Sự xuất hiện của nhúm chức OH và C=O chứng tỏ rằng đó cú phản ứng mở vũng nhúm epoxy trong mụi trường nước khi cú mặt xỳc tỏc axit [80,81]. Như vậy
sản phẩm cao su epoxy húa cú chứa nhúm chức OH, CHO bờn cạnh nhúm epoxy trờn mạch chớnh. Hàm lượng nhúm epoxy được xỏc định bằng cỏch so sỏnh tỷ lệ diện tớch của võn hấp thụ 870 cm-1 (vũng epoxy) và diện tớch võn 836 cm-1 (cis- etylen).
a) Nghiờn cứu ảnh hưởng của CSE-20 đến tớnh chất của vật liệu blend CSTN/NBR (4/1)
*) Ảnh hưởng của hàm lượng CSE-20 đến tớnh chất cơ học của vật liệu blend
Hàm lượng CSE-20 được khảo sỏt đưa vào blend theo hàm lượng là 2, 4, 5, 6, 8, 10 phần khối lượng so với tổng khối lượng 100 PKL hỗn hợp cao su. Bảng 3.15 thể hiện kết quả khảo sỏt độ bền kộo, bền xộ, modul 300% và độ dón dài của blend nghiờn cứu.
Bảng 3.15: Tớnh chất cơ học của blend tương hợp bằng CSE-20
Blend CSTN/NBR 4/1 Cú hàm lượng CSE-20 (PKL) Độ bền kộo MPa Độ bền xộ N/mm Độ dón dài % Modul 300% MPa 0 16,6 39,5 864 0,43 2 13,2 28,7 458 0,53 4 14,3 33,9 523 0,49 5 17,9 32, 5 613 0,46 6 16,8 36,6 541 0,49 8 18,1 35,8 544 0,53 10 17,8 33,7 549 0,53 5PKL CSE-20 +1,5 PKL DCP 20,1 32,1 517 0,59
Từ cỏc số liệu cú được ở bảng 3.15, nhận thấy độ bền kộo và độ dón dài của cỏc mẫu cú hàm lượng CSE-20 từ 5 đến 10 PKL chờnh lệch nhau khụng đỏng kể. Đó tiến hành đưa thờm 1,5 PKL DCP vào mẫu cao su blend CSTN/NBR(4/1) cú hàm lượng CSE 5 PKL để khảo sỏt, khi đưa DCP vào mẫu CSTN/NBR cú hàm lượng CSE-20 5 PKL đó làm độ bền kộo tăng lờn 12% so với mẫu khụng cú DCP, tuy nhiờn độ dón dài giảm xuống. Như vậy chất tương hợp CSE-20 cú tỏc dụng làm tăng nhẹ độ bền kộo của blend nghiờn cứu với hàm lượng sử dụng là 5 PKL. Khi kết
hợp tương hợp 5 PKL CSE và 1,5 PKL DCP cho kết quả tớch cực, cải thiện độ bền kộo 12% so với khụng cú DCP.
**) Ảnh hưởng của CSE-20 và DCP đến độ trương trong xăng A92 và dầu nhờn
Để nghiờn cứu thờm về khả năng khỏng xăng dầu của blend, đó tiến hành thớ nghiệm xỏc định độ trương của cỏc mẫu vật liệu cao su blend CSTN/NBR, CSTN/NBR tương hợp bằng 5 PKL CSE và CSTN/NBR tương hợp bằng 5 PKL CSE kết hợp 1,5 PKL DCP cho kết quả độ trương trong xăng A92 (bảng 3.16) và độ trương trong dầu nhờn (bảng 3.17).
Bảng 3.16: Độ trương cao su blend tương hợp bằng CSE-20 kết hợp DCP trong xăng A92
Độ trương % Tờn mẫu
1 giờ 2 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ
CSTN/NBR 93,20 117,21 157,64 156,86 158,82 160,66 CSTN/NBR+ 5PKL CSE 94,56 129,83 145,88 153,14 154,18 154,57 CSTN/NBR+ 5PKL CSE
+ 1,5 PKL DCP 89,25 119,23 133,22 136,91 137,54 139,40
Từ kết quả bảng 3.16 nhận thấy rằng, khi sử dụng 5 PKL CSE độ trương bóo hồ giảm gần 4% và khi kết hợp CSE và DCP độ trương giảm 13,2% so với blend ban đầu. Để khẳng định thờm khả năng chịu xăng dầu, đó khảo sỏt khả năng trương trong dầu nhờn, kết quả độ trương trong dầu nhờn được thể hiện trong bảng 3.17.
Bảng 3.17: Độ trương cao su blend tương hợp bằng CSE-20 kết hợp DCP trong dầu nhờn
Độ trương % Mẫu và thành phần
120 giờ 240 giờ 480 giờ 720 giờ
CSTN/NBR 36,57 51,74 70,42 72,91 CSTN/NBR+ 5PKL CSE-20 20,14 37,17 46,83 52,96 CSTN/NBR+ 5PKL CSE-20
Tương tự như độ trương trong xăng, CSE-20 cú tỏc dụng trong việc làm giảm độ trương trong dầu, khi kết hợp với DCP độ trương càng giảm, cụ thể độ trương bóo hồ trong dầu lần lượt giảm 27,4 % và 32,4 % so với ban đầu.
Từ những kết quả thu được về độ trương trong xăng và dầu nhờn cho thấy khi sử dụng CSE-20 đó cải thiện đỏng kể độ trương trong xăng dầu, ngoài ra nếu sử dụng thờm DCP kết hợp với CSE-20 thỡ khả năng khỏng xăng dầu cũng được cải thiện đỏng kể. Từ đú gúp phần khẳng định thờm về tỏc dụng tăng tương hợp pha của CSE-20 và CSE-20 kết hợp DCP làm tăng tớnh chất của vật liệu blend.
***) Ảnh hưởng của CSE-20 đến khả năng hồi phục ứng suất và đường cong trễ
Để khẳng định thờm về khả năng tương hợp của CSE-20 và kết hợp CSE-20 với DCP, đó tiến hành khảo sỏt khả năng hồi phục ứng suất và đường cong trễ của vật liệu cao su blend CSTN/NBR. Bảng 3.18 là thời gian hồi phục của cỏc mẫu blend.
Bảng 3.18: Thời gian hồi phục ứng suất của mẫu blend CSTN/NBR tương hợp bằng CSE-20 và kết hợp CSE-20 với DCP
Mẫu CSTN/NBR CSTN/NBR(4/1)+5CSE-20 CSTN/NBR(4/1)+5CSE-20 +1,5DCP
1 (s) 19,4 12,2 8,8
2 (s) 154,3 147,9 203,8
Từ bảng 3.18, nhận thấy cú sự thay đổi về thời gian hồi phục 1 khi sử dụng CSE-20 làm chất tương hợp cho blend CSTN/NBR (4/1). Thời gian hồi phục 1
giảm từ 19,4 giõy xuống cũn 12,2 giõy, nếu kết hợp thờm 1,5 PKL DCP thỡ 1 giảm xuống 8,8 giõy. Chứng tỏ chất tương hợp CSE-20 và DCP phỏt huy tỏc dụng tớch cực làm giảm thời gian biến dạng đàn hồi 1 của blend CSTN/NBR.
Với thời gian hồi phục 2, khi sử dụng CSE-20 cú sự giảm nhẹ thời gian hồi phục 2, tuy nhiờn chỉ 6,4 giõy. Khi kết hợp 5 PKL CSE-20 và 1,5 PKL DCP cho thời gian hồi phục tăng vọt lờn 203,8 giõy, tăng 32,1%. Thời gian hồi phục 2 tăng
ban đầu, hay núi cỏch khỏc, khả năng duy trỡ ứng suất của mẫu cú sử dụng CSE-20 và DCP kết hợp tốt hơn blend ban đầu rất nhiều.
Để nghiờn cứu ảnh hưởng của DCP và CSE-20 đến hiệu ứng Patrikeev – Mulins, đó tiến hành xỏc định diện tớch vũng trễ thứ nhất của cỏc mẫu cao su blend này và cho kết quả được thể hiện trờn bảng 3.19:
Bảng 3.19: Diện tớch vũng trễ thứ nhất của cỏc mẫu cao su blend CSTN/NBR cú CSE-20 và CSE-20+ DCP
Thành phần
mẫu CSTN/NBR CSTN/NBR+CSE-20 CSTN/NBR+CSE-20 +DCP
Diện tớch (đvdt) 536 111 143 0 50 100 150 200 0 1 2 3 4 5 6 ứ ng suất (M P a ) Dãn dài (mm) CSTN/NBR+CSE (a) 0 50 100 150 200 0 1 2 3 4 5 6 7 ứ ng su ấ t (MPa ) Dãn dài (mm) CSTN/NBR+ CSE+DCP (b)
Hỡnh 3.17: Đường cong trễ của mẫu CSTN/NBR(4/1): (a) cú 5PKL CSE-20 và (b) cú 5PKL CSE-20+1,5PKL DCP
Từ kết quả trỡnh bày ở bảng 3.19, kết hợp với so sỏnh trờn hỡnh 3.17, nhận thấy diện tớch vũng trễ ở chu kỳ thứ nhất của cỏc mẫu cú sử dụng chất tương hợp giảm đỏng kể so với mẫu cao su blend khụng sử dụng chất tương hợp. Cụ thể khi sử dụng CSE-20 diện tớch vũng trễ giảm 79,3% và khi sử dụng kết hợp chất tương hợp CSE-20 và DCP thỡ diện tớch vũng trễ cú tăng lờn 6% so với trường hợp chỉ sử dụng CSE-20. Kết quả này cho thấy năng lượng thất thoỏt trong quỏ trỡnh chịu tải – thỏo tải được hạn chế đỏng kể khi sử dụng chất tương hợp CSE-20. Nếu kết hợp sử dụng
CSE-20 và DCP thỡ năng lượng thất thoỏt so với ban đầu khụng sử dụng chất tương hợp là 73,3%.
Nhận xột:
Từ cỏc nghiờn cứu ở trờn về ảnh hưởng của CSE-20 cho thấy CSE-20 cú tỏc dụng tạo khả năng tương hợp tốt đối với blend CSTN/NBR (4/1), thể hiện ở tớnh chất cơ học cú tăng lờn khi hàm lượng CSE-20 đạt 5 PKL. CSE-20 cũng làm giảm thời gian hồi phục τ1 đặc trưng cho biến dạng đàn hồi và tăng thời gian τ2đặc trưng cho biến dạng dẻo. Cỏc chỉ số τ1 và τ2 đặc trưng cho khả năng hồi phục ứng suất của blend CSTN/NBR (4/1) cũng được cải thiện đỏng kể khi kết hợp CSE-20 với 1,5 PKL DCP. Ngoài ra chất tương hợp CSE-20 cũng cải thiện đỏng kể năng lượng mất mỏt (79,3%) khi cao su blend chịu tải – thỏo tải, năng lượng thất thoỏt cú tăng chỳt ớt khi sử dụng kết hợp CSE-20 và DCP (6% so với khụng cú DCP).
b. Nghiờn cứu ảnh hưởng của CSE-50
Tương tự như trờn, đó sử dụng CSE-50 của Viện Khoa học Kỹ thuật Quõn sự chế tạo và cung cấp để làm chất tương hợp cho blend nghiờn cứu. Cỏc kết quả nghiờn cứu được thể hiện dưới đõy:
*) Ảnh hưởng của hàm lượng CSE-50 đến tớnh chất cơ học của vật liệu blend
Vật liệu cao su blend được khảo sỏt với hàm lượng CSE-50 thay đổi lần lượt như sau: 1,5; 3; 5; 10 và 15 PKL. Bảng 3.20 là kết quả xỏc định tớnh chất cơ học của cỏc mẫu cao su blend CSTN/NBR(4/1) tương hợp bằng CSE-50 theo cỏc hàm lượng khỏc nhau.
Bảng 3.20: Tớnh chất cơ học của cỏc blend sử dụng chất tương hợp CSE-50
Blend CSTN/NBR/CSE-50 theo PKL Độ bền kộo (MPa) Độ bền xộ (N/mm) Độ dón dài (%) Độ cứng (Shore A) 0 16,6 39,5 864 45,0 1,5 10,2 30,8 427 49,0 3,0 12,2 35,0 489 50,0 5,0 15,5 36,1 462 52,0 10,0 12,6 22,1 462 52,0 15,0 12,5 20,2 468 53,0
Kết quả xỏc định tớnh chất cơ học (bảng 3.20), cho thấy khi sử dụng chất tương hợp CSE-50 độ bền kộo của blend CSTN/NBR (4/1) giảm so với blend khụng sử dụng chất tương hợp. Với hàm lượng 5 PKL CSE-50 thỡ độ bền kộo đạt gần bằng giỏ trị bền kộo của mẫu khụng cú tương hợp.
Tuy nhiờn, cao su CSE-50 được đỏnh giỏ cú khả năng khỏng xăng dầu tốt gần như cao su NBR. Vỡ vậy đó tiến hành khảo sỏt ảnh hưởng của hàm lượng CSE- 50 đến độ trương nở của vật liệu blend CSTN/NBR (4/1) trong dung mụi.
**) Ảnh hưởng của hàm lượng CSE-50 đến độ trương của vật liệu blend trong dầu nhờn
Độ trương của cao su blend CSTN/NBR (4/1) tương hợp bằng CSE-50 trong dầu nhờn được thể hiện trờn hỡnh 3.18.
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Hàm lương CSE-50 (PKL) Độ trư ơn g (% ) 480 giờ 720 giờ