CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.6. Nghiên cứu sử dụng một số chất biến đổi cấu trúc để cải thiện tính năng cơ lý cho vật liệu cao su blend NBR/CR và NBR/CR/PVC
3.5.1. Ảnh hưởng của các chất biến đổi cấu trúc tới tính chất, cấu trúc hình thái của hệ blend NBR/CR
Cho đến nay, các nghiên cứu tổng hợp, sử dụng các hợp chất cao phân tử trên cơ sở dầu, nhựa thiên nhiên trong lĩnh vực vật liệu polyme, cao su đã được nhiều tác giả quan tâm [120-130]. Tuy nhiên, việc sử dụng các hợp chất này, trong đó có
nhựa phenol-formaldehyt biến tính dầu vỏ hạt điều làm chất tương hợp cho hệ cao su blend chưa được nghiên cứu. Để có thể cải thiện tính năng cơ lý - kỹ thuật của các hệ blend nghiên cứu, chúng tôi đã sử dụng chất DLH (nhựa phenol-formaldehyt biến tính dầu vỏ hạt điều) và D01 (từ dầu trẩu) để làm tương hợp cho hệ blend NBR/CR cũng như hệ blend NBR/CR/PVC. Trên cơ sở sản phẩm DLH và D01 của Phòng Công nghệ Vật liệu Polyme, Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và từ kết quả nghiên cứu liên quan, chúng tôi đã chọn hàm lượng chất biến đổi cấu trúc DLH và D01 thêm vào các hệ blend là 1%. Sau đây là những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chất tương hợp lên tính chất và cấu trúc của vật liệu NBR/CR:
3.5.1.1. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý của vật liệu Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý của vật liệu cao su blend NBR/CR được trình bày trong bảng dưới đây:
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý của vật liệu blend NBR/CR
Mẫu vật liệu Độ bền kéo đứt (MPa)
Độ dãn dài khi đứt (%)
Độ mài mòn (cm3/1,61km)
Độ cứng (Shore A)
NBR/CR 21,53 556 0,874 72,0
NBR/CR/D01 23,83 580 0,827 68,5
NBR/CR/DLH 24,22 598 0,685 69,5
Nhận thấy rằng khi có thêm các chấ t biế n đổ i cấ u trú c làm tương hợp (chất tương hợp) hầ u hế t cá c tính chấ t cơ học của vật liệu đều được cải thiện đá ng kể . Tuy nhiên, với cùng hàm lượng các chất tương hợp thì các chất tương hợp khác nhau cho tính chất cơ họ c của vật liệu thu được cũng khác nhau . Khi thêm 1% chất D01 thì độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của vật liệu tăng lên, song độ cứng và độ mài mòn lại giảm. Tuy nhiên tính chất cơ lý của vật liệu thu được khi
sử dụng D01 không cao bằng vật liệu khi sử dụng DLH . Điề u nà y có thể được giải thích như sau: DLH là mộ t loạ i n hự a phenol -cacdanol-
formandehyt, vậ t liệ u nà y ngoà i việ c là m giả m sứ c căng bề mặ t phân pha của hai cấ u tử thà nh phầ n và tạo điều kiệ n cho chú ng dễ dà ng phân tá n và o nhau hơn, nó còn có khả năng tham gia phản ứng lưu hóa cao su [120, 130]. Chính vì vậy đã làm tăng mạnh các tính chất cơ họ c củ a vậ t liệ u . Như vậy, đối với hệ blend NBR/CR thì các chất tương hợp (đã sử dụng) đều có tác dụng tích cực đến tính chất của vật liệu, đặ c biệ t là DLH.
3.5.1.2. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới cấu trúc hình thái của vật liệu Cấu trúc hình thái của vật liệu cao su blend được nghiên cứu bằng kính hiển
vi điện tử quét (SEM). Trên các hình dưới đây là ảnh SEM bề mặt cắt của mẫu vậ t liệ u trên cơ sở NBR/CR/DLH.
Hình 3.16. Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu NBR/CR tỷ lệ 50/50
Hình 3.17. Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu NBR/CR/DLH tỷ lệ 50/50/1
Quan sát hình ảnh nhận được trên đây cho thấy ở mẫu blend NBR/CR tỷ lệ 50/50, các cấu tử cao su phân tán tốt vào nhau tuy vẫn còn hiện tượng phân pha (Hình 3.16). Điều đó chứng tỏ hai cao su này đã phần nào tương hợp với nhau ở tỷ lệ này. Ở mẫu blend NBR/CR tỷ lệ 50/50 có thêm 1% phụ gia biến đổi cấu trúc DLH, bề mặt cắt của vật liệu có cấu trúc đều đặn và chặt chẽ hơn hẳn và hầu như không thấy hiện tượng phân pha (Hình 3.17), có lẽ chính nhờ vậy mà
tính chất cơ họ c của vật liệu được cải thiện rõ rệt như trên đã nêu rõ .
3.5.1.3. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới độ bền môi trường của vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới độ bề n môi trường (thời tiết) và độ bền dầ u mỡ của vật liệu blend NBR/CR khi có thêm chất biến đổi cấu trúc, chúng tôi đã tiến hành xác định hệ số già hóa của vật liệu trong môi trường bức xạ, nhiệt, ẩm theo tiêu chuẩn ASTM D 4857-91 trên thiết bị thử nghiệm gia tốc UVCON của hãng ATLAS (Mỹ); trong môi trường không khí và trong dầ u biế n thế ở điều kiện thử nghiệm 70oC trong 96 giờ theo tiêu chuẩn TCVN 2229-77.
Kết quả nghiên cứu được trình bày như bảng dướ i đây:
Bảng 3.15. Hệ số già hóa trong môi trường bức xạ, nhiệt ẩm; trong không khí và trong dầ u biế n thế của vật liệu blend NBR/CR khi có chất biến đổi cấu trúc
Vật liệu
Hệ số già hóa sau
10 chu kỳ bức xạ, nhiệt, ẩm
Hệ số già hóa trong không
khí (ở 70oC, 96 giờ)
Hệ số già hóa trong dầ ubiến
thế (ở 70oC, 96 giờ)
NBR/CR (50/50)
0,92 0,90 0,91
NBR/CR/D01 (50/50/1)
0,92 0,89 0,89
NBR/CR/DLH (50/50/1)
0,94 0,91 0,91
Nhậ n thấ y rằ ng , khi có thêm chấ t biế n đổ i cấ u trú c (chất tương hợp) thì khả năng bền dầu cũ ng như môi trườ ng củ a vậ t liệ u có ảnh hưởng đôi chút. Khi
có thêm D01, hệ số già hó a củ a vậ t liệ u trong không khí cũ ng như trong dầ u có giảm nhẹ nhưng không đá ng kể do đặ c điể m cấ u tạ o củ a chấ t nà y . Trong khi đó DLH lạ i làm tăng đáng kể độ bền môi trường của vật liệu . Vấn đề này cũng có thể được giải thích là một mặt do DLH có khả năng tham gia phản ứng khâu mạch vớ i cao su, mặt khác, trong phân tử củ a nó chứa nhiê ̀u nhân thơm nên chất này có khả năng tá c dụ ng như mộ t tá c nhân ô ̉n định cho polyme. Chính vì vậy sự có mặt của DLH đã là m tăng độ bề n môi trườ ng và dầ u mỡ cho vậ t liệ u.