J Comp Sci Technol 2007;67:1330– 1339 [125] Ismail H, Suryadiansyah Polym Test 2002;21:389-395 [126] Hernandez M, Albano C, Gonzalez J, Ichazo MN Polym Bull 2006;56:285–291 [127] Thitithammawong A, Nakason C, Sahakaro K, Noordermeer J Polym Test 2007;26:537–546 [128] Hassan A, Wahit MU, Chee CY Polym Test 2003; 22: 281–290 [129] Oh JS, Isayev AI, Rogunova MA Polym 2003;44:2337–2349 [130] Choudhury NR, Bhowmick AK J Mater Sci 1988;23:2187-2194 [131] Nakason C, Nuansomsri K, Kaesaman A, Kiatkamjornwong S Polym Test 2006;25:782–796 [132] Siri-Upathum C, Punnachaiya S Nucl Instr and Meth B 2007;265:109–113 [133] Bhowmick AK, White JR J Mater Sci 2002;37:5141 – 5151 [134] Dahlan HM, Khairul Zaman MD, Ibrahim A Polym Test 2002;21:905–911 [135] Jamil MS, Ahmad I, Abdullah I J Polym Research 2006;13:315-321 [136] Carone Jra E, Kopcak U, Goncalves MC, Nunes SP Polym 2000;41:5929–5935 [137] Nakason C, Saiwaree S, Tatun S, Kaesaman A Polym Test 25 (2006) 656–667 [138] George S, Varughese KT, Thomas S Polym 2000;41:5485–5503 [139] Pichaiyut S, Nakason C, Kaesaman A, Kiatkamjornwong S Polym Test, in press, doi:10.1016/j.polymertesting.2008.03.004 [140] Nakason C, Saiwari S, Kaesaman A Polym Test 2006;25:413–423 [141] Nakason C, Kaesaman A, Samoh Z, Homsin S, Kiatkamjornwong S Polym Test 2002;21:449– 455 [142] Varughese KT, Nando GB, De PP, De SK J Mater Sci 1988;23:3894-3902 [143] Nair MNR, Thomas GV, Nair MRG Polym Bull 2007;59:413–426 [144] Ratnam CT, Zaman K Polym Degrad Stab 1999;65:99-105 [145] Ratnam CT, Zaman K Polym Degrad Stab 1999;65:481-490 [146] Ratnam CT, Nasir M, Baharin A, Zaman K Polym Degrad Stab 2001;72:147-155 [147] Ratnam CT, Kamaruddin S, Sivachalam Y, Talib M, Norzawani Yahya Polym Test 2006;25:475–480 [148] Varughese KT, Nando GB, De SK, Sanyal SK J Mater Sci 1989;24:3491-3496 [149] Ramesh P, De SK J Mater Sci 1991;26:2846-2850 [150] Varughese KT, Nando GB, De PP, Sanyal SK J Mater Sci 1988;23:3903-3909 [151] Ratnam CT, Raju G, Yunus WMZW Nucl Instr and Meth B 2007;265:510–514 [152] Idris R, Mohd NHN, Arjan NM Ionics 2007;13:227–230 [153] Mohanty S, Nando GB Polym 1997;38:1395-1402 [154] Mohanty S, Mukunda PG, Nando GB Polym Degrad Stab 1995;50:21-28 [155] Mohanty S, Nando GB, Vijayan K, Neelakanthan NR Polym 1996;37:5387-5394 [156] Mohanty S, Mukundab PG, Nando GB Polym Degrad Stab 1996;52:235-244 [157] Nakason C, Wannavilai P, Kaesaman A Polym Test 2006;25:34–41 [158] Thitithammawong A, Nakason C, Sahakaro K, Noordermeer JWM Eur Polym J 2007;43:4008–4018 [159] Afifi HA, El Sayed AM Polym Bull 2003;50:115-122 [160] Saendee P, Tangboriboonrat P Colloid Polym Sci 2006;284:634–643 [161] Zurina M, Ismail H, Ratnam CT Polym Degrad Stab 2006;91:2723-2730 [162] Zurina M, Ismail H, Ratnam CT Polym Test, in press, doi:10.1016/j.polymertesting.2008.02.001 [163] Ismail H, Suzaimah S Polym Test 2000;19:879–888 [164] Ismail H, Hairunezam HM Eur Polym J 2001;37:39-44 [165] Johnson T, Thomas S J Mater Sci 1999;34:3221 – 3239 [166] Utracki LA, Shi ZH Polym Eng Sci 1992;32:1824-1833 [167] Andrey Aleksandrovich Askadskii, 2003, chaps IV, Computation Materials Science of Polymers, Cambridge International Science, 385-397 [168] Zivorad R Laczic, 2004, chaps II and III, Design of Experiments in Chemical Engineering, Wiley-VCH, Weinheim, 170-183, 465-543 [169] Nguyễn Cảnh, 2004, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [170] Nguyễn Minh Tuyển, 2004, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [171] Bùi Minh Trí, 2004, Xác suất thống kê Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội ... TÀI:Polystyrene/Styrene -Butadiene Rubber/ Natural Rubber Blend: điều kiện trộn, thành phần tác động lên hình thái core- shell tính 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: (i) Xác định sơ điều kiện trộn (nhiệt... hóa điều kiện trộn từ mơ hình tốn Với điều kiện trộn tối ưu thu được, tiếp tục xây dựng mơ hình mơ phụ thuộc độ bền va đập izod độ bền kéo vào thành phần blend quy hoạch thực nghiệm ? ?thành phần. .. 0,990 Blend a,b Với dγ/dT 0,05 0,08 (mN/m°C) Được tính từ PT (3.13) d Được tính từ PT (3.12) c 3.3 Thành phần Bên cạnh tính chất lưu biến thành phần ảnh hưởng mạnh đến hình thái blend tính chất