CSTN/SBR
Kết quả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của dầu tới tính chất cơ lý của
Hình 12: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ bền kéo đứt
Hình 13: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ dãn dài tương đối
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Hình 15: Ảnh hưởng của dầu biến tính tới độ mài mòn
Hình 16: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ cứng
của vật liệu blend CSTN/SBR
Nhận thấy rằng, khi có 3% dầu biến tĩnh độ bền kéo đứt của vật liệu tăng không đáng kể. Trong khi đó ở mẫu có dầu đậu nành độ dãn dài tương đối
dầu, nhưng độ dãn dư lại nhỏ hơn khi vật liệu có dầu trẩu và nhỏ hơn khi không có dầu. Điều đó cho thấy rằng với vật liệu tổ hợp của CSTN/SBR khi sử dụng dầu đậu nành thì khả năng đàn hồi là tốt nhất.
Mặt khác, độ mài mòn của vật liệu khi có mặt dầu trẩu nhỏ hơn so với dầu đậu nành và nhỏ hơn hẳn so với việc không sử dụng dầu. Điều đó khẳng định rằng blend này có khả năng chịu mài mòn tốt nhất khi sử dụng dầu trẩu trong hợp phần cao su. Bên cạnh đó, độ cứng của mẫu có dầu nhỏ hơn khi không có dầu.
3.2.3. Ảnh hưởng của dầu thực vật đến tính chất co lý của vật liệu tổ họp CSTN/NBR
Hình 17: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ bền kéo đứt
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Hình 18: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ dãn dài tương đối
khi đứt của vật liệu blend CSTN/NBR
Hình 19: Ảnh hưởng của dầu biến tính tới độ dãn dư
của vật liệu blend CSTN/NBR
Hình 20: Ảnh hưởng của dầu biến tính tới độ mài mòn
của vật liệu blend CSTN/NBR
Hình 21: Ánh hưởng của dầu biến tính tới độ cứng
của vật liệu blend CSTN/NBR
Kết quả khảo sát cho thấy rằng, khi sử dụng dầu biến tính vật liệu CSTN/NBR thì tính chất của vật liệu tốt lên đáng kể. Cụ thể là độ bền kéo của vật liệu sử dụng dầu đậu nành tăng hon so với sử dụng dầu trẩu và độ dãn dư
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
CSTN/NBR khi sử dụng dầu đậu nành cũng giảm so với việc sử dụng dầu trẩu. Điều đó chứng tỏ rằng trong vật liệu blend này thì tác dụng của dầu đậu nành tốt hơn so với dầu trẩu.
Từ những kết quả trên nhận thấy rằng, cả hai vật liệu blend CSTN/NBR và CSTN/SBR khi sử dụng dầu đều cho tính chất cơ lý tăng so với không sử dụng dầu. Điều này có thể giải thích như sau: thứ nhất, khi sử dụng dầu thì khả năng phối trộn các cấu tử trong hợp phần đồng đều hơn. Thứ hai, đây là hai blend mà trong trong thành phần của nó có hai pha, một pha phân cực (cao su tổng hợp) và một pha không phân cực (CSTN). Khi có dầu làm giảm sức căng bề mặt phân pha, làm các lóp phân tử CSTN và cao su tổng họp dễ dàng hòa trộn vào nhau hơn. Hơn thế nữa, trong quá trình lưu hóa các nối đôi của dầu cũng tham gia vào quá trình và móc nối các đại phân tử của hai loại cao su lại với nhau. Chính vì thế mà khi cho một chất phân cực như dầu vào thì nó có thể đóng vai trò tương họp, phần phân cực sẽ tương tác với những phân tử phân cực (cao su tổng hợp) còn phần không phân cực sẽ tương tác với những phân tử không phân cực (CSTN). Chính điều đó mà hợp phần cao su của những loại này có tính chất cơ lý tốt hơn.
3.3. Ánh hưởng của dầu thực vật đến quá trình trộn hợp của vật liệu
Khi trộn các polyme với nhau hay các polyme với các phụ gia trong cùng điều kiện công nghệ, tuỳ thuộc vào bản chất của vật liệu, độ nhớt của hỗn hợp mà thời gian để các cấu tử phân tán đều vào nhau nhanh hay chậm. Hợp phần có độ nhớt nhỏ thì khả năng hoà trộn các cấu tử sẽ dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Để đánh giá ảnh nhưởng của dầu đến quá trình trộn họp của tổ hợp vật
của ba mẫu vật liệu trên cơ sở CSTN/NBR không có dầu, có dầu đậu nành và có dầu trẩu.
cs (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Grafik
TM-M1 (t) E(t) M(t) n(t)
Hình 22: Biểu đồ mô tả sự biến đổi mô men quay, năng lượng trộn, tốc độ
và nhiệt độ của quá trình trộn hợp của mẫu vật liệu CSTN/NBR và các phụ gia
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
G r a f i k
- TM-M1 (t) - E(t) M(t) n(t)
Hình 23: Biểu đồ mô tả sự biến đổi mô men quay, năng lượng trộn, tốc độ
và nhiệt độ của quá trình trộn họp của mẫu vật liệu
G r a f i k
TM-M1 (t) - E(t) M(ỉ) n(t)
Hình 24: Biểu đồ mô tả sự biến đổi mô men quay, năng lượng trộn, tốc độ
và nhiệt độ của quá trình trộn hợp của mẫu vật liệu CSTN/NBR/dầu trẩu và các phụ gia
Nhận thấy rằng, trong quá trình trộn hợp cả ba mẫu đều không có quá trình thu phát nhiệt nào đáng kể xẩy ra, dạng biểu đồ biểu diễn sự biến đổi mô men quay là tương tự nhau. Ớ hai mẫu vật liệu có dầu (dầu trẩu và dầu đậu nành) 1Ĩ1Ô men quay và năng lượng trộn thấp hơn nhiều so với mẫu không có dầu. Ớ mẫu có dầu đậu nành mô men lớn nhất khoảng 37 Nm và năng lượng tiêu tốn quá trình là 33 kJ trong khi ở mẫu không có dầu mô men quay lớn nhất khoảng 65 Nm và năng lượng trộn cao gần 41 kJ.
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
được giảm bớt, điều này cũng đồng nghĩa với sự giảm năng lượng cán trộn trong quá trình gia công, do đó giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm.
3.4. Ánh hưởng của dầu thực vật đến cấu trúc hình thái của vật liệu
Cấu trúc hình thái của vật liệu được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét. Trên các hình dưới đây là ảnh chụp bề mặt quét của một số mẫu vật liệu.
Hình 25: Ánh SEM bề mặt cắt của mẫu vật liệu
Hình 26: Ánh SEM bề mặt cắt của mẫu vật liệu
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Hình 28: Ảnh SEM bề mặt cắt của mẫu vật liệu
ỉ lình 29: Ánh SEM bề mặt cắt của mẫu vật liệu
Hình 30: Ảnh SEM bề mặt cắt của mẫu vật liệu
Nhận thấy rằng, ở những mẫu vật liệu CSTN/NBR và CSTN/SBR khi không có mặt của dầu (hình 25 và hình 28) thì các cấu tử phân tán vào nhau kém đều đặn hơn, cấu trúc của vật liệu kém chặt chẽ hơn, trong khi ở các vật liệu có thêm 3% dầu đậu nành hay dầu trẩu (hình 26, 27, 29, 30) thì thấy các cấu tử phân tán vào nhau một cách đều đặn và cấu trúc chặt chẽ hơn. Đây cũng lý giải tại sao vật liệu blend trên cơ sở CSTN khi có mặt dầu thì tĩnh năng cơ lý (đặc biệt là độ mài mòn và độ dãn dài khi đứt) tốt hơn hẳn so với vật liệu không biến tính bằng dầu.
3.5 Ảnh hưởng của dầu đến độ ổn định nhiệt của vật liệu
Để đánh giá ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền nhiệt của vật liệu, chúng tôi dùng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng. Dưới đây là biểu đồ phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) của một số mẫu tiêu biểu.
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Thermal Analysis Data
0.00 200.00 400.00 600.00 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Temp[C]
Thermal Analysis Data
TGA DrTGA
Hình 32: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu CSTN và các phụ gia
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Thermal Analysis Data
TGA DrTGA
Hình 33: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR và các phụ gia
Thermal Analysis Data TGA % 100.0C 50.0C 0.00 0.00 0.00 S01.17C 555.95C 350.35C 423.74C -0.20 DrTGA mg/min -0.40 0.60 -0.80 200.00 400.00 Temp[C] 600.00
Hình 34: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR và các phụ gia
Vật liệu Nhiệt phân hủy đầu tiên
Nhiệt phân hủy tiếp theo Tổn hao khối lương ở 465 °c CSTN 366,96 CSTN/3% DDN 360,62 CSTN/NBR 363,67 433,96 70,154 CSTN/NBR/3% DDN 350,35 423,96 63,783
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Thermal Analysis Data
TGA DrTGA
0.00 200.00 400.00 600.00
Temp[C]
Hình 34: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/NBR và các phụ sia
59 Lớp CNVL Polyme K45
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
Qua số liệu trên biểu đồ ta có thể lập đuực bảng số liệu sau.
Dựa vào số liệu trên cho thấy rằng, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất đầu tiên và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tiếp theo của các vật liệu CSTN và blend CSTN/NBR là cao hơn so với những vật liệu đó khi có mặt dầu đậu nành và dầu trẩu. Điều đó có nghĩa là các vật liệu trên cơ sở CSTN khi có mặt của dầu thì khả năng bền nhiệt kém hơn khi không sử dụng nhưng tốc độ phân hủy của các vật liệu có dầu lại chậm hơn so với vật liệu không có dầu. Bởi vì, theo số liệu tổn hao nhiệt ở 465°c thì thấy rằng, với vật liệu CSTN/NBR khi không có dầu có lượng hụt khối lượng là cao hơn chính vật liệu này khi có mặt dầu.
PHẦN VI
KẾT LUẬN
Nghiên cứu biến tính CSTN nhằm nâng cao tính năng cơ lý, mở rộng phạm vi ứng dụng cho CSTN đã và đang là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn. Từ những kết quả nghiên cứu thu được, nhận thấy rằng:
- Với hàm lượng dầu đậu nành sử dụng từ 3% - 6% vào hợp phần vật liệu CSTN tăng hầu hết tính chất cơ lý của vật liệu, đặc biệt là độ bền mài mòn, độ dãn dài tương đối và tăng độ mềm dẻo cho vật liệu. Riêng độ bền kéo đứt tăng không đáng kể.
- Đối với các loại vật liệu blend trên cơ sở CSTN thì dầu đậu nành cũng như dầu trẩu cho vào trong hợp phần làm tăng đáng kể độ bền kéo đứt mà đặc biệt là khả năng chịu mài mòn, tăng độ dãn dài tương đối của vật liệu. Sự có mặt của dầu làm giảm độ cứng tức là tăng độ mềm dẻo không chỉ cho vật liệu CSTN mà còn cho cả blend của nó.
- Dầu đậu nành cho vào trong hợp phần CSTN làm giảm mô men quay và giảm sự tiêu tốn năng lượng cho quá trình trộn vật liệu và như vậy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phối trộn, quá trình gia công vật liệu và qua đó hạ giá thành cho sản phẩm.
- Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu bằng SEM cho thấy, sự có mặt dầu đậu nành trong hợp phần cao su làm cho các cấu tử phân tán vào nhau tốt hon, có cấu trúc đều đặn và chặt chẽ hơn. Điều này đã chứng minh tại sao khi có mặt của dầu (khoảng 3% - 6%) hầu hết tính năng cơ lý của vật liệu tăng lên. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng hàm lượng dầu thì tĩnh chất cơ lý của vật liệu lại giảm xuống.
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Ngô Phú Trù: Kỹ thuật chế biến và gia công cao su, ĐHBK Hà Nội (1995).
2. Nguyễn Hữu Trí: Khoa học kỹ thuật công nghệ cao su thiên nhiên, NXB Thành phố Hồ Chí Minh (2001).
3. Trần Thanh Sơn: Báo cáo định hướng phát triển sản phẩm cao su ở Việt
Nam, chương trình kinh tế kỹ thuật vật liệu mới, Hà Nội (1999).
4. Nguyễn Việt Bắc: Tạp chí Hóa học T.39, số 4B, tr 1 - 7.
5. Chu Phạm Ngọc Sơn: Dầu mỡ trong sản xuất và đời sống, NXB Thành phố Hồ Chí Minh (1983).
6. Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải: Tạp chí Khoa học và Công nghệ, T.40, số 2, Tr.35-41 (2002).
7. Phạm Hữu Lý: Tổng luận Phân tích, Trung tâm thông tin tư liệu - Trung tâm KHKT & CNQG (1993).
8. Đỗ Quang Kháng, Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Vă Khôi: Tạp chí Hoạt động Khoa học, số 10, Tr.37-41 (1995).
9. Đào Thế Minh, Trần Thanh Sơn: Tạp chí Khoa học và Công nghệ, T.34, số 4, Tr. 18-21 (1996).
10. Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải, Ngô Kế Thế, Vương Quốc Tuấn: Tạp
14. Nguyễn Phi Trung: Tạp chí Khoa học và Công nghệ, T.35, số 5, Tr.34-37 (1997).
15. Nguyễn Quang, Phạm Thuý Hồng,... Tạp chí Khoa học kỹ thuật, T.36, Tr. 17-22 (1998).
16. Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Văn Khôi: Tạp chí Hoá học, T.33, số 3,Tr.36- 38 (1995).
17. Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải, Trần Thị Bính: Tuyển tập các kết quả NCKH Viện Hóa học, Tr. 102-107 (2001).
18. Thái Hoàng: Vật liệu Polyme hlend. Viện kỹ thuật nhiệt đới. Hà Nội, 2004.
19. S.H.Botros: Polyme - Plastics Technology and Engineering, number 2, p.341-349 (2002).
20. Hanafi Ismailand Suryadiansyah: Polyme - Plastics Technology and Engineering, number5, p.834-841 (2002).
21. Tomokuni Harutaka, Okamura Arika: Tokyo Tire and amp, Rubber Co. LTD-JP-62277989 (1987).
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
MỤC LỤC
MỞ ĐÀU ... 1
PHẦN I: TÓNG QUAN 1.1. Cao su thiên nhiên ... 2
1.1.1. Lịch sử phát trien...2
1.1.2. Tình hình sản xuất và chế biến cao su ở Việt Nam ...2
ỉ. 1.2.1. Quá trình phát triên cao su thiên nhiên ở Việt Nam...2
1.1.2.2. Tình hình sản xuất và chế hiến cao su ở Việt Nam...4
1.1.3. Mủ cao su thiên nhiên ...6
1.1.4. Cao su sống...9 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.1.5. Thành phần và cấu tạo hoá học của cao su thiên nhiên...12
1.1.6. Tính chất lý học của cao su thiên nhiên ...14
1.1.7. Tính chất co lý của cao su thiên nhiên...16
1.2. Dầu thực vật và dầu đậu nành ... 17
1.2.1. Dầu thực vật...17
1.2.2. Dầu đậu nành ...18
1.3. Những biện pháp và khả năng biến tính cao su thiên nhiên ... 20
1.3.1. Biến tính bằng các biện pháp hoá học ...20
1.3.2. Biến tính bằng các phương pháp vật lý...21
1.3.3. Biến tính cao su thiên nhiên bằng nhựa hoặc cao su tống hợp khác ...23
1.4. Biến tính cao su thiên nhiên trên cơ sở dầu thực vật ... 26
1.4.1. Khả năng dùng dầu thực vật biến tính CSTN ...26
1.4.2. Khả năng biến tính cao su thiên nhiên bằng dầu đậu nành...27
PHẦN II: MỤC ĐÍCH, NỘI DƯNG, VẶT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục đích ... 28
2.2. Nội dung nghiên cứu ... 28
2.3. Vật liệu nghiên cứu ... 29
2.3.1. Cao su thiên nhiên...29
2.3.2. Cao su tổng hợp và PE ...29
2.3.3. Dầu đậu nành ...30
2.3.4. Các phụ gia khác ...30
2.4. Phương pháp nghiên cứu ... 30
2.4.1. Thành phần cơ bản của vật liệu ...30
2.4.2. Chế tạo mẫu nghiên cứu ...31
2.4.3. Nghiên cứu quá trình trộn vậtliệu trên máy trộn kín ...31
2.4.4. Đo các tính chất cơ lý của vậtliệu...32
2.4.5. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu bằng kính hiến vi điện tử quét SEM...32
2.4.6. Nghiên cứu khả năng ốn định nhiệt của vật liệu trên máy phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) ...33
PHẦN III: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ánh hưởng của hàm lượng dầu đậu nành biến tính đến tính chất cơ lý của vật liệu cao su thiên nhiên ...34
3.2. Ánh hưởng của dầu thực vật biến tính đến tính chất cơ lý của vật liệu tổ hợp trên cơ sở CSTN ...38 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.1. Ánh hưởng của dầu thực vật biến tính đến tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/LDPE ...38
3.2.2. Ảnh hưởng của dầu thực vật đến tính chất cơ lý của vật liệu tổ hợp CSTN/SBR...41
EPDE Etylen propylen đồng trùng họp
KH&KT
Khoa học và kỹ thuật
Polyetylen tỷ trọng thấp
SBR
Cao su butadien styren
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
3.2.3. Ánh hưởng của dầu thực vật đến tính chất cơ lý của vật liệu
tổ hợp CSTN/NBR ...44
3.3. Ảnh hưởng của dầu thực vật đến quá trình trộn hợp của vật liệu ... 47
3.4 Ánh hưởng của dầu thực vật đến cấu trúc hình thái của vật liệu ... 51
3.5 Ảnh hưởng của dầu đến độ ổn định nhiệt của vật liệu ... 54
PHẦN VI: KẾT LUẬN ...61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 62
66 Lớp CNVL Polyme K45
Luận văn nghiên cứu tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Đề tài được hoàn thành là kết quả của một thời gian dài nỗ lực tìm hiểu của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy hướng dẫn, các thầy cô trong Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polyme và các bạn cùng lớp.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành trước hết đến PGS. TS. Đỗ Quang Kháng, KS. NCS Ngô Kế Thế bởi sự tận tình và đầy trách nhiệm mà các thầy dành cho ba thành viên trong nhóm làm nghiên cứu tốt nghiệp chúng em. Các thầy luôn tận tình chỉ bảo, uấn nắn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện