NBR/PVC
Đẻ chế tạo chất kết dính (keo dán) từ polyme blend trên cơ sở cao su nitril butadien và nhựa polyvinylcloride, chúng tôi trước hết đem cắt mạch sơ bộ NBR trên máy cán 2 trục trong thời gian 30 phút; PVC được trộn với các chất ổn định, hóa dẻo để ủ ở 50 °c trong thời gian 6 giờ. Phối trộn NBR đã cắt mạch sơ bộ với PVC (đã được trộn ổn định, hóa dẻo và các phụ gia khác) trong máy trộn kín ở 165 °c trong 8 phút. Lấy ra, để nguội xuống dưới 50 °c, cho tiếp xúc tiến và chất lun hóa là lưu huỳnh trộn đều trên máy cán 2 trục. Sau khi các thành phần được trộn đều, xuất tấm, cắt nhỏ rồi hòa tan lần lượt trong các dung môi axeton, toluen và xyclohexanon (với nồng độ 12 %). Lắc và để 24 giờ cho polyme hòa tan hết, trộn đều, ta được chất kết dính cần chế tạo.
Tuy nhiên sau 24 giờ, quan sát bằng trục quan thấy hệ vật liệu trong xyclohexanon polyme hòa tan hoàn toàn, trong khi đó trong toluen hòa tan không hoàn toàn và đặc biệt trong axeton thì còn một phần polyme không hòa tan. Tách phần polyme không tan đem phân tích thì thấy đây chính là PVC.
Căn cứ những kết quả trục quan trên, chúng tôi lựa chọn dung môi xyclohexanon làm dung môi chế tạo chất kết dính trên cơ sở polyme blend của NBR và PVC.
3.2. Ảnh hưởng cùa tỳ lệ cấu tử đến khả năng kết dính cùa vật liệu lên mành polyeste
Ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử NBR và PVC đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste được đánh giá thông qua độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mẫu thử kết dính vải mành polyeste bằng chất kết dính chế tạo
được trên cơ sở blend NBR/PVC có tỷ lệ PVC (% so với tổng lượng polyme) khác nhau. Ket quả thu được, được trình bày trong bảng 3.1 dưới đây.
Bảng 3.1: Ánh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste.
TT Hàm lượng PVC [%] Độ bền kéo bóc [N/cm] Độ bền kéo trượt [MPa] Ghi chú 1 0 14,12 17,91 2 5 14,1 17,85 3 10 14,07 17,80 4 15 14,05 17,76 5 20 14,02 17,72 6 25 13,98 17,6 7 30 13,93 17,52 8 35 13,85 17,35 9 40 13,75 16,95 10 45 13,58 16,63
Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành polyeste.
Hình 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành polyeste.
Nhận thấy rằng, khi hàm lượng PVC tăng lên đến khoảng 30 %, độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của vật liệu có xu thế giảm dần. Tuy nhiên mức độ giảm không nhiều. Khi hàm lượng PVC vượt quá 30 %, tốc độ giảm độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt mạnh hơn. Điều này có thể giải thích do trong giới hạn hàm lượng PVC dưới 30 %, hai cấu tử NBR và PVC tương hợp với nhau tốt hơn [1]. Do vậy chúng tương tác với nhau tốt hơn, tạo cho hệ vật liệu có tính năng cơ lý tốt hơn. Nhờ vậy độ bền của mối dán cũng giữ được cao (mặc dù PVC đưa vào, khả năng bám dính với mành polyeste của chất kết dính này giảm) và cũng chính vì lí do này mà khi hàm lượng PVC vượt quá 30 % khả năng bám dính của chất kết dính trên cơ sở blend của NBR và PVC giảm nhanh hơn.
Từ những kết quả trên, chúng tôi chọn hàm lượng PVC trong blend là 30% so với polyme đế nghiên cứu tiếp.
3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP đến khả năng kết dính của yật liệu lên mành polyeste
Với sự có mặt của PVC trong blend, chất kết dính trở nên cúng hơn và như vậy sẽ không phù hợp cho việc kết dính vải polyeste. Chính vì vậy, để duy trì tính mềm dẻo cho mối dán, chúng tôi cho thêm chất hóa dẻo vào trong thành phần chất kết dính. Trong trường họp cụ thể này, chúng tôi sử dụng DOP cho vào thành phần vật liệu.
Ket quả khảo sát ảnh hưởng của chất hóa dẻo DOP tới khả năng bám dính của vật liệu được trình bày trong bảng 3.2 dưới đây.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste.
TT Hàm lượng DOP
[% so VÓI p o ly m e]
Độ bên kéo bóc [N/cm]
Độ bên kéo trượt
[MPa] Ghi chú 1 0 13,90 17,32 2 5 13,89 17,22 3 10 13,75 17,03 4 15 13,14 16,4 5 20 12,15 15,62 6 25 11,05 14,46 7 30 9,81 13,13
bóc của chất kết dính lên vải mành polyeste.
Nhận thấy rằng, khi có mặt chất hóa dẻo DOP cả độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của mối dán mành polyeste bằng chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC đều giảm xuống. Tuy nhiên ở giai đoạn đầu (khi hàm lượng DOP dưới 10 %) mức giảm không nhiều, cho đến khi hàm lượng DOP tiếp tục tăng, tốc độ giảm của độ bền kéo bóc và kéo trượt đều tăng. Điều này có thể giải thích, khi hàm lượng DOP còn thấp, tạo điều kiện cho các đại phân tử linh động hơn, dễ dàng phân tán trên bề mặt vải và khuếch tán vào trong bề mặt (vì DOP có khả năng làm trương polyeste). Chính vì vậy nó làm tăng sự bám dính giữa chất kết dính và vải nền polyeste. Ngược lại, sự có mặt của chất hóa dẻo làm giảm tương tác giữa các đại phân tử dẫn đến tính chất cơ học của vật liệu giảm. Với hai hiệu ứng trái chiều như vậy, hiệu ứng thứ 2 vẫn trội hơn, nên khả năng bám dính trên bề mặt của chất kết dính và vải mành polyeste giảm chậm. Khi hàm lượng DOP tiếp tục tăng, hiệu ứng hóa dẻo chiếm iru thế, làm cho lực liên kết giảm nhanh hơn. Chính vì vậy, căn cứ yêu cầu dẻo hóa, lựa chọn hàm lượng DOP là 10% so với PVC.
3.4. Cấu trúc bề mặt bị bóc tách của mối dán
Đe xác định khả năng bám dính của chất kết dính, một vấn đề cần quan tâm là xem xét cấu trúc bề mặt bị phá vỡ của mối dán. Do vậy, chúng tôi đã quan sát, kỹ lưỡng bề mặt bị phá vỡ này bằng mắt thường và kính lúp.
Hình 3.5 dưới đây là ảnh chụp bề mặt bị kéo bóc của mối dán.
Nhận thấy rằng, bề mặt bị bóc tách là do phá hủy của chính vật liệu kết dính (ở đây là vật liệu blend của NBR/PVC và các phụ gia). Trong khi đó, mối liên kết giữa chất kết dính với vải hầu như không bị phá vỡ. Trường hợp mối dán của vật liệu trên cơ sở NBR và các phụ gia cũng có kết quả tương tự. Như vậy, để nâng cao chất lượng mối dán, cần quan tâm nghiên cứu nâng cao tính năng cơ học cho chính vật liệu làm chất kết dính.
3.5. Độ bền nhiệt của yật liệu kết dính
Độ bền nhiệt của của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở blend của cao su nitril butadien và nhựa polyvinylcloride được nghiên cún bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Ket quả phân tích TGA của mẫu vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon (đã sấy, tách dung môi và lun hóa) được thể hiện trên hình 3.6 và bảng 3.3dưới đây.
Ket quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.3: Kết quả phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia.
Nhiệt độ băt đầu phân hủy [°C] Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất 1 [°C] Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất 2 [°C] Tôc độ mât khối lượng cao nhất [mg/phut]
Vật liệu còn lại sau 600°c [%]
2 0 3 ,6 1 255,73 438,48 0,09 8,699
Nhận thấy rằng, ở mẫu vật liệu này đã được tách hầu hết dung môi và các chất thấp phân tử khác, do vậy không thấy có sự tổn hao khối lượng do bay hơi dung môi hoặc chất thấp phân tử. Tuy nhiên, hệ kết dính này có nhiệt độ bắt đầu phân hủy khá thấp, chỉ khoảng 203 °C; nhiệt độ phân hủy mạnh nhất đầu tiên chỉ có 255,73 °c. Đây có thể là vùng phân hủy mạnh nhất của PVC. Tiếp theo đó là vùng phân hủy của NBR và mạnh nhất ở 438,48 °c với
tốc độ là 0,09 mg/phút. Sau 2 giai đoạn đầu phân hủy mạch polyme, giai đoạn sau, các phụ gia cùng vói cao su còn lại và các sản phẩm phân hủy (than tạo thành) tiếp tục phân hủy và phân hủy mạnh nhất tại 524,48 °c. Cho đến khoảng 600 °c quá trình phân hủy vật liệu đã kết thúc.
Như vậy, chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia có độ bền nhiệt không cao, tới khoảng trên 203 °c đã bắt đầu bị phân hủy và phân hủy mạnh nhất giai đoạn 1 ở khoảng 255 °c.
3.6. Độ bền mồi trường của mối dán hay yật liệu kết dính
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 bằng tỷ lệ của các kết quả tương ứng sau và trước khi thử thể hiện trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Hệ số già hóa của vật liệu kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia
Môi trường thử và cách
thử
Trong không khí Trong nước muối 10%
Theo kéo bóc Theo kéo trượt Theo kéo bóc Theo kéo trượt
Hệ số già
hóa 0,93 0,93 0,89 0,90
Nhận thấy rằng, vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia có độ bền môi trường rất cao (kể cả trong môi trường không khí và nước muối 10%). Tuy nhiên, độ bền trong môi trường không khí cao hơn so với trong nước muối 1 0%.
Như vậy, chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon có khả năng bám dính khá tốt trên vải mành polyeste, có độ bền nhiệt, bền môi trường cao. Do vậy về cơ bản đã đáp ứng yêu cầu làm chất kết dính, bảo vệ mối ghép, dán cho các loại ống mềm từ vải dệt polyeste.
K É T L U Ậ N
Từ những kết quả nghiên cún thu được cho thấy rằng, chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien với nhựa polyvinylcloride và các phụ gia có khả năng bám dính tốt với vải mành polyeste và đặc biệt có độ bền môi trường cao và như vậy có thể đáp ứng được yêu cầu kết dính, bảo vệ các mối ghép trong chế tạo ống mềm từ vải polyeste. Tuy nhiên, để chế tạo chất kết dính này, có thể chế tạo trục tiếp từ dung dịch NBR và dung dịch PVC và các phụ gia mà không cần phải qua giai đoạn chế tạo blend của cao su nitril butadien với nhựa polyvinylcloride.
Mặt khác từ kết quả quan sát bề mặt bị bóc tách của mối dán cho thấy, bề mặt bị tách hoàn toàn nằm bên trong khối chất kết dính (kế cả đối với chất kết dính từ NBR và các phụ gia cũng như vậy). Chính vì vậy, để nâng cao hon nữa chất lượng mối dán cũng như khả năng bảo vệ của màng phủ từ NBR cũng như blend của NBR/PVC là bên cạnh việc nâng cao khả năng bám dính giữa chất kết dính với vật liệu cần dán còn cần phải nghiên cún nâng cao tính chất cơ học của chính các hệ chất kết dính sử dụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Bắc, “Keo dán kĩ thuật”, NXB Quân Đội Nhân dân, Hà Nội (2003).
2. Thái Hoàng, “PVC và gia công PVC”, Viện Kĩ Thuật Nhiệt đới - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội (1990).
3. Đỗ Quang Kháng, “Vật liệu polyme- Quyển 1: Vật liệu polyme cơ sở”, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội, (2014).
4. Đỗ Quang Kháng, “Vật liệu polyme- Quyển 2: Vật liệu polyme tính năng cao”, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội, (2014).
5. Nguyễn Văn Khôi, “Keo dán hóa học và công nghệ”, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội (2006).
6. Đỗ Đình Răng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong, “Hóa hữu cơ 3”, NXB Giáo dục, tr 342 (2006).
7. Ngô Phú Trù, “Kỹ thuật chế biến và gia công cao su”, Đại học Bách Khoa Hà Nội (2003). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
8. Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thi Ngọc Lân, “Nghiên cún tính chất của blend trên cơ sở polyvinylclorua, cao su butadien acrylonitryl và cao su tự nhiên”, Tạp chí khoa học, tập 3, (số 1), tr 42-45 (2005)
Tiếng Anh
9. A. I. Khalaf, A. A. Yehia, M. N. Ismail, s. H. El-Sabbagh, “High Performance Oil Resistant Rubber”, Open Journal of Organic Polymer Materials, Vol 2, pp 88-93, (2012).
10. Bernd-J. Jungnickel: Polymer-Blends, Carl Hansel* Verlag Muenchen (1990).