Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu cao su blend bền dầu mỡ dựa trên cao su nitril butadien (NBR), cao su cloropen (CR) và nhựa polyvinyl clorua (PVC)

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 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.

Nhựa polyvinylclorua (PVC) 1. Lịch sử phát triển

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…. - PVC không hoá dẻo (PVC cứng): màng và tấm PVC cứng dùng để bọc lót thùng điện phân, làm thùng chứa axit, kiềm, chi tiết trong máy bơm, màng ngăn trong thùng ắc quy,…Ống PVC cứng dùng chuyên chở các chất lỏng ăn mòn.

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. Bằng một số phương pháp khác nhau như DSC, DMTA,… các tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của bản chất các polyme thành phần như khối lượng phân tử, hàm lượng nhóm nitril tới khả năng trộn hợp.

Ở Việt Nam

Đến nay, hàng năm công nghiệp cao su nước ta tiêu thụ khoảng 80 nghìn tấn cao su thiên nhiên (chỉ bằng 14% tổng sản lượng sản xuất trong nước), trong khi đó vẫn phải nhập khẩu gần như toàn bộ cao su tổng hợp và các nguyên liệu phụ trợ khác. 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].

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). Loại vật liệu này có khả năng bền môi trường vượt trội so với cao su thiên nhiên, gia công đơn giản với năng suất cao nên được ứng dụng để chế tạo các loại đệm chống va đập tầu biển và các loại giầy đế nhẹ chất lượng cao phục vụ xuất khẩu [6, 26].

Vật liệu này có khả năng bền dầu mỡ, bền cơ học cao, giá thành hạ và đã được ứng dụng để chế tạo nhiều loại sản phẩm cao su kỹ thuật và dân dụng khác nhau (đệm chống va đập tầu biển cho các cầu cảng, sản xuất giầy bền dầu mỡ,…). 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. 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

ĐỖ THỊ TỐ UYÊN

Resistance to Oil and Thermal Aging in CPE/NR Blend”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. Vera Lu,ciada Cunha Lapa, Leila Le,a Yuan Visconte, Jose,Eduardo de Sena Affonso, Regina Ce,lia Reis nues (2003), “Alumilum hydroxide and processability studies”, Polymer Testing, Vol.

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU BẰNG KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM)……….40. NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT TRỌNG LƯỢNG……….40. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới độ bền trong dầu mỡ của vật liệu.44 3.2.

Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới cấu trúc hình thái và khả năng bền nhiệt của vật liệu ……….53. Ảnh hưởng của các chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý và cấu trúc hình thái của vật liệu ..57.