Nghiên cứu về vật liệu cao su blend bền dầu mỡ và môi trường trên cơ sở cao su nitril butadiene

Ưu điểm và ứng dụng của polyme blend 1. Ưu điểm

- Quá trình nghiên cứu chế tạo sản phẩm trên cơ sở cao su blend (hoặc polyme blend nói chung) thường nhanh hơn nhiều so với nghiên cứu chế tạo sản phẩm từ vật liệu mới khác vì người ta có thể sử dụng những vật liệu với những tính chất đã biết và công nghệ sẵn có [3, 28]. Cao su nitril butadien là sản phẩm trùng hợp của butadien-1,3 và acrylonitril với sự có mặt của hệ xúc tác oxy hóa khử là persunfat kali và trietanolamin. Acrylonitril có khả năng tham gia vào phản ứng với đien để tạo thành hai loại sản phẩm khác nhau, sản phẩm chủ yếu có mạch phân tử dài – mạch đại phân tử cao su nitril butadien.

Tính chất cơ lý, tính chất công nghệ của cao su nitril butadien phụ thuộc vào hàm lượng nhóm nitril trong phân tử: khả năng chịu môi trường dầu mỡ, dung môi hữu cơ tăng cùng với hàm lượng nhóm acrylonitryl tham gia vào phản ứng tạo mạch phân tử cao su. Cao su nitril butadien có sự phân cực lớn nên nó có khả năng trộn hợp với hầu hết các polyme phân cực, với các loại nhựa tổng hợp phân cực,… Tổ hợp của cao su nitril butadien với nhựa phenol foocmandehit có rất nhiều tính chất quý giá như chịu nhiệt cao, chống xé rách tốt, bền với ozon, oxi và độ bền kết dính ngoại. Những tính chất đặc biệt quý giá này cùng với khả năng phân giải điện tích tích tụ ở vật liệu trong vật liệu ma sát đã mở rộng lĩnh vực sử dụng của cao su nitril butadien.

Cao su nitril butadien có liên kết không no trong mạch nên nó có khả năng lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại xúc tiến lưu hóa thông dụng, cao su nitril butadien còn có khả năng lưu hóa bằng xúc tiến lưu hóa nhóm thiuram, nhựa phenol foocmandehit.

Cao su clopren (CR) 1. Lịch sử phát triển

Khác với các loại cao su mạch phân tử không no khác cao su clopren không cần vai trò của lưu huỳnh, chỉ dưới tác dụng của nhiệt cũng tạo thành cấu tạo mạng lưới không gian giữa các phân tử polyme [14]. Polyvinylclorua (PVC) là loại nhựa nhiệt dẻo chiếm tỷ lệ lớn trong các chất dẻo tổng hợp, được sản xuất ở nhiều nước đặc biệt là nước có công nghiệp dầu mỏ và hóa chất phát triển mạnh như Mỹ, Cộng hòa Liên bang Đức, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc,…. PVC không kết tinh được, tan trong xeton, hidrocacbon clo hóa và este, dễ tan nhất là trong các hỗn hợp dung môi phân cực và không phân cực như axeton, cacbon sunfua hay benzen, bền axit và kiềm ở 20oC.

Người ta sử dụng PVC mềm để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm có tính chất mềm mại, có độ dẻo khi hạ nhiệt độ, phù hợp trong gia công các sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ, bột nhão, nhựa xốp, vải giả da…. Trên thế giới, vật liệu polyme blend đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất: làm ống dẫn dầu, ống dẫn khí, vỏ bọc cách điện, trục in, đế giầy đặc chủng,…[19, 20]. Abhijit Jha và Anilk.Bhowmick đã chế tạo blend của polybutylen terephtalat/polyacrylat (PBT/ACM) loại vật liệu này rất bền ngâm trong dầu ở 150oC mà không bị suy giảm các tính chất cơ học [20].

Với việc sử dụng thêm chất phụ gia là nhựa polyeste không no thì độ tương hợp của blend này tăng lên đáng kể trong khoảng nhiệt độ từ 240oK đến 342oK, ngoài khoảng nhiệt độ trên thì độ tương hợp sẽ giảm xuống. + Hisham Essawy và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MMT, với hàm lượng 20% MMT trong vật liệu blend NBR/PVC sẽ làm giảm nhiệt độ lưu hóa, đồng nghĩa với việc giảm thời gian lưu hóa [24]. Vera Lu’ciada CunhaLapa và các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo blend NBR/PVC và thấy rằng khi cho NBR vào PVC thì NBR hoạt động như một chất hóa dẻo cho PVC còn PVC đóng vai trò làm tăng tính bền ozon và nhiệt cho vật liệu.

Ở Việt Nam

Do đó, việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm cao su kỹ thuật từ cao su thiên nhiên để phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu đang là vấn đề cần được quan tâm hơn, bởi nó không chỉ mang ý nghĩa về khoa học mà còn có ý nghĩa kinh tế - xã hội cao [19, 20]. Theo hướng trên, các tác giả ở Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme (Đại học Bách Khoa Hà Nội) đã nghiên cứu chế tạo cao su blend từ cao su thiên nhiên với cao su clopren và ứng dụng làm các khe co giãn, gối cầu phục vụ xây dựng các công trình giao thông đường bộ [19]. Các tác giả ở Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hóa học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu chế tạo cao su blend từ cao su thiên nhiên và một số nhựa nhiệt dẻo như polypropylen (PP) hoặc polyetylen (PE) để chế tạo tấm đệm ray đường sắt, đệm chống va đập tầu biển.

Cao su blend từ cao su thiên nhiên epoxy hóa (ENR) với nhựa polyvinylclorua (PVC) được các tác giả của viện Hóa học Vật liệu (Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự) nghiên cứu chế tạo và ứng dụng làm các loại doăng, phớt chịu dầu, ủng chữa cháy, một số dụng cụ cứu hỏa cho nhà cao tầng,… Đi sâu nghiên cứu chế tạo và ứng dụng một cách có hệ thống các loại cao su blend là nhóm tác giả tại Viện Hóa học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Vật liệu polyme blend trên cơ sở PVC và NBR đã lưu hóa có tính năng cơ lý vượt trội so với vật liệu blend có cùng thành phần với NBR không lưu hóa cũng như vật liệu từ CSTN hoặc NBR và đặc biệt vật liệu này có thể gia công được bằng các phương pháp gia công như nhựa nhiệt dẻo. Một số loại cao su blend khác cũng đang được nghiên cứu trong nước: cao su blend từ cao su thiên nhiên với styren – butadien (SBR) phù hợp để chế tạo ống mềm cao su chịu áp lực cho tầu nạo vét sông, biển, từ cao su thiên nhiên với cao su clopren hoặc với cao su etylen – propylen – dien đồng trùng hợp (EPDM) bền môi trường và thời tiết, có thể được dùng để chế tạo các sản phẩm cao su với tính năng tương ứng (vải địa kỹ thuật không thấm nước, tấm lợp cao su,…).

Tuy những kết quả nghiên cứu chế tạo và ứng dụng cao su blend ở nước ta trong những năm qua mới chỉ là bước đầu, nhưng qua đó có thể thấy xu thế và khả năng chế tạo cao su blend cũng như các sản phẩm cao su kỹ thuật trên cơ sở vật liệu này đang rất có triển vọng.

THỰC NGHIỆM