epoxy hóa
Do có nhóm epoxy trong phân tử nên cao su epoxy hóa có khả năng mở rộng mạch bằng phản ứng với các hợp chất có nhóm chức khác để tạo hợp chất mới [26].
Cao su epoxy hóa có thể tương hợp dễ dàng với nhựa melamin fomandehit butyl hóa, nhựa phenolfomandehit, polieste no và không no, poliacrylonitrin và nhiều nhựa tổng hợp khác, được dùng chế sơn, vecni, keo dán.
Cao su epoxy hóa có khả năng hóa rắn với anhidritmaleic, hexametilen diamin, polietylenpoliamin (trong dung dịch axeton 5 – 10%) tạo màng bám dính tốt, được dùng để gắn, dán các vật liệu kim loại, gỗ, thủy tinh, chất dẻo và nhiều vật liệu khác.
CSTN-E sau khi lưu hóa có độ bền kéo đứt và độ bền va đập cao nhưng lại có độ biến dạng dư sau khi chịu nén lớn và độ bền mỏi kém.
So với CSTN-E lưu hoá thì CSTN-E amin hoá có cấu trúc cứng nhắc và ít bị phồng ra ở nhiệt độ thường, điều này được chứng minh bằng nhiệt độ chuyển tiếp thuỷ tinh tương đối cao và điểm vỡ thấp. CSTN-E amin hoá còn có độ bền kéo dãn thấp hơn nhiều so với CSTN-E lưu hoá [27].
Đặng Tấn Tài và các tác giả khác [20] đã khảo sát khả năng biến tính PVC bằng CSTN-E. Với việc phối trộn nhựa PVC với cao su biến tính nhằm tạo ra các vật liệu mới có tính chất kết hợp giữa chúng. Kết quả cho thấy: khi tăng hàm lượng CSTN-E thì hệ PVC/CSTN-E dễ gia công hơn đồng thời tính năng cơ lý của hệ PVC/DOP/CSTN-E cũng tăng lên.
Huỳnh Đại Phú và các tác giả khác [17] đã nghiên cứu biến tính nhựa vinyleste bằng hệ cao su epoxy vinyleste để nâng cao độ mềm dẻo cho nhựa vinyleste.
Nguyễn Quang [18, 19] đã nghiên cứu quá trình lưu hóa và các tính chất của CSTN được epoxy hóa 50% số nối đôi (CSTN-E50). Mục đích để xác định điều kiện lưu hóa thích hợp đối với CSTN-E50 nhằm hạn chế phản ứng mở vòng epoxy và qua đó tạo các sản phẩm cao su lưu hóa từ CSTN-E50 có các tính chất kĩ thuật và độ bền lão hóa phù hợp với yêu cầu thực tế. Kết quả nghiên cứu cho thấy những phụ gia có tính kiềm – đặc biệt là CaO và Na2CO3 vào các hệ lưu hóa khác nhau ảnh hưởng tới quá trình khâu lưới và tính chất của sản phẩm CSTN-E50. Việc làm tăng pH của hỗn hợp CSTN-E50 đã ngăn chặn phản ứng mở vòng epoxy và phản ứng khâu lưới kèm theo trên mạch cao su. Những phản ứng này là nguyên nhân của quá trình lão hóa và suy giảm các tính chất cơ lý của sản phẩm và hạn chế khả năng sử dụng của CSTN-E50 sản phẩm CSTN-E50 lưu hóa độ muội than có các tính chất cơ lý cao tương đương CSTN nhưng có độ phản hồi thấp và tính bền dầu cao.
Chonlada Amornchaiyapitak và các tác giả khác [21] đã tiến hành thí nghiệm biến tính CSTN-E. Lấy một lớp màng CSTN-E ngâm vào nhũ tương metyl methacrylat (MMA), sau đó ngâm vào dung dịch nước kiềm ion kim loại màu/ polymefructose. Kêt quả thu được sản phẩm sau khi biến tính thấy bề mặt tấm màng CSTN-E giảm độ nhám rõ rệt do đó làm giảm hệ số ma sát.
Ngoài ra, do chứa nhóm chức epoxy và liên kết đôi trong mạch mà CSTN-E có thể được sử dụng để biến tính các polyme chứa nhóm chức epoxy, hidroxyl, cacboxyl. Một số nghiên cứu về việc sử dụng CSTN-E để biến tính nhựa epoxy đã được công bố.
Lê Đức Giang và các tác giả khác [6] đã sử dụng CSTNL-E để biến tính nhựa epoxy và tiến hành khảo sát ảnh hưởng của CSTNL-E, hàm lượng của nhóm epoxy trong CSTNL-E và hàm lượng chất khâu mạch là polyetilen polyamin (PEPA) tới tính chất của sản phẩm thu được. Kết quả thu được như sau:
+ Sản phẩm thu được sau khi biến tính nhựa epoxy bằng CSTNL-E có độ bền va đập và độ bền kéo dãn lớn hơn nhiều so với nhựa epoxy không biến tính.
+ Khi hàm lượng của nhóm epoxy trong CSTNL-E tăng từ 5% - 20% thì độ bền va đập, đập bền ép dãn, độ bám dính của sản phẩm biến tính tăng, trong khi độ cứng tương đối của sản phẩm biến tính giảm. Khi hàm lượng nhóm epoxy tăng từ 20% - 35% thì tất cả các tính chất trên lại biến đổi theo chiều ngược lại.
Tùy thuộc vào hàm lượng epoxy đưa vào mà tính chất của sản phẩm có thể điều chỉnh trong một phạm vi rộng. Cũng chính vì vậy mà CSTN-E có một phạm vi ứng dụng rộng rãi. Nó có thể được ứng dụng trực tiếp để chế tạo các sản phẩm cao su có tính chất cơ lý tốt, chịu dầu và độ thấm khí thấp hoặc có thể ứng dụng để chế tạo các chất kết dính, bịt bọc …
CSTN-E được ứng dụng để làm vật liệu blend khi kết hợp với một số các chất khác như: CSTN, polypropylen... hoặc với một số polyme khác để tạo các vật liệu mới hay làm chất tương hợp để chế tạo các polyme blend.
Ứng dụng điển hình của CSTN-E trong lĩnh vực này đó là blend hóa với PVC. PVC được ổn định và hóa dẻo có thể trộn hợp với CSTN-E ở bất kì tỷ lệ nào [30, 31]. Bằng chứng là hệ số chỉ có một nhiệt độ thủy tinh hóa nằm giữa nhiệt độ thủy tinh hóa của PVC và CSTN-E [28]. Nghiên cứu tính chất của hệ có chứa chất ổn định và hóa dẻo, các tác giả thấy rằng, blend có tính chất cơ
lý tốt và có thể sử dụng CSTN-E để thay thế một phần DOP là loại hóa dẻo thấp phân tử có tính độc hại [25].
Theo Ramesh và các tác giả khác [31], PVC không chứa chất ổn định và không được hóa dẻo có thể chế tạo thành blend tự khâu mạch với CSTN-E dưới tác dụng của nhiệt độ trong quá trình gia công, song trường hợp này hai polime không có khả năng trộn hợp. Kết quả này được giải thích bởi sự tạo thành vòng furan trong mạch CSTN-E. Dưới tác dụng của nhiệt độ, PVC bị phân hủy tạo thành HCl và cloallyl có hoạt tính. Sau đó, nhóm này có tác dụng với nhóm epoxy của CSTN-E tạo thành liên kết khâu mạch giữa PVC và CSTN-E theo phản ứng: CH=CH-CH-CH2 Cl CH=CH-CH-CH2 Cl O O CH3 + PVC (ENR) CH3
Việc tạo thành cấu trúc khâu mạch dẫn tới tính chất hóa lý của hệ thay đổi, nên quá trình tách pha xảy ra. Còn có nhiều yếu tố khác liên quan đến quá trình này như giảm hàm lượng nhóm – C – Cl trong mạch PVC, mở vòng epoxy của CSTN-E, dẫn đến làm giảm tương tác giữa các phân tử, tạo thuận lợi cho việc tách pha của hệ. Phụ thuộc vào hàm lượng các polime tạo thành phần, mà điều kiện công nghệ chế biến blend cũng thay đổi. Tối ưu hóa điều kiện này cho phép tạo thành các blend có tính chất cơ lý tốt.
Coran và Patel [23] đã nghiên cứu chế tạo blend PVC/CSTN-E (50/50, 50% hàm lượng epoxy) không chứa chất ổn định và hóa dẻo. Kết quả nhận thấy:
+ Blend có tính chất cơ lý tốt nhất khi phối trộn ở 1700C. Mặc dù trong điều kiện này PVC và CSTN-E có khả năng khâu mạch với nhau theo phản ứng nêu trên và quá trình tách pha sẽ xảy ra, nhưng đây là nhiệt độ nóng chảy của PVC, nên khả năng phối trộn của các polime thành phần vẫn đạt hiệu quả tốt nhất.
+ Nếu nhiệt độ blend hóa thấp hơn 1700C, PVC chưa nóng chảy, bởi vậy khả năng phối trộn của hai polime đạt hiệu quả thấp. Khi đó, PVC là pha phân tán thô trong CSTN-E, nên tính chất cơ lý của blend thấp.
+ Nếu nhiệt độ cao quá sẽ xảy ra quá trình phân hủy mạch PVC và CSTN-E, dẫn tới tính chất cơ lý của blend giảm.
Ngoài kết hợp với PVC, CSTNL-E còn kết hợp được với polime phân cực như: nilon 6, polietylen oxit, copolime etylen acrylic, novolac, resol, cao su nitrin cacboxylat và nhựa phenoxi. Do có chứa nhóm epoxy và có liên kết đôi trong mạch nên CSTNL-E có thể sử dụng để biến tính các polime chứa nhóm chứa epoxy, hidroxyl, cacboxyl.
Lê Đức Giang và các tác giả khác [5] đã tiến hành khảo sát tính chất của blend nhựa epoxy điglyciđyl ete bis phenol A (DGEBA) với chất đóng rắn là polyetilen polyamin (PEPA). Kết quả cho thấy:
+ Khi cho hàm lượng CSTNL-E và hàm lượng chất đóng rắn tăng thì độ ép dãn của vật liệu cũng tăng, tuy nhiên hàm lượng chất đóng rắn quá lớn cũng sẽ làm giản độ bền ép dãn của vật liệu, nhưng ảnh hưởng của tương tác đó cũng khá nhỏ.
+ Khi cho hàm lượng CSTNL-E và hàm lượng chất đóng rắn tăng thì độ va đập của vật liệu cũng tăng, trong đó ảnh hưởng của hàm lượng chất đóng
rắn là nhiều nhất, hàm lượng của CSTNL-E làm giảm độ bền va đập của vật liệu nhưng không đáng kể.
+ Khi hàm lượng của nhóm epoxy và CSTNL-E tăng thì độ cứng tương đối của vật liệu giảm, trong đó hàm lượng CSTNL-E có ảnh hưởng mạnh hơn. + Khi tăng hàm lượng nhóm epoxy và hàm lượng chất đóng rắn đã làm tăng độ bám dính của vật liệu. Tuy nhiên khi tăng hàm lượng CSTNL-E thì độ bám dính của vật liệu lại giảm.
Một số nghiên cứu về việc sử dụng CSTNL-E để biến tính nhựa epoxy đã được công bố. Sự tương hợp của CSTNL-E với các polime chứa vòng thơm theo thứ tự: CSTNL-E/novolac > CSTNL-E/resol > CSTNL-E/phenoxi > CSTNL-E/nhựa epoxy – DGEBA do sự khác nhau tính axit của các nhóm hidroxyl trong nhựa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG 2