NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia
NBR được cắt mạch sơ bộ trên máy cán thí nghiệm của hãng Toyoseiki (Nhật Bản) trong khoảng thời gian 30 phút. PVC được phối trộn với chất ổn
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
định, nanosilica, để ủ 6 giờ ở 50 °c. Tiếp tục cho NBR, PVC (đã phối trộn hóa dẻo và chất ổn định), than đen và các phụ gia gồm các chất ổn định và các phụ gia khác (cao su), trộn trong máy trộn kín ở nhiệt độ 165 °c trong thời gian 8 phút. Lấy ra, để nguội xuống dưới 50 °c, cho lưu huỳnh rồi cán trộn đều.
Hòa tan hợp phần vật liệu trong xyclorhexanon cho đến khi tan hết, khuấy kỹ (hoặc dùng cối sứ nghiền, trộn) cho các thành phần trộn đều.
Vải mành cắt thành miếng có kích thước theo tiêu chuẩn đo độ bền kéo bóc (TCVN 1596-2006) và kéo trượt ASTM-D905. Đưa keo dính lên bề mặt vải, ép hai bề mặt cần kết dính trong 1 phút, để cho khô tự nhiên. Sau các thời gian khác nhau, đo độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mối dán.
Đe đóng rắn nguội (tụ’ lun hóa), tiếp tục hòa tan siêu xúc tiến EZ trong dung môi, trước khi sử dụng cho vào trộn đều với hệ chất kết dính trên.
Tuy nhiên, để đơn giản hơn, chất kết dính này có thể chế tạo ngay bằng cách hòa tan các polyme tương úng trong dung môi. Sau khi các polyme (NBR, PVC) tan hoàn toàn, cân, đong các phụ gia cần thiết phối họp với các polyme đã hòa tan theo tỷ lệ, trộn đều trong cối sứ (nếu chế tạo nhiều thì dùng các loại máy nghiền) cho tới khi các thành phần phân tán đồng đều ta đã được hệ chất kết dính với đầy đủ thành phần, cần lun ý, chất siêu xúc tiến EZ cho vào trước khi sử dụng chất kết dính.
2.2.2. Đánh giả khả năng bám dính của vật liệu kết dính trên cơ sở compozit trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica+íhan đen và các phụ gia lên mành polyeste
Khả năng bám dính của chất kết dính, bảo vệ từ nanocompozit và nanocompozit trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia lên vải polyeste được đánh giá thông qua độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mối dán theo các tiêu chuẩn hiện hành, cụ thể:
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
- Độ bền kéo bóc xác định theo TCVN 1596 : 2006 (ISO 36 : 2005) - Độ bền kéo trượt theo tiêu chuẩn TCVN 7755 : 2007 (ASTM D - 905)
2.2.3. Ép lưu hóa
Đe đánh giá khả năng bám dính của hệ chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất siêu xúc tiến EZ, mẫu nghiên cứu vẫn chế tạo như trên, song để bay hơi hết dung môi, cho lên máy ép nóng để liru hóa trên máy ép thủy lực của hãng Toyoseiki (Nhật Bản) ở 100°c, áp suất 2 kg/cm2, trong thời gian 5 phút, mẫu lấy ra để nguội trong môi trường sau 24 giờ, đo xác định độ bền kéo bóc và kéo trugt.
2.2.4. Nghiên cứu cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính tự lưu trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia
Cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính tự lun trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia khác được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử trường phát xạ (FESEM) thực hiện trên máy s - 4800 (HITACHI) của Nhật Bản, tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.2.5. Đánh giá độ bền môi trường của mối dán
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, trong thời gian 72 giờ.
Tạo các mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt (mỗi loại 15 mẫu). Ép liru hóa để đóng rắn hoàn toàn bằng phương pháp ép nóng. Đe 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 trong nước muối 10%. Lấy mẫu để ổn định sau 24 giờ đem đo độ bền kéo bóc và kéo trượt. Ket quả đo độ bền kéo bóc và kéo trượt trước và sau thừ nghiệm là giá trị trung bình của 5 mẫu đo. Hệ số già hóa là tỷ số của độ bền kéo bóc và kéo trượt sau
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
và trước khi thừ nghiệm, tức là: - Theo đô bền kéo bóc: Kb = —
Trong đó: f s là độ bền kéo bóc sau /, là độ bền kéo bóc trước - Theo đô bền kéo trươt: K. = ^-A-
M,
Trong đó: Ms là độ bền kéo trượt sau
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ánh hưởng của thời gian khô và dung môi đến khả năng bám dính của chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia
Hệ chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch EZ và lưu huỳnh 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. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian khô đến khả năng bám dính của vật liệu được trình bày trong bảng sau.
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian để khô tụ’ nhiên tới khả năng kết dính của chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon với siêu xúc tiến EZ
TT
Thòi gian khô [Phút]
Độ bên kéo bóc [N/cm]
Độ bên kéo
trượt [MPa] Ghi chú
1 10 - - Chưa khô 2 20 - - Chưa khô 3 40 - - Bám dính rât yêu 4 80 0,12 0,23 Bám dính rât yêu 5 160 0,25 0,62 Bám dính yêu 6 320 0,55 0,96 Bám dính yêu 7 640 1,05 2,06 Bám dính
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian để khô tự nhiên tới độ bền kéo bóc của mối mối dán bằng keo tự lưu trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các
phụ gia trong xyclohexanon với siêu xúc tiến EZ
mối dán bằng keo tự lưu trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong xyclohexanon với siêu xúc tiến EZ
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Nhận thấy rằng, với dung môi xyclohexanon hệ chất kết dính từ blend NBR/PVC và các phụ gia để khô tự nhiên và đóng rắn nguội cho bề mặt vải polyeste (diện tích kết dính 2x2 cm) sau 40 phút vẫn chưa bay hết dung môi và sau sau 1440 phút (1 ngày đêm) khả năng bám dính vẫn còn rất yếu. Chính vì vậy, để tăng tốc độ khô vật lý (bay hơi hết dung môi), cần lựa chọn một loại dung môi có tốc độ bốc hơi nhanh hơn.
Căn cứ những kết quả của tác giả khác, dung môi axeton có khả năng bay hơi rất nhanh. Vì vậy, để tăng tốc độ bay hơi của dung môi, chúng tôi phối hợp hai loại dung môi là xyclohexanon và axeton với tỷ lệ 50/50. Ket quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian để khô và đóng rắn tự nhiên đến khả năng bám dính của vật liệu được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian để khô tự nhiên tới khả năng kết dính của chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong hỗn họp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) với siêu xúc tiến EZ
TT Thời gian khô [Phút] Độ bền kéo bóc [N/cm] Độ bền kéo tr ư ợ t [MPa] Ghi chú 1 10 - - Chưa khô 2 20 - - Bám dính rất yếu 3 40 0,10 0,21 Bám dính rất yếu 4 80 0,25 0,62 Bám dính yếu 5 160 0,56 0,99 Bám dính yếu 6 320 0,95 1,72 Bám dính yếu 7 640 1,86 3,25 Bám dính
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
mối dán bằng keo tự lun trên cơ sở blend của NBR/PVC và các chất phụ gia trong hỗn họp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) với siêu xúc tiến EZ
mối dán bằng keo tự lưu trên cơ sở blend của NBR/PVC và các chất phụ gia trong hỗn họp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) với siêu xúc tiến EZ
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Nhận thấy rằng, với hỗn họp dung môi là xyclohexanon và axeton (50/50) thời gian khô của chất kết dính nhanh hơn đáng kể và cùng với nó là khả năng bám dính của vật liệu cũng tăng lên nhanh hơn. Như vậy, để sử dụng biện pháp kết dính nguội bên cạnh việc chọn dung môi phù họp, cần phải lựa chọn chất đóng rắn nguội thích họp cho hệ chất kết dính này.
3.2. Khả năng bám dính cùa hệ chất kết dính trên cơ sở blend cùa NBR/PVC (50/50) và các phụ gia khi đóng rắn hoàn toàn
Kết quả nghiên cứu thu được, được trình bày trong bảng 3.3 dưới đây.
Bảng 3.3. Độ bền kéo bóc và bền kéo trượt của mối dán với chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong các dung môi
TT Dung môi Độ bên kéo bóc
[N/cm]
Độ bên kéo trượt [Mpa]
1 Xiclohexanon 12,45 15,12
2 Hôn hợp xiclohexanon (50/50) 12,60 16,02
Nhận thấy rằng, với hệ chất kết dính từ blend NBR/PVC (50/50) gia cường nanosilica phối họp than đen khi dùng siêu xúc tiến EZ cho đóng rắn hoàn toàn có khả năng bám dính khá tốt khi khô hoàn toàn (tuy nhiên, thấp hơn so với hệ khâu mạch DCP).
3.3. Đánh giá khả năng và thời gian tự lun của chất kết dính, bảo vệ trên CO’ sờ bỉend của NBR/PVC và các phụ gia VÓI siêu xúc tiến EZ
Như kết quả khảo sát ở các các mục trên cho thấy, hệ chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC nếu sử dụng dung môi xyclohexanon sẽ rất lâu khô vật lý (chậm hóa rắn) trong điều kiện nhiệt độ môi trường. Chính vì vậy, việc sử dụng hỗn hợp dung môi sẽ đẩy nhanh được quá trình hóa rắn do bay hơi dung môi. Tuy nhiên, với điều kiện nhiệt độ môi trường hiện tại (nhiệt độ khoảng 20°C) thì cho tới 10 giờ, vật liệu đã bám dính, song lực kéo bóc, kéo
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
trượt còn rất thấp (so với mối dán được gia nhiệt ở 100°c, áp suất 2kg/cm2). Do vậy, cần khảo sát thời gian sau bao lâu mối dán mới hóa rắn cả về mặt hóa học. Ket quả khảo sát khả năng bám dính (theo độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán được thể hiện trong bảng 3.4.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian tự lưu tới khả năng kết dính của chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong hỗn họp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) với siêu xúc tiến EZ
TT Thòi tự lưu [giờ] Độ bền kéo bóc [N/cm] Độ bền kéo
trượt [MPa] Ghi chú
1 1 0,23 0,59 Bám dính yêu 2 10 1,78 2,97 Bám dính 3 24 2,25 3,15 4 48 4,35 6,62 5 72 6,06 9,99 6 96 7,92 11,52 7 120 9,16 12,15
Khóa luận tốt nghiệp Trưởng ĐHSP Hà Nội 2
bằng keo tự lun trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong hỗn hợp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) với siêu xúc tiến EZ
o iẵ 3 S - H +—> p " V c .«ụ x> <p- Q 140
Thời gian tự lun [giờ]
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tự lun tới độ bền kéo trượt của mối dán hằng keo tự lun trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Nhận thấy rằng, với thời gian tự lưu tăng lên, độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mối dán tăng lên. Tuy nhiên, sau 5 ngày, độ bền của mối dán còn thấp hơn nhiều so với giá trị đạt được của nó. Điều này có thể giải thích do nhiệt độ môi trường thấp, tốc độ phản ứng lun hóa chậm, làm cho các liên kết hóa học trong vật liệu chưa hoàn chỉnh. Như vậy, theo thời gian, mối dán sẽ còn trở nên vũng chắc hơn.
3.4. Cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính tự ỉưu trên cơ sở bỉend của NBR/PVC và các phụ gia
Cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính tự lưu trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia khác được nghiên cứu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM). Dưới đây là ảnh chụp FESEM bề mặt kéo bóc của mối dán bằng keo tự liru trên cơ sở NBR/PVC và các phụ gia.
Hình 3.7. Ánh FESEM bề mặt kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính tự lưu trên cơ sở NBR/PVC và các phụ gia trên vật liệu vải mành polyeste
Khóa luận tốt nghiệp Trưởng ĐHSP Hà Nội 2
Nhận thấy rằng, các hạt chất độn than đen, nanosilica phân tán khá đều đặn (thậm chí có những hạt kích cỡ dưới lOOnm) trên nền vật liệu polyme blend từ NBR/PVC. Điều đó chúng tỏ rằng, bằng phương pháp trộn kín rồi hòa tan trong dung môi đã chế tạo được hệ keo dán tự lun trên cơ sở blend của NBR/PVC có cấu trúc khá đều đặn. Có thể chính vì vậy mà mối dán bằng chất kết dính này trên vải mành polyeste có độ bền kéo bóc và kéo trượt khá cao.
3.5. Độ bền môi trưcmg của chất kết dính, bảo vệ trên CO’ sở bỉend của NBR/PVC và các phụ gia có khả năng tự lưu
Độ bền môi trường của chất kết dính được đánh giá phỏng 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. Ket quả đo hệ số già hóa thể hiện trong bảng 3.5.
Bảng 3.5. Hệ số già hóa của vật liệu kết dính tự lưu trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia khác
Chỉ số đo
Dung môi sử dụng
Trong không khí Trong nước muối Theo kéo bóc Theo kéo trượt Theo kéo bóc Theo kéo trượt Hệ sô già hóa Xyclohexanon 0,92 0,93 0,88 0,89 Hôn họp dung môi 0,91 0,93 0,89 0,90
Nhận thấy rằng, vật liệu kết dính tự liru trên cơ sở NBR có độ bền môi trường khá cao (kế cả trong môi trường không khí và nước muối 10%). Song
Khóa luận tốt nghiệp Trưởng ĐHSP Hà Nội 2
cũng như các hệ kết dính từ blend NBR/PVC khác, độ bền trong môi trường không khí cao hơn so với trong nước muối 10%.
Như vậy, chất kết dính tụ’ lưu trên cơ sở NBR/PVC (50/50) và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon cũng như hỗn họp dung môi xyclohexanon/axeton (50/50) có khả năng kết dính khá tốt trên vải mành polyeste, có độ bền môi trường cao.
Khóa luận tốt nghiệp Trưởng ĐHSP Hà Nội 2
KÉT LUẬN
- Bằng phương pháp chế tạo vật liệu cao su compozit trên cơ sở blend của NBR/PVC, nanosilica và than đen trong máy trộn kín ở 165°c rồi hòa tan trong dung môi đã chế tạo được vật liệu chất kết dính có các cấu tử hòa trộn tốt trong nhau. Nhờ vậy, đã nâng cao độ bền của mối dán vải mành polyeste bằng hệ kết dính kế trên.
- Chất kết dính tự lun trên cơ sở blend của NBR/PVC (50/50) gia cường nanosilica phối hợp than đen có khả năng kết dính tốt trên bề mặt vải polyeste. Mối dán có độ bền kéo bóc, bền kéo trượt và bền môi trường khá cao. Như vậy, vật liệu này có khả năng sử dụng làm vật liệu kết dính và bảo vệ trong chế tạo ống mềm polyeste để xây dựng kết cấu các công trình bảo vệ kinh tế, quốc phòng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
Khóa luận tốt nghiệp Trưởng ĐHSP Hà Nội 2
1. Nguyễn Việt Bắc (2003), Keo dán kỹ thuật (Giảo trình cao học), Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội.
2. Hoàng Hải Hiền (2014), Nghiên cứu chế tạo các blend trên cơ sở cao su thiên nhiên, Luận án tiến sĩ Hóa Học, Trường Đại học Vinh, Tr. 3-6, Tr. 14-15, Tr. 29-32.
3. Đỗ Quang Kháng (2014), Vật liệu polyme - Quyến 1: Vật liệu polyme cơ sở, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội.