CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của
3.3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nano carbon (CNT) phối hợp tới tính
cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR
Trong các nghiên cứu ở trên, hàm lượng gia cường phối hợp thích hợp cho blend CSTN/BR (75/25) đã được xác định là 12 pkl NSTESPT và 25 pkl CB. Vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tơi giữ nguyên thành phần gia cường này, bổ sung 2% tác nhân D01 để tăng khả năng phân tán phụ gia gia cường cũng như tăng khả năng tương hợp của 2 cao su, và giữ nguyên các điều kiện gia công, chỉ thay đổi hàm lượng CNT để khảo sát. Mặt khác, trên cơ sở những kết quả của các tác giả khác đã công bố, khi phối hợp CNT với than đen để gia cường cho vật liệu cao su, cao su
blend, hàm lượng CNT thay thế than đen ở hàm lượng gia cường thích hợp từ 0,5 đến 5 pkl. Riêng trong trường hợp này, CNT phối hợp thêm vào hợp phần cao su gia cường CB và NS ở hàm lượng thích hợp rồi. Do vậy, hàm lượng CNT phù hợp để phối hợp sẽ thấp hơn so với cách giảm hàm lượng than đen để thay thế bằng CNT. Chính vì vậy, hàm lượng CNT bổ sung vào được chọn từ 0,3 tới 1,2 pkl vào thành phần đơn. CNT được lựa chọn là loại đã được biến tính bề mặt gắn PEG (CNTPEG) (nêu trong mục 3.1.1). Kết quả khảo sát được thể hiện trong bảng 3.16.
Bảng 3.16. Hàm lượng CNTPEG phối hợp ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vật
liệu trên cơ sở blend CSTN/BR gia cường NSTESPT và than đen
Nhận thấy rằng, hàm lượng CNTPEG phối hợp vào hợp phần cao su blend CSTN/BR/NSTESPT/CB tăng lên đến 0,6 pkl, độ bền kéo khi đứt của vật liệu tăng thêm 10,3%; độ dãn dài dư và độ cứng tăng không nhiều, lần lượt là 3,87% và 0,7%. Riêng độ mài mòn và độ dãn dài khi đứt giảm tương ứng khoảng 12,6% và 6,4%. Nếu hàm lượng CNTPEG tiếp tục tăng (> 0,6pkl) thì độ bền kéo khi đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu lại giảm, còn độ mài mòn lại tăng. Riêng độ dãn dài dư và độ cứng vẫn tiếp tục tăng. Song mức độ tăng, giảm là không nhiều.
Điều này được giải thích như sau: trong hợp phần cao su blend CSTN/BR gia cường NSTESPT phối hợp với than đen ở hàm lượng thích hợp rồi, khi phối hợp thêm CNTPEG nhưng chỉ với một lượng CNTPEG nhỏ cũng đã có thể tạo thành mạng lưới gia cường mới của CNTPEG đan xen vào các mạng lưới gia cường của NSTESPT và than đen sẵn có trong vật liệu, làm tăng tính năng cơ học cho vật liệu [55, 65].
Tuy nhiên, với hàm lượng CNTPEG vượt quá giới hạn nhất định, chúng giảm khả năng phân tán đồng đều trong vật liệu, khi mà lượng dư sẽ tập hợp (co cụm) lại thành pha riêng, làm cản trở tương tác giữa các cấu tử với nhau hay giữa phụ gia với các phân tử cao su, như vậy một số tính chất cơ học của vật liệu sẽ giảm xuống. Với
độ cứng và độ dãn dài dư xu hướng tăng, còn độ dãn dài khi đứt vẫn giảm xuống, do sự có mặt của CNTPEG cũng như các chất gia cường “cứng” khác (như than đen) làm cản trở tính linh động của các phân tử cao su. Tuy nhiên, mức độ tăng hay giảm của các tính chất cơ học là khơng nhiều vì hàm lượng CNTPEG bổ sung vào cao nhất cũng chỉ 1,2 pkl (lượng không lớn) nên sự tác động tiêu cực cũng không quá mạnh. Trên cơ sở những kết quả khảo sát thu được, hàm lượng CNTPEG là 0,6 pkl được lựa chọn để gia cường phối hợp với 12 pkl NSTESPT và 25 pkl CB cho blend CSTN/BR (75/25) để nghiên cứu tiếp theo.