Nghiên cứu ảnh hưởng của nanoclay đến một số tính chất của vật liệu cao su kỹ thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ LÊ THANH ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NANOCLAY ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU CAO SU KỸ THUẬT LUẬN VĂN CAO HỌC CHUYÊN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC NĂM 2004 -i- Lời mở đầu Vật liệu nanocomposite lónh vực khoa học vật liệu Nó ngày phát triển ứng dụng nhiều lónh vực Nanocomposites thể tính chất vật lý hóa học khác [9], có tính chất tổng hợp từ thành phần riêng lẻ mà không gây ảnh hưởng xấu đến tính chất ban đầu vật liệu Điều phân tán phụ gia mức nanomet, diện tích bề mặt tiếp xúc cao, khối lượng phần trăm kết hợp nhỏ Do đó, vật liệu nanocomposite cung cấp qui trình kỹ thuật kinh tế cho việc sản xuất vật liệu qúy đầy tiềm Nylon 6-silicate ví dụ loại composite hỗn hợp đó[1] Từ nhóm Toyota [1] giới thiệu polyamide organoclay nanocomposites, polymer layered nanocomposites thu hút ý nhà nghiên cứu Các organoclay nghiên cứu chủ yếu với loại nhựa nhiệt dẻo, nhiệt rắn , có số nghiên cứu rubber–clay nanocomposites Sự tăng cường cho cao su biểu gia tăng ứng suất, tính chất khác độ cứng, độ kháng xé, kháng mài mòn, độ kháng trương,… cao su lưu hóa Mục đích việc thêm chất độn để làm tăng số đặc tính giảm giá thành hợp chất Trong số loại chất độn than đen phụ gia quan trọng sử dụng công nghiệp cao su Vì xuất phát từ dầu mỏ, than đen gây ô nhiễm làm cho cao su có màu đen Trong hai thập niên gần đây, nghiên cứu tập trung vào phát triển phụ gia khác để thay than đen hợp chất cao su Kaolin silica thường sử dụng làm chất độn tăng cường cho cao su Tuy nhiên, đặc tính tăng cường chúng thường thấp than đen Vì chất vô cơ, chất độn vô khó tương hợp tốt, phân tán mạng polymer Nanoclay tạo thành từ lớp silicate dày nm chiều rộng, chiều dài từ 200–300 nm Các ion dương - ii - bề mặt clay trao đổi thông qua ion vô hay hữu khác, ion amoni alkyl bậc làm giảm độ phân cực, làm tăng khoảng cách lớp clay, cho organoclay tương hợp với polymer Mục đích đề tài nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay đến số tính chất vật liệu cao su kỹ thuật, cụ thể cao su Nitrile Đề tài khảo sát ảnh hưởng điều kiện trộn hợp nanoclay vào cao su máy trộn kín Brabender Nghiên cứu ảnh hưởng đến tính chất cao su Nitrile số loại organoclay, tìm loại nanoclay ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Đề tài khảo sát sơ ảnh hưởng hỗn hợp than đen – I28E đến tính chất cao su Nitrile Kết cho thấy nanoclay có ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Nitrile Hướng nghiên cứu đề tài tương đối nên đề tài dừng lại mức độ nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su Nitrile Thời gian điều kiện thí nghiệm hạn chế nên nhiều yếu tố mà đề tài chưa xem xét hết, em mong nhận thông cảm góp ý q thầy cô, bạn đọc để hướng nghiên cứu phát triển sớm vào ứng dụng Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn q thầy cô, đặc biệt thầy hướng dẫn Nguyễn Hữu Niếu giúp em hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn giúp đỡ bạn đồng nghiệp, ủng hộ gia đình bạn bè suốt trình làm đề tài Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2004 Nguyễn Thị Lê Thanh - iii - Tóm tắt Đề tàiø nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay đến số tính chất vật liệu cao su kỹ thuật, cụ thể cao su Nitrile Đề tài khảo sát ảnh hưởng điều kiện trộn hợp nanoclay vào cao su máy trộn kín Brabender Nghiên cứu ảnh hưởng đến tính chất cao su Nitrile số loại organoclay, tìm loại nanoclay loại ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Đề tài khảo sát sơ ảnh hưởng hỗn hợp than đen – I28E đến tính chất cao su Nitrile Kết cho thấy nanoclay có ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Nitrile - iv - Abstract Nanocomposite materials is a new research field in material sciences Nanocomposite study now is growing and wider applications Its new trend in rubber – clay nanocomposite studying is of great interest of researchers This study also pays attention to this type of materials The main aim is studying effects of nanoclays on properties of rubber material, Nitrile rubber in specifically Dispersion conditions of nanoclay to rubber is the first effect which is studied by using Brabender measuring mixer We study the effect of some organoclays on Nitrile rubber’s properties and found that nanoclay I28E has the most influence A preliminary study to figure out the effect of black carbon and I28E mixture is also conducted It can be seen that nanoclay has effective impact on properties of Nitrile rubber -v- Mục lục LỜI MỞ ĐẦU I TÓM TẮT .III ABSTRACT IV MUÏC LUÏC V DANH MỤC HÌNH IX DANH MUÏC BAÛNG XIII CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NANOCOM POSITE .2 I.1.1 Khái niệm I.1.2 Đặc điểm phân loại I.1.3 Tính chất öùng duïng I.1.4 Một số hướng nghiên cứu nanocomposite thực I.2 CAO SU NITRILE I.2.1 Giới thiệu cao su Nitrile I.2.2 Tính chất [4], [5] I.2.3 ÖÙng duïng cao su NBR 11 I.3 ORGANOCLAY 12 I.3.1 Giới thiệu Organoclay [1][2][3] 12 I.3.2 Cấu trúc phân lớp khoaùng monmorillonite 13 I.3.3 Các phương pháp biến tính bề mặt clay .15 I.3.4 Các dạng cấu trúc amine tách lớp organoclay .16 I.4 QUÁ TRÌNH LƯU HÓA CAO SU 17 I.4.1 Lưu hóa lưu huỳnh xúc tiến trợ xúc tiến 17 I.4.2 Lưu hóa lưu huỳnh có chất xúc tiến trợ xúc tiến 19 I.4.3 Các thông số ảnh hưởng đến trình lưu hóa 23 I.4.4 Ảnh hưởng hệ xúc tiến đến lưu hoùa 24 - vi I.4.5 Ảnh hưởng mạng lưới lưu hóa đến tính chất cao su lưu hóa 24 CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 26 II.1 HÓA CHẤT SỬ DỤNG .27 II.1.1 Cao su NBR 27 II.1.2 Chất trợ xúc tiến 27 II.1.3 Chất xúc tiến lưu hóa 28 II.1.4 Chất lưu hóa 30 II.1.5 Chất phòng lão .32 II.1.6 Chất độn than đen 33 II.1.7 Organoclay 33 II.2 THIẾT BỊ CHÍNH 34 II.2.1 Máy trộn kín BRABENDER 34 II.2.2 Máy cán hai trục nhãn hiệu G.LESCUYER 34 II.2.3 Máy đo thời gian lưu hóa Rheometer 34 II.2.4 Máy ép lưu hóa hiệu DAKE 35 II.2.5 Máy đo cường lực hiệu TENSILOL 35 II.3 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT SẢN PHẨM 35 II.3.1 Modul keùo 35 II.3.2 Ứng suất kháng xé .35 II.3.3 Đo độ cứng 35 II.3.4 Độ kháng mòn 35 II.3.5 TGA (Thermogravimemetry Analysis) .36 II.3.6 DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analysis) .36 II.3.7 SEM (Scanning Elelectron Microscope) 36 II.3.8 Độ trương .36 II.4 QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM 36 II.4.1 Thuyết minh qui trình 37 II.4.2 Hoạch định thí nghiệm 39 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 41 III.1 KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ TRỘN 41 III.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) 41 - vii III.1.2 AÛnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu nanoclay I30E 6%) .47 III.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI NANOCLAY .54 III.2.1 Ảnh hưởng loại nanoclay với hàm lượng khác đến tính chất lý mẫu .54 III.2.2 nh SEM mẫu cao su có độn nanoclay sau lưu hoá 62 III.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NANOCLAY I28E ĐẾN TÍNH CHẤT CAO SU 65 III.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ kháng mòn hỗn hợp cao su 65 III.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương cao su dung môi .65 III.3.3 Ảnh chụp SEM I28E cao su chưa có hệ lưu hóa 69 III.3.4 Kết đo DMTA .71 III.3.5 Kết đo TGA 73 III.4 ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HP THAN VÀ NANOCLAY I28E ĐẾN TÍNH CHẤT CAO SU .77 III.4.1 Ảnh hưởng hàm lượng than nanoclay khác đến tính chất lý cao su 77 III.4.2 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương hỗn hợp cao su chứa 30% than dung môi xăng 83 III.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương hỗn hợp cao su chứa 30% than dung moâi toluen 85 III.4.4 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương hỗn hợp cao su chứa 30% than dung moâi aceton 86 III.4.5 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ kháng mài mòn hỗn hợp cao su chứa 30% than 87 CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHUÏ LUÏC 94 PL-A PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MODUL KÉO 94 PL-B PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỨNG SUẤT KHÁNG XÉ 95 PL-C PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG .95 PL-D PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ KHÁNG MÒN 96 - viii PL-E PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TGA (THERMOGRAVIMEMETRY ANALYSIS) 97 PL-F PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DMTA (DYNAMIC MECHANICAL THERMAL ANALYSIS) 98 PL-G PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SEM (SCANNING ELELECTRON MICROSCOPE) 98 PL-H PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TRƯƠNG 99 - ix - Danh mục hình Hình I.1 Cấu trúc nanocomposites Hình I.2 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng hàm lượng nhóm Acrylonitrile đến tính chất (Nhiệt độ thủy tinh hóa, điểm giòn, tính đàn hồi, độ cứng ShoreA, độ bền nén) .10 Hình I.3 Cấu trúc phân lớp khoáng monmorillonite 14 Hình I.4 Sơ đồ biến tính bề mặt sét phương pháp trao đổi ion .15 Hình I.5 Sơ đồ biến tính bề mặt sét phương pháp tương tác lưỡng cực 16 Hình I.6 Các dạng cấu trúc amine phân tách lớp .16 Hình I.7 Sơ đồ tương tác xúc tiến cao su 22 Hình II.1 Sơ đồ tóm tắt trình gia công mẫu 37 Hình III.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) đến M100 (kgf/cm2) 43 Hình III.2 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) đến M300 (kgf/cm2) 43 Hình III.3 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) đến kháng đứt (kgf/cm2) 44 Hình III.4 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) đến kháng xé (kgf/cm) 44 Hình III.5 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu than đen 40%) đến Shore A 45 Hình III.6 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trộn mẫu máy Brabender (mẫu nanoclay I30E 6%) đến M100 (kgf/cm2) .49 - 85 - III.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương hỗn hợp cao su chứa 30% than dung môi toluen Bảng III.32 Hàm lượng Thời I28E (%) gian (ngày) 10 0.219 0.191 0.190 0.188 0.197 0.249 0.198 0.199 0.189 0.201 0.257 0.199 0.201 0.211 0.202 0.270 0.217 0.213 0.245 0.232 15 0.286 0.220 0.237 0.252 0.250 21 0.292 0.220 0.240 0.252 0.252 Ả nh hưở ng củ a hà m lượ ng I28E đế n độ trương hỗ n hợ p cao su a 30% than dung mô i toluen 0.35 Độ trương (α ) 0.30 0% 0.25 4% 0.20 6% 8% 0.15 10% 0.10 0.05 Thờ i gian 0.00 15 21 (ngà y) Hình III.43 Nhận xét bàn luận kết đo trương mẫu có chứa than nanoclay dung môi toluen Tương tự dung môi xăng, toluen clay có ảnh hưởng tốt đến khả kháng trương dung môi toluen Sự giải thích dựa lý luận tương tự CHƯƠNG III : Kết bàn luận - 86 - III.4.4 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ trương hỗn hợp cao su chứa 30% than dung môi aceton Bảng III.33 Hàm lượng Thời I28E (%) gian (ngaøy) 10 3.146 4.060 4.103 5.194 6.035 3.475 4.448 4.358 5.289 6.116 3.511 4.535 4.740 5.940 6.130 3.526 4.609 4.813 6.013 6.138 15 3.555 4.682 4.835 6.072 6.138 21 3.577 4.682 4.850 6.108 6.138 Ả nh hưở ng củ a hà m lượ ng I28E đế n độ trương hỗ n hợ p cao su a 30% than dung mô i aceton 7.00 6.00 Độ trương (α ) 5.00 0% 4% 4.00 6% 8% 3.00 10% 2.00 1.00 Thờ i gian 0.00 15 21 (ngaø y) Hình III.44 Nhận xét bàn luận kết đo tính mẫu có chứa than nanoclay dugn môi aceton Tương tự hỗn hợp có độn nanoclay, hỗn hợp than nanoclay ảnh hưởng đến tính kháng trương theo qui luật độ trương tăng theo hàm CHƯƠNG III : Kết bàn luận - 87 - lượng nanoclay Tuy nhiên mức độ xít chặt mạng cao nên giá trị độ trương có thấp dùng loại độn nanoclay III.4.5 Ảnh hưởng hàm lượng I28E đến độ kháng mài mòn hỗn hợp cao su chứa 30% than Bảng III.34 Hàm lượng I28E (%) 10 Độ mài mòn(cm3/1.61km) 0.009 0.114 0.150 0.211 0.271 Nhận xét bàn luận kết đo mài mòn mẫu có chứa than nanoclay Qua bảng giá trị ta thấy tăng hàm lượng nanoclay hỗn hợp có 30% than lên khoảng 4% - 10% độ kháng mòn giảm Điều giải thích cấu trúc nanoclay dạng tấm, nên nanoclay thêm vào với than đen mài mòn bóc tách dạng lớp, làm tăng thể tích bị mài mòn Kết luận khả tăng cường tính chất cho cao su nitrile hỗn hợp than đen nanoclay I28E Nhìn chung kết thu cho thấy nanolclay có cải thiện tính cho cao su dùng chung với hỗn hợp than đen so với hỗn hợp cao su có than đen Về tính chất lý, hỗn hợp than đen nanoclay có khả tăng cường tính chất lý cho cao su Nitrile không sử dụng độn Nhưng tăng cường ảnh hưởng than đen nhiều ảnh hưởng nanoclay Hiệu ứng kích thước rõ Hỗn hợp có 30% than – 6% nanoclay có tính chất lý gần với hỗn hợp có 40% than Về khả kháng trương, hỗn hợp than đen nanoclay cho tính kháng trương dung môi hidrocacbon tốt Độ kháng mài mòn cải thiện nhờ vào khả kháng mòn than đen CHƯƠNG III : Kết bàn luận - 88 - CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu làm luận văn, với đề tài khảo sát ảnh hưởng nanoclay đến số tính chất vật liệu cao su kỹ thuật, đề tài thực nội dung sau: Đưa chế độ trộn hợp loại hạt độn nanoclay máy trộn Brabender Thông số gia công mẫu chọn là: • Đối với mẫu than đen : Hệ số chứa đầy k = 0.85 Tốc độ vòng n = 30 vòng/phút Nhiệt độ trộn T = 50oC Thời gian trộn t = – phút • Đối với mẫu nanoclay: Hệ số chứa đầy k = 0.85 Tốc độ vòng n = 30 vòng/phút Nhiệt độ trộn T = 60oC Thời gian trộn t = phút Khảo sát ảnh hưởng loại nanoclay khác đến tính chất cao su, chọn loại clay có ảnh hưởng nhiều loại nanoclay có phòng thí nghiệm, loại I28E Từ khảo sát thêm sâu thêm ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su Cụ thể là: • Về tính chất lý: đưa thành phần nanoclay vào cao su, chúng nâng cao giá trị lý cho sản phẩm cao su lưu hóa độn • Về độ kháng mài mòn: nanoclay ảnh hưởng đến tính chất mài mòn • Về độ trương dung môi hydrocabon, nanoclay có cải thiện tốt đến tính chất kháng trương cao su • Về kết DMTA, TGA: nanoclay có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt cao su Nitrile ảnh hưởng chưa rõ không nhiều CHƯƠNG IV : Kết luận - 89 - Điều cho thấy hiệu ứng kích thước nano có ảnh hưởng đến tính chất cao su Sự tăng cường nanoclay với tỉ lệ nhỏ (dưới 10%) mà tăng cường tính chất đạt giá trị Khảo sát ảnh hưởng hỗn hợp cao su than đen đến tính chất cao su thực Kết thu chưa tìm thấy hiệu ứng tốt nanoclay sử dụng chung với thành phần độn than, cho thấy khả tăng cường tính chất hỗn hợp than nanoclay cao su Nitrile Vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su kỹ thuật vấn đề Với thời gian có hạn, điều kiện khảo sát nhiều hạn chế, nghiên cứu khảo sát bước đầu ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su, khảo sát ảnh hưởng hiệu ứng kích thước nano đến tính chất vật liệu đàn hồi Qua kết thu được, ta thấy nanoclay có ảnh hưởng đến tính chất cao su Chính thế, đề tài nghiên cứu ảnh hưởng ứng dụng nanoclay đến tính chất sản phẩn cao su cần nghiên cứu sâu hơn, để ứng dụng nanoclay vào cao su loại độn có nhiều tính ưu việt CHƯƠNG IV : Kết luận - 90 - Tài liệu tham khảo [1] Materials science and Engineering R Report : A Review Journal Polymer – layered silicate nano composites : Preparation, properties and uses of a new class of materials M.Alexandre and P Dubois, 20 March 2000 [2] Polymer-layered silicate nanocomposites: an overview Peter C LeBaron, Zhen Wang, Thomas J Pinnavaia Applied clay science 15 (1999)11-29 [3] Organophilic rubber – monotmorillonite nanocomposites A Akelah, N Salah El-Deen, A Hiltner, E Baer, A Moet Materials Letters 22 (1995) 97 -102 [4] Rubber chemistry and technology, volume XXXVII, Nitrile Rubber W Hofmann The divison of rubber chemistry of the American chemical society Inc., 1964 [5] Developments in Rubber technology – A Whelan and K S Lee Applied science publishers LTD, London 1981 [6] Introduction: from clay mineral – polymer interactions to clay mineral – polymer nanocomposites Gerhard Lagaly Applied Clay Science 15(1999) - [7] Preparation and mechanical properties of nitrile butadiene rubber/silicate nanocomposites Wei-Gwo Hwanga, Kung-Hwa Weia, Chang-Mou Wub Polymer 45 (2004) 5729–5734 Tài liệu tham khaûo - 91 - [8] Characterization of polyisoprene–clay nanocomposites prepared by solution blending H.S Jeona, J.K Rameshwarama, G Kimb, D.H Weinkaufa Dow Corning Corporation, Midland, Michigan, MI48686, USA.May 2003 [9] Organo-montmorillonite as substitute of carbon black in natural rubber compounds M Arroyo, M.A Lo´pez-Manchado, B Herrero Polymer 44 (2003) 2447–2453 [10] Preparation and properties of EPDM – clay hybrids A.Usuki, A Tukigase, M Kato Toyota central R&D labs Inc Nagakute, Aichi 480-1192, Japan [11] Natural rubber-based nanocomposites by latex compounding with layered silicates Siby Varghese, J Karger-Kocsis D-67663 Kaiserslautern, Germany, 30 May 2003 [12] The chemistry and physics of rubber like substances L Bateman Maciaren & Sons LTD London, 1960 [13] Science and technology of rubber Jame E Mark, Burak Erman, Frederick R Eirich Academic Press, 1978 [14] Manual for the Rubber Industry Bayer AG Rubber Business Group Applications – 1993 [15] Rubber technology and manufacture C.M Blow London – 1971 [16] Rubber/exfoliated-clay nanocomposite montmorillonite by telechelic liquid rubber Taøi liệu tham khảo gel: Direct exfoliation of - 92 - SUN Pingchuan1, ZHU Jianjun1, CHEN Tiehong1, YUAN Zhongyong1, LI Baohui2, JIN Qinghua2, DING Datong2 & SHI Anchang3 Chinese Science Bulletin 2004 Vol 49 No 15 1664—1666 [17] Mechanics of composite materials, second edition Robert M.Jones Taylor & Francis, 1999 [18] Nanomaterials J Dutta & H.Hofmann Switzerland, December 2003 [19] Annual book of ASTM Standards, volume 09.01, rubber American society for testing and materials, 1989 [20] Annual book of ASTM Standards, volume 09.02, rubber American society for testing and materials, 1992 [21] DMTA User Manual –2000 [22] www Elsevier Com [23] www Nonocor.com [24] Hoá học hoá lý Polymer TS.Phan Thanh Bình NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh , 2002 [25] Công nghệ cao su Nguyễn Xuân Hiền Trung tâm dạy nghề quận Tp Hồ Chí Minh,1987 [26] Công nghệ nano điều khiển đến phân tử Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2004 [27] Luận văn tốt nghiệp, nghiên cứu biến tính đất sét Montmorillonite amine béo Nguyễn Thụy Bích Diễm, 2002 Tài liệu tham khảo - 93 - [28] Luận văn tốt nghiệp, nghiên cứu biến tính màng Vecni Epoxy Nanoclay Trần Hữu Tài, 2002 [29] Luận văn tốt nghiệp, nghiên cứu tổng hợp Nylon 6/ Clay nanoconposite phương pháp trộn nóng chảy xen kẽ Dương Anh Tuấn, 2002 [30] Luận văn tốt nghiệp, khảo sát nanocomposite sở polyimide với số loại clay Trương Thuý Lệ, 2002 [31] Luận văn tốt nghiệp, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trộn hợp hỗn hợp NR – PP máy Brabender Phan Ngọc Bửu, 2003 [32] Luận văn tốt nghiệp, khảo sát ảnh hưởng nanoclay đến tính chất cao su Nitrile Hà Lan Hương, 2004 Tài liệu tham khảo - 94 - Phụ lục PL-A PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MODUL KÉO Dùng tiêu chuẩn ASTM D412_68 • Mẫu hình tạ bề dày -3.5 mm, có kích thước tiêu chuẩn sau: • Mẫu vạch dấu cách 20mm cách tâm mẫu thử Bề dày e mẫu đo điểm phần hẹp mẫu thử dụng cụ đo bề dày hiệu WALLACE • Mẫu đem đo giá trị lực kéo máy đo cường lực TENSILON Các giá trị đọc được: + F100 : Lực kéo đọc vạch cách 40mm + F300 : Lực kéo đọc vạch cách 80mm + Fđứt : Lực kéo đọc mẫu đứt + Lđứt : Khoảng cách cuối vạch mẫu đứt • Các công thức tính : Phụ lục + Giá trị ứng suất định giãn 100%: M100 = F100 (Kgf/cm2) s + Giá trị ứng suất định giaõn 300%: M300 = F300 (Kgf/cm2) s - 95 - + Ứng suất kháng đứt : USKĐ = + Độ giãn đứt : ε = 100x Fd (Kgf/cm2) s L − Lo (%) Lo Với Lo = 2cm; L : khoảng cách vạch sau đứt s (diện tích tiết diện mẫu) s = r x e r: bề rộng mẫu tạ, theo tiêu chuẩn r = 6mm e: bề dày mẫu tạ PL-B PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỨNG SUẤT KHÁNG XÉ Dùng tiêu chuẩn ASTM D624-54, loại mẫu C • Mẫu đo kháng xé có hình dạng sau: • Mẫu đo bề dày e mẫu điểm phần xé mẫu thử dụng cụ đo bề dày hiệu WALLACE • Máy đo lực kháng xé máy TENSILON, mẫu xé bị rách ta đọc lực đồ thị hình máy tính kết nối với máy TENSILON • Công thức tính độ kháng xé là: ĐKX = Fx (Kgf/cm) e PL-C PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG Dùng tiêu chuẩn ASTM D2240-68 Phụ lục - 96 - • Độ cứng cao su xác định sở module đàn hồi áp lực bé Độ cứng Shore A dùng cho cao su thành phẩm tương đối mềm Phương • pháp đo tiến hành mẫu có độ dày tối thiểu 6mm có đường kính tối thiểu 30mm Trị số đọc sau thời gian 15 hoăïc 30 giây, sau ép mũi đo dụng cụ lên mẫu PL-D PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ KHÁNG MÒN Nguyên tắc tổng quát để kiểm tra độ kháng mòn phương pháp khác cách tiến hành nói chung biểu tác động thực tế xảy sản phẩm Thí dụ thí nghiệm độ kháng mòn lốp xe đường thí nghiệm độ kháng mòn mẫu vật mài Trong lúc tác động mài mòn lốp xe đường bao gồm tác động xé rách, chà sát, bốc xé, biến mềm nhiệt độ, mỏi mệt uốn dập, Các thông số sau ảnh hưởng đến kết kháng mòn mẫu thử khác từ phương pháp đến phương pháp khác + Bản chất vật mài: giấy vải nhám, đá mài.v.v + Áp suất ép mẫu vào vật mài + Độ nghiêng mẫu vật mài + Tốc độ quay vật mài hoạc tốc độ quay mẫu.v.v Độ kháng mòn thường biểu diễn thể tích khối cao su quảng chạy cho trước Ví dụ: cm3/1.61km, cm3/1000 vòng.v.v Trong thí nghiệm này, sử dụng máy mài mòn Akron để đo tính kháng mòn sản phẩm cao su theo TCVN 1954-74 Mẫu đo có hình dạng bánh xe với kích thước theo tiêu chuẩn đựơc mài với bánh xe đá mài, gắn lệch trục góc 150 Mẫu mài trước 500 vòng chuẩn bị cho phép đo Cân khối lượng mo bánh xe, sau gắn mẫu vào mài 3250 vòng, tương ứng với 1,61km Công thức tính độ kháng mòn: Phụ lục - 97 - + Trọng lượng riêng d = Pa (g/cm3) Pa − ( Pe − g ) Pa : Khối lượng mẫu không khí Pe : Khối lượng mẫu nước g : Khối lượng gia trọng thêm vào phép đo mẫu không chìm nước + Độ kháng mòn v = m o - m 3250 ( cm3/1.61km) d mo : Khối lượng mẫu trước đo m3250 : Khối lượng mẫu sau mài mòn 3250 vòng quay PL-E PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TGA (THERMOGRAVIMEMETRY ANALYSIS) TGA dùng nhiệt để thực phản ứng thay đổi vật lý vật liệu Phân tích nhiệt trọng kỹ thuật khối lượng chất đo hàm thời gian nhiệt độ chất để chương trình điều khiển nhiệt độ (chương trình nhiệt độ khống chế) Sự thay đổi khối lượng kết ngắt mạch hay tạo thành liên kết hóa lý khác nhiệt độ định Từ đường cong TGA, liệu liên quan đến nhiệt động động học phản ứng hóa học khác nhau, chế phản ứng sản phẩm phản ứng cuối sản phẩm trung gian thu TG bàn cân xác cho phép ta đo liên tục biến thiên trọng lượng mẫu theo nhiệt độ thời gian Cấu tạo TG gồm có cân tự động, buồng đốt, cảm biến nhiệt độ máy tính Mẫu đặt vào buồng đốt, nhiệt độ buồng đốt đặt theo chương trình từ thấp đến cao (nhiệt độ tối đa lên đến 2.4000C) theo thời gian, cân tự động xác (chính xác đến 10 mg) ghi nhận giảm trọng lượng mẫu trình thí nghiệm Thiết bị TGA sử dụng có nhãn hiệu TGA209, hãng NETZSCH – Đức sản suất Phụ lục - 98 - PL-F PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DMTA (DYNAMIC MECHANICAL THERMAL ANALYSIS) DMTA thiết bị phân tích nhiệt động, xác định tính chất lý theo trạng thái động tónh, hay xác định nhiệt độ thuỷ tinh hóa vật liệu DMTA đo ứng suất biến dạng mẫu tác dụng tuần hoàn theo chu kỳ thời gian Thí nghiệm cho ta thông tin khả hồi phục polymer, chủ yếu tính chất động, chuyển tiếp điểm thủy tinh hóa, khả sinh nhiệt nội, Các tính chất đàn nhớt khảo sát cách thuận lợi DMTA Thiết bị DMTA sử dụng có nhãn hiệu TGA209, hãng NETZSCH – Đức sản suất PL-G PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SEM (SCANNING ELELECTRON MICROSCOPE) Ở kính hiển vi điện tử quét, chùm tia điện tử qua thấu kính (điện tử) để tụ thành điểm nhỏ chiếu lên mặt mẫu nghiên cứu Nhiều hiệu ứng xảy hạt điện tử chùm tia va chạm với nguyên tử bề mặt vật rắn Từ điểm bề mặt mẫu mà điện tử chiếu đến, có nhiều loại hạt phát ra, gọi chung loại tín hiệu Mỗi loại tín hiệu phản ánh đặc điểm mẫu điểm điện tử chiếu đến Cho chùm điện tử quét mẫu quét cách đồng tia điện tử hình đèn hình, khuếch đại loại tín hiệu từ mẫu phát để làm thay đổi cường độ sáng tia điện tử quét hình, ta có ảnh Cho tia điện tử quét mẫu với biên độ d nhỏ, (cỡ milimét, micromet) tia điện tử quét hình với biên độ D lớn (bằng kích thước hình ) ảnh có độ phóng đại D/d Độ phóng đại hiển vi điện tử quét thông thường từ vài ngàn lần đến vài trăm ngàn lần, suất phân giảm phụ thuộc vào đường kính chùm tia điện tử tiêu cự chiếu lên mẫu Những hiển vi điện tử quét loại tốt có súng điện tử phát xạ trường (FEG – Field Emission Gun) kích thước chùm tia điện tử chiếu vào mẫu nhỏ 0,2 nm, lắp thêm EBSD (nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược – Electron Back Scattered Diffraction) nhờ quan sát hạt cỡ nm theo dõi cách xếp nguyên tử hạt nanô Phụ lục - 99 - Ở hiển vi điện tử quét có dùng thấu kính để tập trung chùm điện tử thành điểm nhỏ chiếu lên mẫu không dùng thấu kính để khuếch đại Với ảnh phóng đại phương pháp quét, yêu cầu mẫu phải lát mỏng phẳng nên hiển vi điện tử quét cho phép quan sát bề mặt mấp mô, chỗ cao thấy rõ chỗ thấp thấy rõ Tuy độ phân giải không sử dụng hiển vi điện tử quét có nhiều mặt thuận lợi hiển vi điện tử truyền qua PL-H PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TRƯƠNG Độ trương đánh giá theo tiêu chuẩn ASTM D471 – 79 Đánh giá thay đổi khối lượng thay đổi độ cứng mẫu trình ngâm mẫu hệ dung môi theo thời gian Hệ số trương tính theo công thức: Hệ số trương = Với m(t) - m(0) m(0) m(t): khối lượng mẫu thời gian t m(0): khối lượng mẫu ban đầu Phụ lục ... nghiên cứu ảnh hưởng nanoclay đến số tính chất vật liệu cao su kỹ thuật, cụ thể cao su Nitrile Đề tài khảo sát ảnh hưởng điều kiện trộn hợp nanoclay vào cao su máy trộn kín Brabender Nghiên cứu. .. cứu ảnh hưởng đến tính chất cao su Nitrile số loại organoclay, tìm loại nanoclay ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Đề tài khảo sát sơ ảnh hưởng hỗn hợp than đen – I28E đến tính chất cao su Nitrile... nanoclay loại ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Đề tài khảo sát sơ ảnh hưởng hỗn hợp than đen – I28E đến tính chất cao su Nitrile Kết cho thấy nanoclay có ảnh hưởng tốt đến tính chất cao su Nitrile