Kết quả trên cho thấy, độ bền kéo đứt và độ cứng của blend tăng khi hàm lượng Si69 tăng và đạt giá trị cực đại ở hàm lượng 5% Si69 (so với nanosilica hay 0,6% so với cao su). Điều này có thể giải thích, Si69 có thể kết hợp với bề mặt chất gia cường nanosilica, mặt khác, các nhóm chức hữu cơ của Si69 phản ứng với các liên
kết đôi của mạch cao su, dẫn đến hình thành cầu nối giữa phân tử chất gia cường với phân tử cao su, do đó nâng cao khả năng gia cường cho chất gia cường. Cơ chế phản ứng như sau:
Cũng chính điều này làm độ dãn dài khi đứt và độ dãn dư của vật liệu giảm dần khi tăng hàm lượng Si69. Khi hàm lượng tác nhân Si69 lớn hơn 5%, tác dụng gia cường của nanosilica cho blend CSTN/NBR yếu đi. Điều này có thể giải thích với hàm lượng Si69 cao, chúng đóng vai trị như chất hóa dẻo làm suy yếu sự tương tác giữa nanosilica và cao su cũng như cao su-cao su làm giảm độ bền kéo đứt cũng như làm tăng độ dãn dài và độ dãn dư của vật liệu [11].
3.1.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu
Cấu trúc hình thái của vật liệu được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM). Các hình dưới đây là ảnh chụp FESEM bề mặt cắt của một số mẫu vật liệu cao su compozit trên cơ sở blend CSTN/NBR với 3% nanosilica, 7% nanosilica, 10% nanosilica và 7% nanosilica biến tính 5% Si69.
Hình 3.7: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với
hàm lượng 3% nanosilica
Hình 3.8: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với
Hình 3.9: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với
hàm lượng 10% nanosilica
Hình 3.10: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với
Từ những hình trên cho thấy, khi hàm lượng nanosilica thấp (từ 3% đến 7%) các hạt nanosilica phân tán trong nền cao su khá đồng đều, kích cỡ hạt khá nhỏ chỉ dưới 100 nm (hình 3.7 và 3.8). Chính vì lý do này mà tính năng cơ học của vật liệu tăng lên. Khi hàm lượng nanosilica tăng lên tới 10% thì trên bề mặt cắt của vật liệu xuất hiện các tập hợp hạt cỡ gần 1 m và sự phân bố nanosilica trong nền cao su cũng khơng đồng đều (hình 3.9), làm giảm tính chất cơ học vật liệu. Ảnh FESEM mẫu vật liệu CSTN/NBR/7% nanosilica nanocompozit có thêm 5% tác nhân ghép nối silan Si69 (so với nanosilica) cho thấy, các hạt nanosilica phân tán trong nền cao su đồng đều hơn, kích thước hạt nhỏ hơn (cỡ 60 nm) và tương tác giữa chất độn và nền cao su tốt hơn (hình 3.10). Điều này có thể giải thích, một mặt tác nhân ghép nối silan Si69 có tác dụng ngăn cản khả năng kết tụ của nanosilica, mặt khác chúng đóng vai trị cầu nối giữa nanosilica với nền cao su. Bởi vậy, tính chất cơ học của vật liệu cao su silica nanocompozit đã được nâng cao rõ rệt.
3.1.4. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
Để tiếp tục đánh giá tác động của q trình biến tính tới tính chất của vật liệu CSTN/NBR, chúng tôi nghiên cứu quá trình phân hủy nhiệt của một số mẫu vật liệu tiêu biểu bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các hình và bảng dưới đây.