Như phần trên đã trình bày độ bền môi trường của vật liệu được đánh giá thông qua hệ số già hóa của vật liệu được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam. TCVN 2229 - 77 trong môi trường không khí và nước muối 10% ở nhiệt độ 700C trong thời gian 96 giờ. Kết quả nghiên cứu thu được được trình bày trong bảng sau:
Bảng 8: Hệ số già hóa của vật liệu ở 700C trong thời gian 96 giờ.
Vật liệu Hệ số già hóa trong
không khí
Hệ số già hóa trong nước muối
CSTN và phụ gia 0,89 0,86
CSTN/ 5% CNTs và phụ gia
0,93 0,89
Nhận thấy rằng, ở mẫu vật liệu có 5% CNTs vật liệu có độ bền môi trường tốt hơn CSTN và phụ gia (hệ số già hóa trong không khí và nước muối 10% của vật liệu CSTN/CNTs nanocompozit cao hơn của vật liệu CSTN). Điều này có thể giải thích do CNTs kích thước nano phân bố đều trong vật liệu nền CSTN làm cho vật liệu có cấu trúc chặt chẽ hơn do hiệu ứng nano. Nhờ vậy đã hạn chế sự xâm nhập phá hủy vật liệu của oxy không khí cũng như của nước muối. Thông qua đó vật liệu trở nên bền vững hơn với môi trường.
Đỗ Thị Thắm 43 K35C - Hóa
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu thu được cho thấy rằng:
- Bằng phương pháp cán trộn đã chế tạo ra được vật liệu CSTN/CNTs nanocompozit có cấu trúc khá đều đặn và chặt chẽ
- Hàm lượng tối ưu của CNTs gia cường cho CSTN là 5% khối lượng (so với CSTN). Tại tỷ lệ biến tính này vật liệu có các tính chất cơ học vượt trội (so với CSTN không gia cường) cụ thể:
Độ bền kéo đứt đạt: 19,8 MPa, tăng 50%
Độ mài mòn: 1,015 cm3/1,61 km, giảm 33% nghĩa là độ bền mài mòn tăng 33%.
Độ dãn dài khi đứt: 675% Độ cứng đạt: 47 shore A
- Vật liệu CSTN/CNTs nanocompozit có độ bền nhiệt cao hơn hẳn so với CSTN không gia cường. Cụ thể:
Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 3050C (tăng 140C) Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất: 3980C (tăng 60C) Tổn hao khối lượng đến 4200C: 88% (giảm 2%)
- Vật liệu CSTN/CNTs nanocompozit có độ bền môi trường tốt hơn CSTN không biến tính.
Với các tính chất cơ lý trên, vật liệu CSTN/CNTs nanocompozit đáp ứng yêu cầu chế tạo một số sản phẩm cao su kỹ thuật như các loại đệm chống va đập cầu cảng cũng như các sản phẩm cao su kỹ thuật khác.
Đỗ Thị Thắm 44 K35C - Hóa
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vigo - kinzig, composite application the role of matrix fiber and interface, VHC publisher Inc, p. 3 - 30, 1992.
2. Đỗ Quang Kháng, Vật liệu polyme, giáo trình quyển 2: Vật liệu polyme tính năng cao, Nhà xuất bản KHTN & CN, Hà Nội, 2013.
3. M.Arroyo, Organo -Montmorillonite as substitute of carbon black in natural rubber compounds, polymer, 44, p. 2447-2453, 2003.
4. Xavier Kornmann, Synthesis, and characterization of thermoset - clay nanocomposites, Lulea Tekinska University.
5. Hua Zou, Shishan Wu, Jian Shen, Polymer/Silica Nanocomposite: Preparation, Characterization, Properties, and Applications, Chem. Rev, Vol. 108, 3893 - 3957, (2008).
6. Nguyễn Hữu Trí: Khoa học và kỹ thuật công nghệ cao su thiên nhiên, in lần thứ 3 có sửa chữa, bổ sung, Nhà xuất bản trẻ (2003).
7. Ngô Phú Trù: kỹ thuật chế biến và gia công cao su, Trường đại học Bách khoa Hà Nội, 1995.
8. “Bản tin dự báo thị trường mặt hàng cao su tháng 4/2012”, nguồn:
thitruongcaosu.net
9. Nguyễn Việt Bắc, Nghiên cứu và triển khai ứng dụng cao su thiên nhiên làm vật liệu compozit, Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KHCN - 03.03, tr.8-12, 1998.
10. Đỗ Quang Kháng, Cao su - cao su blend và ứng dụng, Nhà xuất bản KHTN & CN, Hà Nội, 2012.
11. Qin S, Qin D, Ford WT, Herrera JE, et al, (2004), Solubilization and purification of single - wall carbon nanotubes in water by in situ radical polymerization of sodium 4 - styrenesulfonate, Macromolecules, Vol. 37, pp. 3965 - 3967.
Đỗ Thị Thắm 45 K35C - Hóa
12. Qin S, Qin D, Ford WT, Resasco DE, Herrera JE, (2004), Polymer brushes on single - walled carbon nanotubes by atom transfer radical polymerization of n - butyl methacrylate, Journal of the American Chemical
Society, Vol. 126, pp. 170 -176.
13. Eklund PC, Pradhan BK, et al, (2002), Large - Scale Production of Single - Walled Carbon nanotubes Using Utrafast Pulses from a Free Electron Laser, Nano Letters, Vol 2(6), pp 561 - 566.
14. Czerw R, Guo Z, Sun YP, et al, (2001), Organization of polymers onto carbon nanotubes: a route to nanoscale assembly, Nano Letters, Vol 1, pp. 423 - 427.
15. Liu Y, Tang J, Xin JH, (2004), Fabrication of nanowires with polymer shells using treated carbon nanotube bundles as macro - initiators, Chemical
communication, pp. 2828 -2829.
16. Huang W, Fernando S, Allard LF, Sun YP, (2003), Solubilization of single - walled carbon nanotubes with diamine - terminated oligomeric poly(ethylene glycol) in diffirent functionalization reactions, Nano Letters,
Vol. 3, pp. 565 - 568.
17. Zhao B, Hu H, mandal SK, Haddon RC, (2005), A bone mimic bassed on the self - assembly of hydroxyapatite on chemically functionalized single - walled carbon nanotubes, Chemistry of materials, Vol. 17, pp. 3235 - 3241. 18. Geng H, Rosen R, Zheng B, Shimoda H, Fleming L, Liu J, et al, (2002), Fabrication and properties of composites of poly(ethylene oxide) and functionalized carbon nanotubes, Advanced Materials, Vol. 14, pp. 1387 - 1390. 19. Du F, Fischer J E, Winey K I, (2003), Coagulation method for preparing single - walled carbon nanotube/poly(methyl methacrylate) composites and their modulus, electrical conductivity, and thermal stability, Journal of polymer Science, part B, Vol. 41, pp. 3333 - 3338.
20. Gojny FH, Wichmann M, Kopke U, Fiedler B, Schulte K, (2004), CNT reinforced epoxy composites: enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotubes content, Composites Science Technology, Vol. 64, pp. 2363 - 2371.
