CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của
3.3.3.2. Ảnh hưởng của phụ gia D01 tới tính chất cơ lý của vật liệu
Để tăng cường khả năng phân bố và tăng tương tác giữa NS với các phân tử cao su trong nền cao su blend CSTN/BR, tác nhân kết nối silan là bis(3- trietoxysilylpropyl) tetrasulphit đã được sử dụng ở phần trên. Ngoài ra, để giảm độ nhớt cho hệ cao su cũng như tăng khả năng phân tán và tương tác giữa các cấu tử, đồng thời để tăng độ dãn dài khi đứt và độ bền mài mòn của vật liệu, một chất tương hợp từ dầu thực vật đã được đề cập đến trong nghiên cứu này, đó là dầu trẩu (trong nghiên cứu gọi là tác nhân D01), và được sử dụng với hàm lượng 2% so với cao su [134]. Dầu trẩu là dầu thực vật, thuộc loại dầu khô (nghĩa là tạo được màng tốt, tương tự như dầu hạt điều, dầu gai,…). Khả năng khô của dầu phụ thuộc vào số lượng của axit béo không no cấu thành lên (đây là bản chất hóa học của dầu), được xác định thơng qua chỉ số iơt. Do đó, dầu khơ được định nghĩa là loại dầu có chứa nhiều axit béo khơng no, trong phân tử axit có nhiều nối đơi, có chỉ số iơt nằm trong khoảng 130 – 200. Dầu trẩu có thành phần chủ yếu là các axit béo khơng no, trong đó axit α-eleostearic (80,0%), axit oleic (12,5%), một số axit no (khoảng 5,0%),… Dầu trẩu (tác nhân D01) được sử dụng như là một chất tương hợp (hay chất trợ phân tán). Trong phân tử axit α-eleostearic có 3 liên kết C=C liên hợp như hình 3.25.
Hình 3.25. Cấu tạo của axit α-eleostearic
Trong nghiên cứu này, quy trình cơng nghệ chế tạo vật liệu và các thành phần phụ gia khác không đổi, sử dụng các phụ gia nano với hàm lượng NSTESPT 12 pkl, than đen 25 pkl, bổ sung thêm 2% D01. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tác nhân D01 được thể hiện trong bảng 3.15.
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của D01 tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở
CSTN/BR gia cường NSTESPT và than đen
Từ kết quả bảng 3.15 ở trên cho thấy, khi có thêm tác nhân D01 (2%), các tính chất cơ học của vật liệu đã được cải thiện, trong đó độ bền kéo khi đứt đạt 20,01 MPa (tăng 4,2 % so với vật liệu CSTN/BR/NSTESPT/CB). Điều này có thể giải thích, vì D01 có khối lượng phân tử thấp, D01 vừa có khả năng hịa trộn than đen vừa có thể phối trộn tốt vào nền CSTN/BR và giúp giảm bớt độ nhớt của hệ cao su, làm cho các cấu tử phân tán dễ dàng vào nền cao su hơn; đồng thời D01 cũng giống như một chất hóa dẻo (làm cho độ cứng của vật liệu giảm xuống); hơn nữa D01 sẽ nằm trên bề mặt phân pha giữa các cấu tử, vừa làm cầu nối trung gian để liên kết các cấu tử khơng tương hợp với nhau nên D01 có tác dụng như một chất hoạt động bề mặt.
Hơn nữa, trong phân tử của axit α-eleostearic có nhiều nối đơi, càng dễ tham gia vào q trình đồng lưu hóa với nền CSTN/BR. Nhờ đó làm cho cấu trúc của vật liệu chặt chẽ và đều đặn hơn, tăng tương tác giữa các cấu tử trong vật liệu, dẫn tới tính chất cơ học của vật liệu tăng lên, nhất là độ bền mài mòn của vật liệu. Những
kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả của các tác giả [134] đã cơng bố.
Hình 3.26. Hình ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu
(a) CSTN/BR/NSTESPT/CB và (b) CSTN/BR/NSTESPT/CB/D01
Qua hình ảnh (FESEM) bề mặt cắt của các vật liệu cũng cho thấy, với mẫu vật liệu có tác nhân D01, các hạt gia cường (NSTESPT và than đen) phân tán đều đặn, bề mặt mịn hơn (hình 3.26b); trong khi đó ở mẫu khơng có D01 (hình 3.26a) các hạt NSTESPT và than đen phân tán kém hơn và có xuất hiện tập hợp hạt kích thước khá lớn, bề mặt gồ ghề. Qua hình 3.26b cho thấy, khi có D01, CSTN và BR dễ tương hợp nhau hơn vì bề mặt cắt của vật liệu blend hầu như không thấy sự phân pha giữa CSTN và BR. Chính vì vậy, khi sử dụng thêm tác nhân D01, tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit trên cơ sơ blend CSTN/BR được cải thiện hơn.