CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. Nghiên cứu chế tạo, tính chất vật liệu cao su chịu nhiệt bền kiềm trên cơ sở
3.4.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của q trình biến tính tới hiện tượng sinh nhiệt
chuyển động quay và ma sát của vật liệu
Một trong những mục tiêu nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM ở đây là có được vật liệu bền nhiệt (hay chịu nhiệt), bền thời tiết và bền trong môi trường kiềm. Trong nghiên cứu này, nhiệt nội sinh do quá trình chuyển động quay và ma sát là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn tới độ bền của sản phẩm. Để đánh giá q trình sinh nhiệt này, chúng tơi khảo sát sự gia tăng nhiệt độ trên bề mặt mẫu vật liệu trong q trình thử nghiệm mài mịn trên mẫu cao su hình trụ. Những kết quả nghiên cứu thu được, được thể hiện trong hình 3.36 dưới đây và bảng số liệu ở PL6 (trong phần phụ lục).
Hình 3.36. Sự gia tăng nhiệt độ trên bề mặt do chuyển động quay và ma sát một số
vật liệu trên cơ sở blend CSTN/EPDM
Từ hình 3.36 cho thấy, do chuyển động quay và đặc biệt lực ma sát giữa mẫu vật liệu và đá mài trên bề mặt tiếp xúc đã làm gia tăng nhiệt độ trên bề mặt mẫu vật liệu. Quá trình gia tăng nhiệt ban đầu nhanh, sau chậm dần và sau khoảng 25 phút, nhiệt độ trên bề mặt mẫu vật liệu tăng không đáng kể. Đối với mẫu vật liệu cao su blend CSTN/EPDM lúc đầu nhiệt độ tăng chậm hơn, sau 20 phút (đạt 4,52oC) bắt đầu tăng nhanh hơn các mẫu blend được gia cường và còn tiếp tục tăng đến 5,13oC sau 50 phút và vẫn có xu hướng tăng tiếp. Đối với mẫu vật liệu blend được gia cường phối hợp 10NSTESPT+30CB sau khoảng 30 phút nhiệt độ bề mặt vật liệu tăng khoảng 4,39oC, sau khoảng 50 phút tăng lên 4,51oC rồi hầu như khơng tăng nữa. Bên cạnh đó, mẫu vật liệu gia cường 10NSTESPT+24CB+6BS có mức tăng nhiệt độ bề mặt chỉ cao hơn một chút, sau 50 phút tăng lên 4,58oC rồi hầu như không tăng nữa. Trong khi đó, mẫu gia cường 10NSTESPT+16CB+14BS thì sau 50 phút nhiệt độ tăng tới 4,95oC và vẫn có xu hướng tăng tiếp. Điều này được giải thích là do ở mẫu vật liệu blend gia cường phối hợp NSTESPT+CB có độ dẫn nhiệt cao hơn (do có thành phần CB cao) cũng như cấu trúc vật liệu chặt chẽ hơn, nhờ đó, nhiệt sinh ra sẽ nhanh chóng được lan truyền ra tồn vật liệu cũng như mơi trường xung quanh, làm giảm sự gia tăng nhiệt trên bề mặt mẫu do quá trình chuyển động quay và ma sát. Còn ở mẫu vật liệu gia cường 10NSTESPT+16CB+14BS, một mặt do độ dẫn nhiệt của BS kém hơn CB, mặt khác, cấu trúc vật liệu kém chặt chẽ hơn; do vậy sự gia tăng nhiệt bề mặt cao hơn. Như vậy, vật liệu gia cường 10NSTESPT+24CB+6BS đáp ứng yêu cầu cho chế tạo các sản phẩm cao su chịu ma sát và chuyển động quay tương đương mẫu gia cường 10NSTESPT+30CB.
3.4.6. Nhận xét
Từ những kết quả nghiên cứu thu được có thể nhận xét như sau:
Bằng phương pháp trộn kín ở trạng thái nóng chảy (sử dụng máy trộn kín Brabender), cao su blend CSTN/EPDM gia cường phối hợp NSTESPT, CB và BS cùng với chất tương hợp VLP và các phụ gia khác đã được phối trộn để chế tạo thành cơng vật liệu cao su nanocompozit.
Hàm lượng thích hợp của nanosilica phối hợp với than đen để gia cường cho blend CSTN/EPDM (60/40) là 10NSTESPT+30CB (tính theo pkl). Tại hàm lượng này, vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM có tính năng cơ học cao, đặc biệt độ bền kéo khi đứt tăng trên 40% (so với blend CSTN/EPDM chỉ được gia cường 10pkl NSTESPT).
Hàm lượng bari sulfat thích hợp để thay thế một phần than đen để gia cường cho blend CSTN/EPDM là 6pkl. Vật liệu blend CSTN/EPDM (60/40) gia cường phối hợp 10NSTESPT+24CB+6BS có cấu trúc chặt chẽ, tính chất cơ học khá cao và đặc biệt bền trong mơi trường kiềm, bền nhiệt cao, bền mài mịn và giảm nhiệt nội sinh do chuyển động quay và ma sát. Vật liệu này đáp ứng yêu cầu cho chế tạo các sản phẩm cao su kỹ thuật cao có yêu cầu chịu nhiệt, bền kiềm trong điều kiện chuyển động quay và ma sát như các loại băng tải dùng trong công nghiệp xi măng.