2.3.1. Chế tao chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC
Cách thứ 1: NBR được cắt mạch sơ bộ trên máy cán thí nghiệm ừong thời gian 30 phút. Tiếp tục cho các phụ gia gồm các chất ổn định, độn gia cường, ...cán trộn đều, để nguội xuống dưới 50°c. Hòa tan họp phàn cao su trong dung môi xyclorhexanon (nồng độ NBR là 12% trong dung dịch).
PVC ừộn đều với các chất ổn định, hóa dẻo để ủ trong 8 giờ ở nhiệt độ thường cho các phụ gia thâm nhập vào nhựa. Sau đó, hòa tan họp phần vật liệu vào dung môi xyclorhexanon nồng độ 12% (PVC), để cho đến khi tan hết nhựa (ừong điều kiện thường có thể kéo dài 24 giờ).
Trộn đều hai dung dịch trên theo tỷ lệ 70/30 phàn khối lượng cùng với DCP bằng phương pháp nghiền trộn trong cối sứ; ta thu được dung dịch chất kết dính tò NBR, PVC và các phụ gia với chất khâu mạch chéo là DCP.
Cách thứ 2: Chế tạo blend NBR/PVC và các phụ gia trong máy trộn kín; để họp phần vật liệu nguội xuống dưới 50°c, cho DCP vào cán ừộn đều. Hợp phần vật liệu được hòa tan trong dung môi xyclorhexanon với nồng độ polyme 12% cho đến khi tan hoàn toàn. Trộn đều ta được hệ chất kết dính, bảo vệ ừên cơ sở blend của NBR/PVC.
2.3.2. Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chất kết dính với vải mànhpolyeste polyeste
Vải mành cắt thành miếng có kích thước theo tiêu chuẩn đo độ bền kéo bóc (TCVN 1596 : 2005) và kéo trượt (TCVN 7755 : 2007) có kích cỡ trượt của liên kết theo các tiêu chuẩn hiện hành, cụ thể:
* Độ bền kéo bóc xác định theo TCVN 1596 : 2006 (ISO 36 : 2005)
Áp dụng để đánh giá độ bền kéo bóc của keo dán khi dùng các mẫu thử chuẩn. Độ bền kéo bóc được tính bằng lực kéo trên đơn vị độ rộng của vết dán để có thể bóc từ từ hai băng vật liệu dưới góc kéo 180° và tốc độ kéo
150mm/phút. Mau chuẩn có kích thước:
lxl2inch (25x3OOrrnn) cho vật liệu mềm (vải mành polyeste)
Đoạn dán đè dài 6inch (150mm) phàn không dán phải áp mặt đối mặt. Để đảm bảo tốc độ bóc không đổi, mẫu phải tương đối không đàn hồi dưới tải trọng. Nếu mẫu đàn hồi quá, phải lót mẫu ừong khi dán bằng một nền vật liệu chắc, không trễ được và ghi rõ trong biên bản.
* Độ bền kéo trượt phỏng theo TCVN 7755 : 2007 (ASTM-D905)
Độ bền kéo trượt được tính bằng lực kéo trên đơn vị diện tích bề mặt kết dính, đơn vị là Mpa.
Sau khi cắt xong, ta đưa chất kết dính lên bề mặt vải. Sau khi để bay một phần dung môi, áp mặt có chất kết dính vào nhau. Ép với áp suất 2kg/cm2 và lưu hóa ở 145°c ± 2°c, ừong thời gian khác nhau để khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến khả năng bám dính của mối dán. Hạ nhiệt độ, lấy mẫu.
2.3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kết dính của chất kếtdính lên vải mành polyeste dính lên vải mành polyeste
- Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste.
- Anh hưởng của hàm lượng DCP đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste.
2.3.4. Đánh giá khả năng kết dính của vật liệu trên vải mành polyeste
Khả năng bám dính của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC lên vải mành PSE được đánh giá thông qua độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của liên kết theo các tiêu chuẩn hiện hành, cụ thể:
- Độ bền kéo bóc xác định theo TCVN 1596 : 2006 (ISO 36 : 2005).
- Độ bền kéo trượt phỏng theo TCVN 7755 : 2007 (ASTM-D905).
2.3.5. Nghiên cứu cẩu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia
Cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia khác được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi trường phát xạ (FESEM). Trong đề tài này được thực hiện trên máy S-4800 của hãng Hitachi (Nhật Bản).
FESEM (Kính hiển vi điện tử trường phát xạ): là loại kính hiển vi điện tử quét có khả năng quan sát mẫu vật ở độ phân giải siêu cao bằng nguồn chùm tia điện tử FE lắp trong, kiểu chùm tia có cường độ sáng lớn hơn và độ phân bố sóng nhỏ hơn so với các loại chùm tia điện tử khác (nguồn chùm tia điện tử nhiệt) được sử dụng trong các loại kính hiển vi điện tử thông thường.
2.3.6. Đánh giá độ bền môi trường của mối dán, bảo vệ trẽn cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch DCP
Độ bền môi trường của mối dán được đánh giá thông qua hệ số già hóa của vật liệu. Trong nghiên cứu này, độ bền môi trường của mối dán được đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 2229-77 trong môi trường không khí và trong môi trường nước muối 10% ở 70°c, ừong thời gian 72 giờ.
Tạo các mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt (mỗi loại 15 mẫu). Ép lưu hóa để đóng rắn hoàn toàn bằng phương pháp ép nóng. Để ổn định một ngày
sau đó lấy mỗi loại 5 mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt, 5 mẫu đem thử nghiệm già hóa ở 70°c trong 72 giờ trong không khí và 5 mẫu đem thử nghiệm già hóa ở 70°c trong 72 giờ trong mong nước muối 10%. Lấy mẫu để ổn định sau 24 giờ đem đo độ bền kéo bóc và kéo trượt. Kết quả đo độ bền kéo bóc và kéo trượt trước và sau thử nghiệm là giá trị trung bình của 5 mẫu đo.
Hệ số già hóa (K) của vật liệu được tính theo độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt trước và sau khi già hóa theo công thức:
Zi là độ bền kéo bóc hoặc độ bền kéo trượt trước khi già hóa .
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của thòi gian đóng rắn đến khả năng kết dính của yật liệu lên vải mành polyeste
Hệ chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch DCP sau khi trộn đều được đưa lên bề mặt cần kết dính để tạo mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt theo các tiêu chuẩn như ở mục 2.3.4.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng rắn tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste (PSE) được trình bày trong bảng 3.1 dưới đây:
Bảng 3.1. Anh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền kéo bóc và kéo trượt
của chất kết dính lên vải mành PSE
TT Thòi gian đóng rắn [phút] Độ bền kéo bóc [N/cm] Độ bền kéo trượt [MPa] 1 2 2,70 4,32 2 4 5,23 7,23 3 6 8,46 13,05 4 8 12,43 14,63 5 10 14,85 17,82 6 12 14,90 17,80 7 14 14,85 17,72
Những kết quả trên được thể hiện trên hình 3.1; 3.2 dưới đây. 16 14 12 , 10 'ỉ 1 8 pis .<§ 6 -5 ọ* Q 4 6 8 10 12 Thời gỉan đóng rắn [phút] 14 16
Hình 3.1. Anh hưởng của thời gian đóng rắn tới độ bền kéo bóc của mối dán
lên vải mành PSE
4 6 8 10 12
T hòi gian đóng rau [phút]
14 16
Hình 3.2. Anh hưởng của thời gian đóng rắn tới độ bền kéo trượt của mối dán
Nhận thấy rằng, khi thời gian đóng rắn (khâu mạch) quá ngắn, hệ vật liệu chưa kịp khâu mạch. Do vậy, lực kết dính chủ yếu là do tương tác vật lý giữa các đại phân tử với nhau và với vật liệu nền. Dan tới độ bền kéo bóc, cũng như kéo trượt của vật liệu đều thấp. Khi thời gian đóng rắn tăng lên, các cầu nối không gian trong vật liệu tăng dần, do vậy độ bền kéo bóc cũng như độ bền kéo tượt của vật liệu tăng rất nhanh đến giá ừị tương ứng 14,85 N/cm và 17,82 MPa sau thời gian đóng rắn 10 phút. Khi thời gian đóng rắn tiếp tục kéo dài tới 12 phút, vật liệu có độ bền kéo bóc tăng và độ bền kéo trượt giảm đều không đáng kể (tương ứng là 14,90 N/cm và 17,80 MPa). Điều này có thể giải thích do tới 10 phút các liên kết không gian về cơ bản đã kiện toàn, do vậy có tăng thêm thời gian các liên kết này cũng không tăng thêm. Do vậy, độ bền của vật liệu kết dính cũng như lực bám dính cũng không tăng thêm. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng thời gian lên 14 phút, độ bền kéo bóc cũng như độ bền kéo trượt của vật liệu lại có xu thế giảm xuống. Điều này có thể giải thích do ở nhiệt độ cao trong thời gian quá dài, các đại phân tử polyme có thể bị phân hủy đứt liên kết hóa học mà trước hết là cầu nối không gian, làm giảm các tính chất cơ học và giảm khả năng liên kết với vật liệu.
Từ những kết quả thu được cũng cho thấy, cùng với thành phần đơn blend NBR/PVC và các phụ gia khác, khi sử dụng chất khâu mạch là DCP độ bền kéo bóc và bền kéo trượt của vật liệu đều tăng lên. Điều này có thể giải thích do với nhiệt độ cao (145°C), DCP một mạch phá các nối đôi khâu mạch các đại phân tử cao su, mặt khác, tạo các gốc tự do trên đại phân tử PVC cũng như trên bề mặt vải nền polyeste, các gốc tự do này sẽ tương tác với các gốc tự do trên đại phân tử cao su, tạo thành những liên kết không gian giữa cao su với PVC cũng như với polyeste làm tăng khả năng liên kết của các mối dán. Chính vì vậy, độ bền kéo bóc cũng như độ bền kéo trượt của vật liệu tăng lên. Mặt khác, những kết quả thu được còn cho thấy, sự tăng của độ bền kéo bóc
mạnh hơn độ bền kéo trượt. Điều đó có thể giải thích do khi có mặt của DCP, với những liên kết không gian giữa các đại phân tử, tính chết cơ học của vật liệu kết dính tăng lên cũng làm độ bền kéo bóc của vật liệu tăng lên mạnh hơn.
3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste lên vải mành polyeste
Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste được đánh giá thông qua độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mẫu thử kết dính mành polyeste bằng chất kết dính chế tạo được trên cơ sở blend NBR/PVC có tỷ lệ PVC (30% so với tổng lượng polyme) và các phụ gia khác với hàm lượng DCP khác nhau. Ket quả thu được, được trình bày trong bảng 3.2 dưới đây.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến độ bền kéo bóc và kéo trượt
của chất kết dính lên vải mành PSE
TT Hàm lượng DCP [%] Độ bền kéo bóc [N/cm] Độ bền kéo trượt [MPa]
1 0,5 9,05 12,91 2 1,0 11,15 14,85 3 1,5 12,75 16,80 4 2,0 13,51 17,16 5 2,5 14,35 17,52 6 3,0 14,85 17,82 7 3,5 14,93 17,90 8 4,0 15,03 17,95 9 4,5 15,12 18,01 10 5,0 15,08 17,63
Những kết quả được thể hiện trên hình 3.3; 3.4 dưới đây:
trên vải mành PSE
Nhận thấy rằng, khi hàm lượng DCP tăng lên đến khoảng 3,0%, độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của vật liệu tăng nhanh. Khi hàm lượng DCP vượt quá 3,0%, tốc độ tăng độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt chậm hơn hẳn và đạt cực đại ở 4,5%. Điều này có thể giải thích do ở hàm lượng DCP dưới 3%, các cầu nối không gian thưa thớt, tính chất cơ học của vật liệu chủ yếu phụ thuộc liên kết vật lý giữa các đại phân tử polyme, do vậy các tính chất này không cao và cũng vì vậy mối liên kết sẽ kém bền vững. Khi hàm lượng DCP tăng lên, đồng nghĩa với mối liên kết không gian tăng (liên kết hóa học) làm cho vật liệu cứng vững hơn và mối dán cũng sẽ chắc chắn hơn. Tuy nhiên, khi các liên kết này vừa đủ, vật liệu vừa cứng vững song còn giữ được độ mềm dẻo phù họp, độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của vật liệu khá tốt. Nêu tiếp tục tăng hàm lượng DCP, độ bền kéo bóc và kéo trượt tiếp tục tăng song không đáng kể và vượt quá 4,5% thì bắt đầu giảm.
Từ những kết quả nghiên cứu thu được cho thấy hàm lượng DCP là 4,5% so với polyme là phù họp.
3.3. Cấu trúc hình thái bề măt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia
Cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia khác được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi trường phát xạ (FESEM). Dưới đây là ảnh FESEM bề mặt kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC, các phụ gia được lưu hóa bằng lưu huỳnh và bằng DCP.
Hình 3.5. Ảnh FESEM bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosũica, than đen và các phụ gia lưu hóa bằng lưu huỳnh
a . ■' - * >■ * ■ ? ' t • : « ' * J- . . ' *, » * ’ .y. • 9 к '■ * - - ■* . : * - Y ' r V- ' .*-■ ■ * 'v- . ^ - > '■ - % ' - • ‘ • * с . > ■ ■ ^ * . > ' * ’ •• ' *■ J - -■’/ Ị ’ : ^ • • ^ * • • ■ - » . * ; ; ... ' • .... ; - :•* • ; -V. •' \ 1 , 4 ■ V IMS-NKL x2.00k S E (ý ) 1 ' ' ' ' 11 'гО.Оигп
Hình 3.6. Ảnh FESEM bề mặt kéo bóc của chất kết dính ứên cơ sở blend
Nhận thấy rằng, cả hai mẫu chất kết dính đều có nền từ vật liệu polyme blend trên cơ sở NBR/PVC là một khối đồng nhất (không thấy có sự phân pha). Điều đó chứng tỏ NBR/PVC tương hợp với nhau tốt nên hòa trộn tốt với nhau. Bên cạnh đó, các hạt độn than đen và nanosilica phân tán khá đồng đều trong vật liệu. Tuy nhiên, ở mẫu chất kết dính lưu hóa bằng DCP thấy vật liệu có cấu trúc chặt chẽ hơn do tác nhân này đã đồng thời khâu mạch cả NBR và PVC, nhờ vậy vật liệu thể hiện sự cứng, chắc hơn. Chính vì vậy mà độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt đều tăng lên.
Từ kết quả này còn cho thấy, chế tạo vật liệu bằng phương pháp nghiền trộn trong cối sứ đã tạo ra được hệ chất kết dính trên cơ sở NBR/PVC/Nanosilica/Than đen và các phụ gia khác có cấu trúc khá đồng đều. Nhờ vậy mối dán từ chất kết dính này có độ bền kéo bóc và kéo trượt khá tốt.
3.4. Độ bền môi trường của mối dán, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch DCP
Độ bền môi trường của mối dán được đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 2229-77. Các mẫu thí nghiệm đo độ bền kéo bóc và bền kéo trượt được chế tạo, đo độ bền kéo bóc và kéo trượt trước và sau khi cho thử nghiệm gia tốc trong không khí và trong nước muối 10% ở 70°c trong thời gian 72 giờ. Kết quả đo hệ số già hóa bằng tỷ lệ của các kết quả tương ứng trước và sau khi thử thể hiện trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hệ số già hóa của mối dán trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ
gia với chât khâu mạch DCP Môi trường
thử và cách thử
Trong không khí Trong nước muối Theo kéo bốc Theo kéo trượt Theo kéo bốc Theo kéo trượt
Nhận thấy rằng, vật liệu kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch DCP có độ bền môi trường khá cao (kể cả ừong môi trường không khí và nước muối 10%). Tuy nhiên, độ bền trong môi trường không khí cao hơn so với trong nước muối 10%.
Như vậy, chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch DCP ừong dung môi xyclohexanon có độ bền môi trường khá cao.
KẾT LUẬN•
Từ những kết quả nghiên cứu thu được cho thấy rằng: