hỡnh thỏi của vật liệu
Để cú thể cải thiện hơn nữa tớnh năng cơ lý, kỹ thuật của vật liệu blend trờn cơ sở NBR/CR/PVC, chúng tụi cho thờm vào tụ̉ hợp vọ̃t liợ̀u (NBR/CR)/PVC tỉ lệ 80/20 một số chất biờ́n đụ̉i cṍu trúc, làm tương hợp gụ̀m DLH (từ dầu vỏ hạt điều) và D01 (từ dầu trẩu) với hàm lượng 1%. Những kết quả nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc chất tương hợp tới cấu trỳc, tớnh chất của vật liệu được trỡnh bày trong cỏc mục dưới đõy.
3.2.4.1. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trỳc tới tớnh chất cơ học của vật liệu
Kết quả nghiờn cứu ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trỳc tới tớnh chất cơ học của vật liệu polyme blend được trỡnh bày trong bảng dưới đõy:
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của quỏ trỡnh biến tớnh tới tớnh chất cơ học của vật liệu
Tớnh chất Mẫu vật liệu Độ bền kộo đứt [MPa] Độ dón dài khi đứt [%] Độ dãn dài dư % Độ cứng [Shore A]
(NBR/CR)/PVC (80/20) 23,23 368 11,50 72,0 (NBR/CR)/PVC/D01 (80/20/1) 24,15 380 10,18 71,0 (NBR/CR)/PVC/DLH (80/20/1) 24,62 398 10,00 71,5
Nhận thấy rằng, khi có thờm các chṍt biờ́n đụ̉i cṍu trúc, làm tương hợp, hõ̀u hờ́t các tính chṍt cơ học của vọ̃t liợ̀u đờ̀u được cải thiợ̀n đáng kờ̉. Tuy nhiờn, với cựng hàm lượng cỏc chất tương hợp thỡ đối với cỏc chất tương hợp khỏc nhau cho tớnh chất cơ học của vật liệu thu được cũng khỏc nhau. Với sự cú mặt của chất tương hợp là D01 thỡ độ bền kộo đứt, độ dón dài khi đứt của vật liệu tăng lờn, độ cứng và độ dãn dài dư giảm. Tuy nhiờn tớnh chất cơ học của vật liệu thu được khi sử dụng D01 khụng cao bằng vật liệu khi sử dụng DLH. Điờ̀u này có thờ̉ giải thích do DLH là mụ̣t loại nhựa phenol- formandehyd biến tớnh bằng cacdanol (từ dầu vỏ hạt điều), vọ̃t liợ̀u này ngoài viợ̀c làm giảm sức căng bờ̀ mặt phõn pha của hai cṍu tử thành phõ̀n, tạo điờ̀u kiợ̀n cho chúng dờ̃ dàng phõn tán vào nhau hơn, mặt khác nó còn có khả năng tham gia phản ứng lưu hóa cao su và làm tác nhõn lưu hóa cho vọ̃t liợ̀u này. Chính vì vọ̃y đã làm tăng các tính năng cơ học của vọ̃t liợ̀u.
Như vậy, đối với hệ blend NBR/CR/PVC thỡ cỏc chất tương hợp (đó sử dụng) đều cú tỏc dụng tớch cực đến tớnh chất của vật liệu, đặc biợ̀t là DLH.
3.2.4.2. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trỳc tới cấu trỳc hỡnh thỏi của vật liệu
Cấu trỳc hỡnh thỏi của vật liệu cao su blend được nghiờn cứu bằng kớnh hiển vi điện tử quột (SEM). Hỡnh dưới đõy là ảnh chụp kớnh hiển vi điện tử quột bề mặt cắt của mẫu vọ̃t liợ̀u trờn cơ sở NBR/CR/PVC/DLH.
Nhận thấy rằng, ở mẫu blend (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20, cỏc cấu tử cao su phõn tỏn tốt vào nhau, tuy nhiờn vẫn cũn hiện tượng phõn pha (hình 3.11). Điều đú chứng tỏ các polyme đó phần nào tương hợp với nhau ở tỷ lệ này. Ở mẫu cú thờm phụ gia biến đổi cấu trỳc DLH bề mặt gõ̃y của vật liệu cú cấu trỳc đều đặn và chặt chẽ hơn hẳn, hiện tượng phõn pha khụng thấy rõ (hình 3.16), nhờ vậy mà tớnh chất cơ học của vật liệu tốt hơn như phõ̀n trờn đã nờu rõ.
3.2.4.3. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trỳc tới độ bền nhiệt của vật liệu
Để khảo sỏt ảnh hưởng của quỏ trỡnh biến tớnh tới khả năng bền nhiệt của vật liệu chỳng tụi nghiờn cứu độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương phỏp phõn tớch nhiệt trọng lượng (TGA) tại khoa Húa học – ĐHKHTN - ĐHQGHN. Kết quả được trỡnh bày dưới đõy :
Hỡnh 3.16: Ảnh SEM bề mặt góy mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC/DLH (80/20/1)
Hỡnh 3.18: Biểu đồ TGA của mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC/DLH tỉ lệ 80/20/1
Từ những kết quả phõn tớch nhiệt trọng lượng (TGA) của cỏc mẫu vật liệu thu được những số liệu trong bảng dưới đõy:
Bảng 3.8: Kết quả phõn tớch nhiệt trọng lượng một số mẫu vật liệu
Chỉ tiờu Mẫu Nhiệt độ bắt đầu phõn huỷ [oC] Nhiệt độ phõn huỷ mạnh nhất 1 [oC] Tổn hao trọng lượng đến 520 oC [%] (NBR/CR)/PVC (80/20) 284,00 464,84 34,58 (NBR/CR)/PVC/D01 (80/20/1) 282,23 463,72 35,15 (NBR/CR)/PVC/DLH (80/20/1) 286,15 465,47 33,18
Nhọ̃n thấy rằng, khi cú thờm chất biến đổi cấu trỳc, làm tương hợp, nhiệt độ bắt đầu phõn hủy của vật liệu có DLH tiếp tục tăng thờm một chỳt do vật liệu cú cấu trỳc đều đặn và chặt chẽ hơn (như phần trờn đó chỉ rừ). Mặt khác, tụ̉n hao trọng lượng của các vật liệu (đờ́n 520oC) thṍp hơn hẳn so với các cṍu tử ban đõ̀u. Tuy nhiờn, ở vọ̃t liợ̀u có D01 hiợ̀u ứng này khụng đáng kờ̉. Điờ̀u này có thờ̉ giải thích do D01 mụ̣t mặt làm các cṍu tử phõn tán tụ́t vào nhau khiờ́n cho vọ̃t liợ̀u có cṍu trúc đờ̀u đặn và chặt chẽ hơn, mặt khác, do khụng tham gia vào quá trình khõu mạch, vọ̃t liợ̀u này lại có tác dụng hóa dẻo cho hợ̀ blend làm giảm đụ̣ cứng của vọ̃t liợ̀u song khụng đáng kờ̉. Chính vì hai hiợ̀u ứng trái ngược nhau làm cho đụ̣ bờ̀n nhiợ̀t của vọ̃t liợ̀u khụng tăng mà cũn cú phần giảm.
3.2.4.4. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trỳc tới độ bền mụi trường của vật liệu
Độ bền mụi trường (thời tiết) của vật liệu được đỏnh giỏ thụng qua thử nghiệm gia tốc bức xạ, nhiệt ẩm theo tiờu chuõ̉n ASTM D4587-91 thực hiện trong
thiết bị thử nghiệm UVCON của hóng ATLAS (Mỹ) ; hợ̀ sụ́ già hóa sau thử nghiợ̀m ở 70oC trong thời gian 96 giờ trong mụi trường khụng khí và trong dõ̀u biờ́n thờ́ của vật liệu được xỏc định theo TCVN 2229-77. Kết quả được trình bày trong bảng dưới đõy.
Bảng 3.9: Hệ số già húa của vật liệu sau 10 chu kỳ thử nghiệm bức xạ, nhiệt, ẩm và thử ở 70oC sau 96 giờ trong khụng khí và trong dõ̀u biờ́n thế
Vật liệu Hệ số già húa sau 10 chu kỳ
Hệ số già húa trong kk ở 70oC
Hệ số già húa trong dõ̀u biến thế ở 70oC NBR/CR (50/50) 0,92 0,90 0,91 (NBR/CR)/PVC (80/20) 0,91 0,90 0,90 (NBR/CR)/PVC/D01 (80/20/1) 0,91 0,89 0,89 (NBR/CR)/PVC/DLH (80/20/1) 0,94 0,91 0,91
Nhọ̃n thṍy rằng, khi có thờm chṍt biờ́n đụ̉i cṍu trúc, làm tương hợp có ảnh hưởng đụi chút đờ́n khả năng bờ̀n dõ̀u cũng như mụi trường của vọ̃t liợ̀u. Khi có thờm D01, hợ̀ sụ́ già hóa của vọ̃t liợ̀u trong khụng khí cũng như trong dõ̀u có giảm đụi chút nhưng khụng đáng kờ̉ do đặc điờ̉m cṍu tạo của chṍt này. Trong khi đó DLH lại làm tăng đáng kờ̉ đụ̣ bờ̀n mụi trường của vọ̃t liợ̀u. Mụ̣t mặt như phõ̀n trờn đã giải thích do khả năng tham gia phản ứng khõu mạch với cao su của chṍt này. Mặt khác, trong phõn tử của nó có nhiờ̀u nhõn thơm có khả năng tác dụng như mụ̣t tác nhõn ụ̉n định tử ngoại cho polyme. Chính vì vọ̃y đã làm tăng đụ̣ bờ̀n mụi trường và dõ̀u mỡ cho vọ̃t liợ̀u
KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiờn cứu thu được cho thấy rằng:
1. Hàm lượng PVC thớch hợp nhất để biến tớnh blend NBR/CR (50/50) là 20% khối lượng so với blend. Tạo tỉ lệ này, cỏc cấu tử tương hợp với nhau tốt hơn.
2. Vật liệu blend trờn cơ sở (NBR/CR)/PVC tỉ lệ 80/20 cú cấu trỳc chặt chẽ và cỏc tớnh chất cơ lý kỹ thuật tốt hơn cỏc tỉ lệ khỏc, cụ thể:
+ Độ bền kộo đứt: 23,23 MPa + Độ dón dài khi đứt: 368% + Độ dón dài dư: 11,50% + Độ cứng: 72,0 Shore A
+ Độ trương trong xăng A92 sau 240 giờ: 19% + Độ trương trong dầu biến thế sau 720 giờ: 0,92% + Nhiệt độ bắt đầu phõn hủy: 284oC
+ Nhiệt độ phõn hủy mạnh nhất: 464,84oC
3. Khi cho thờm 1% chất biến đổi cấu trỳc, làm tương hợp đặc biệt là DLH vào vật liệu blend trờn cơ sở (NBR/CR)/PVC tỉ lệ 80/20 làm cho vật liệu cú cấu trỳc đều đặn và chặt chẽ hơn do vậy tớnh chất cơ lý của vật liệu cũng tốt hơn, cụ thể:
+ Độ bền kộo đứt: 24,62 MPa + Độ dón dài khi đứt: 398% + Độ dón dài dư: 10,0 % + Độ cứng: 71,5 Shore A
+ Nhiệt độ bắt đầu phõn hủy: 286,15oC + Nhiệt độ phõn hủy mạnh nhất: 465,47oC
+ Hệ số già húa qua thử nghiệm gia tốc bức xạ nhiệt ẩm sau 10 chu kỡ: 0,94
+ Hệ số già húa trong khụng khớ ở 70oC: 0,91 + Hệ số già húa trong dầu biến thế ở 70oC: 0,91
Vật liệu cao su blend trờn cơ sở (NBR/CR)/PVC tỉ lệ 80/20 cú và khụng cú chất tương hợp cú tớnh năng cơ học cao, bền nhiệt, bền mụi trường, bền dầu mỡ đỏp ứng yờu cầu chế tạo một số sản phẩm cao su kĩ thuật cú yờu cầu bền dầu mỡ, bền mụi trường cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. “Kỹ thuật sản xuất chất dẻo”, ĐHBK (1970).
2. Thỏi Hoàng (1990), “PVC và gia cụng PVC”, Viện Kĩ thuật Nhiệt đới - Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam.
3. Thái Hoàng (2003), “Chuyờn đờ̀ vọ̃t liợ̀u polyme blend”, Đại học Bỏch khoa Hà Nụ̣i.
4. Thỏi Hoàng, Nguyễn Phi Trung, Vũ Minh Đức (1997), Tạp chớ húa học, T.35, số 3, tr.42 – 46.
5. Đỗ Quang Khỏng, Lương Như Hải, Vũ Ngọc Phan, Ngụ Trịnh Tựng, Hoàng Tuấn Hưng, Ngụ Kế Thế, Nguyễn Thành Nhõn (2007), “Nghiờn cứu chế tạo và tớnh chất vật liệu cao su blend trờn cơ sở cao su nitril butadien và polyvinyl clorua”, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, T. 45, số 3A, tr. 220-224. 6. Đỗ Quang Khỏng, Nguyễn Văn Khụi, Đỗ Trường Thiện (1995), “Vật liệu
tổ hợp polyme – những ưu điểm và ứng dụng”, Tạp chớ hoạt động khoa học, số 10, Tr. 37–41.
7. Đỗ Quang Khỏng, Nguyễn Phi Trung (2005), “Nghiờn cứu chế tạo blend cao su nhiệt dẻo trờn cơ sở polyvinylclorua và cao su nitril”, Tạp chớ Hoỏ học, T. 43, số 3, tr. 341-345.
8. Nguyễn Thạc Kim, Nguyễn Phi Trung, Trần Thanh Sơn, Hoàng Thị Ngọc Lõn, Nguyễn Vũ Giang, Trịnh Sơn Hà (2001), Tạp chớ Húa học, T. 39, số 1, tr. 1 – 13.
9. Trần Kim Liờn, Lương Như Hải, Đỗ Quang Minh, Đỗ Quang Khỏng (2010), “Ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử tới cấu trỳc, tớnh chất của blend trờn cơ sở
cao su nitril butadien và cao su clopren”, Tạp chớ Húa học, T.48 (2), tr. 222- 227.
10. Bộ mụn cao phõn tử ĐHBK Hà Nội (1977), “Kĩ thuật gia cụng và sản xuất chất dẻo”, tập 1A, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.
11. Nguyễn Phi Trung, Thỏi Hoàng, Hoàng Thị Ngọc Lõn (2005), “Nghiờn cứu ảnh hưởng của hàm lượng cỏc thành phần đến khả năng chảy nhớt, tớnh chất cơ lý của blend cao su nhiệt dẻo trờn cơ sở PVC và bột NBR đó lưu húa, chứa DOP”, Tạp chớ khoa học và cụng nghệ, T.43, số 2B, tr. 170-175.
12. Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thị Ngọc Lõn, Nguyễn Thạc Kim, Đỗ Quang Thẩm (2004), “Nghiờn cứu chế tạo blend trờn cơ sở PVC và CSBN chứa DOP với pha CSBN được lưu húa động’, Tạp chớ khoa học và cụng nghệ, T.42, số 2, tr. 58-62.
13. Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thị Ngọc Lõn (2005), “Nghiờn cứu tớnh chất của blend trờn cơ sở polyvinylclorua, cao su butadien acrylonitryl và cao su tự nhiờn”, Tạp chớ Hoỏ học, T.43, số 1, tr. 42-45.
14. Nguyễn Phi Trung, Trần Thanh Sơn, Nguyễn Thạc Kim, Hoàng Thị Ngọc Lõn (1990), Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, T. 37, số 3, tr. 59 – 63.
15. Ngụ Phú Trù (1995), “Kỹ thuọ̃t gia cụng và chờ́ biờ́n cao su”, Nhà xuất bản Đại học Bỏch Khoa Hà Nội.
16. Lờ Anh Tuấn (2002), “Tớnh chất của polyme blend cao su/nhựa nhiệt dẻo”, Tạp chớ húa học, T.40, số 4, tr. 53 – 56.
17. Trần Thị Thanh Võn, Nguyễn Phi Long (2009), “Một số tớnh chất của vật liệu Polyme blend trờn cở sở cao su EPDM và cao su silicon”, Tạp chớ Húa học, T.47 (4A), tr. 748 – 752.
18. www.ruthimex.com.vn. Từ vật liệu đến sản phẩm cao su kĩ thuật,
27/09/2007.
TIẾNG ANH
20. Abhijit, Anil K. Bhowmick (2000), “Mechanical and Dynamic Mechanical Thermal Properties of Heat and Oil Resistant Thermoplastic Elastomeric Blend of Poly (butylenes terephthalate) and Acrylate Ruber”, Journal of Applied polymer Science, Vol. 78, pp. 1001 – 1008.
21. Chakrit Sirishina, Sauvarop Limcharoem, Jarunee Thuyarittikorn (2003), “Oil Resistance Controlled by Phase Morphology in Natural Rubber/Nitrile Rubber blend”, Journal of applied Polymer Science, Vol. 87, pp. 83 – 89.
22. E. M. Abdel-Bary, W. Von Soden and F. M. Helaly (2000), “Evaluation of the properties of some Nitril-Butadiene rubber/Polychloroprene Mixes and Vulcanizates”, Polymer for Advanced Technologies, Vol. 11, No. 1, pp. 1 – 8. 23. Habeeb Rahiman.G.Unnikrishnan, A.Sujith, CK. Radhakrishnan (2005), Cure
characteristics and mechanical properties of styrene butadiene rubber/acrylonitrile butadiene rubber, Materrials Letters, Vol.59, pp.663 – 639 24. Hisham Essawy and Doa El-Nashar (2004), The use of montmorillonite as a
reinforcing and compatibilizing filler for SBR/NBR rubber blend. Polymer testing, Vol. 23, pp. 803-807.
25. H. Ismail (2000), “Stirene butadiene rubber/epoxidized natural rubber blend, Dynamic properties, curing characteristics and swelling studies”, Polymer testing, Vol.19, pp. 879 – 888.
26. Jungnickel B. J. (1990), “Polymer blends”, Carl Hasner Verlag, Muenchen, Wien.
27. K. Habeeb Rahiman. G. Unnikrishnan, A. Sujith, Ck. Rashakrishnan (2005), “Cure characteristics and mechanical propertisof styrene butadiene
rubber/acrylonitrile butadiene rubber”, Materials letters, Vol. 59, pp. 663 – 693.
28. M. H. Youssef (2001), “Temperature dependence of the degree of compatibility in SBR/NBR blends by ultrasonic attenuation measurements: influence of unsutaruted polyester additive”, Polymer Vol. 42, pp. 10055-10062.
29. O. P. Aggarwal (2003), “Engineering Chemistry”, Khanna Publishers.
30. P. Thavamani, D.Khastgir (2004), “Compatible blend of Ethylene – Vinyl Acetate Copolymer and hudrognated nitril rubber”, Advancas in Polymer Technology, Vol. 23, pp. 15 – 17.
31. PK. Das, Su Ambatkar, KSS Sarma, S Sabharwal and NS Banerji (2006),
“Electron beam proceesing of nylon 6 and hydrogenated nitril rubber blend (HNBR) blend, 1. development of high strength heat and oil resistance thermoplastic classtomers”, Polymer International, Vol.55, pp. 118 – 128.
32. R. Sreeja, Snadjidha, S. Remya Jayan, P. Predeep, Maciej Mazur, P. D. Sharm (2006), “Electro-optic metarial from copolymeric elastormer acrylonitrilie butadiene rubber”, Polymer, Vol. 47, pp. 617 – 623.
33. S. George, K. T. Varughese, S. Thomas (2000), “Molecular transport of aromatic solvents in isotactic polypropylence/acrylonitril – co – butadiene rubber blends”, Polymer, Vol. 41, pp. 579 – 594.
34. S. George, K. T. Varughese, S. Thomas (2003), “Thermal and crystllisation behaviour of isotactic polyethylene/nitril rubber blend”, Polymer, Vol. 41, pp. 5485 – 5503.
35. Sirichai Pattanawanidchai, Pongdhorn Saeoui, Chakrit Sirisinha (2005), “Influence of Precipitated Silica on Dynamic Mechanical Poperties and
Resistance to Oil and Thermal Aging in CPE/NR Blend”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, pp. 2218 – 2224.
36. Vera Lu,ciada Cunha Lapa, Leila Le,a Yuan Visconte, Jose,Eduardo de Sena Affonso, Regina Ce,lia Reis nues (2003), “Alumilum hydroxide and processability studies”, Polymer Testing, Vol. 21, pp. 443 – 447.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIấN
---¯---
ĐỖ THỊ TỐ UYấN
NGHIấN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CAO SU BLEND BỀN DẦU MỠ VÀ MễI TRƯỜNG TRấN CƠ SỞ CAO SU NITRIL BUTADIENE (NBR), CAO SU CLOROPEN (CR) VÀ NHỰA POLYVINYLCLORUA (PVC)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội-2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIấN
---¯---
ĐỖ THỊ TỐ UYấN
NGHIấN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CAO SU BLEND BỀN DẦU MỠ VÀ MễI TRƯỜNG TRấN CƠ SỞ CAO SU NITRIL BUTADIENE (NBR), CAO SU CLOROPEN (CR) VÀ NHỰA POLYVINYLCLORUA (PVC)
Chuyờn nghành: Húa Hữu cơ Mó số: 60 44 27
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: PGS.TS. Đỗ Quang Khỏng
Hà Nội-2010
Lời cảm ơn
Luận văn được hoàn thành tại Viện Húa học – Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam. Em xin bày tỏ lũng biết ơn đến cỏc thầy cụ trong phũng Cụng nghệ vật liệu polyme, cỏc thầy cụ trong Viện Húa học và cỏc thầy cụ trong khoa Húa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiờn – Đại học Quốc gia Hà Nội đó tạo điều kiện thuận lợi trong quỏ trỡnh học tập và nghiờn cứu.
Em xin bày tỏ lũng biết ơn sõu sắc và chõn thành nhất đến PGS.TS Đỗ
Quang Khỏng và Th.S Lương Như Hải đó hướng dẫn, bổ sung và đúng gúp nhiều ý