Để giải quyết vấn đề cú được một vật liệu vừa cú đầy đủ tớnh chất cơ lý của nhựa tổng hợp sử dụng cho vật liệu ma sỏt đồng thời cú tớnh mềm dẻo, cú khả năng phục hồi cao thỡ việc sử dụng cao su để biến tớnh nhựa đặc biệt là cỏc loại nhựa phenol fomandehyt đem lại hiệu quả cao. Cao su dựng để biến tớnh là cao su Butadienitil và cao su Clopreu.
Nguyờn tắc để biến tớnh nhựa bằng cao su là trộn hỗn hợp nhựa với cao su sau đú cho đúng rắn. Trong quỏ trỡnh đúng rắn cao su phản ứng với nhựa và cựng tham gia vào quỏ trỡnh khõu mạch. Cũng cú thể nhựa tham gia vào quỏ trỡnh lưu hoỏ cao su và được coi như một mắt xớch trong mạng lưới. Tuy vậy tổ hợp nhựa - cao su được coi như một hệ thống hai pha riờng biệt. Cao su cú thể liờn kết với nhựa bởi liờn kết hoỏ học (nếu phản ứng hoỏ học giữa cao su và nhựa xảy ra) hoặc đơn thuần là liờn kết vật lý tức là chỉ cú sự trộn hợp thụng thường.
- Cao su sau khi lưu hoỏ thường cú độ chịu mài mũn lớn, hệ số ma sỏt cao, khả năng biến dạng, phục hồi cao.
- Nhựa là một hợp chất sau khi đúng rắn cú độ cứng cao, giũn, độ mài mũn lớn và hệ số ma sỏt nhỏ hơn cao su từ 5-6 lần. Sản phẩm biến tớnh thu được ngoài những tớnh chất cơ bản của nhựa nền cú thờm những tớnh chất quớ giỏ khỏc, nổi bật nhất là khả năng chịu va đập tăng lờn, độ cứng của sản phẩm giảm xuống rừ rệt.
Dựa trờn cỏc đề tài nghiờn cứu khoa học cú thể khỏi quỏt, giải thớch khả năng tăng cường độ bền va đập của tổ hợp cú cao su như sau: Dưới tỏc động của ngoại lực vật liệu bắt đầu bị biến dạng điểm bị phỏ hỏng là những chỗ cú liờn kết yếu nhất. Nếu vật liệu chỉ cú nhựa và chất độn hoặc trong cỏc liờn kết của cỏc phần tử nhựa. Khi cú mặt cao su trong tổ hợp thỡ dưới tỏc dụng của ngoại lực chất dớnh kết là nhựa với chức năng là chất chuyển ứng suất tập trung sẽ ngay lập tức chuyển lực tỏc động này cho cỏc hạt cao su. Do cao su là một thành phần cú khả năng phục hồi, hấp thụ và phõn tỏn năng lượng lớn nờn năng lượng của ngoại lực sẽ bị tiờu tốn nhiều hơn so với trường hợp khụng cú cao su để kộo đứt phõn tử cao su đú hoặc để phỏ huỷ liờn kết giữa cao su và nhựa. Đặc biệt khi nghiờn cứu biến tớnh nhựa fenol formandeluyt bằng cao su cho thấy: khi lượng nhựa fenol formandehyt trong tổ hợp càng lớn thỡ độ liờn kết núi chung càng cao nhưng sản phẩm trở nờn giũn hơn. Khi hàm lượng cao su tăng dẫn đến độ cứng của sản phẩm giảm xuống.
Theo đề tài nghiờn cứu của tiến sĩ Nguyễn Thanh Liờn thỡ vật liệu cao su được sử dụng đưa vào tổ hợp đú là cao su Butadienitil.
Loại cao su này sau khi được lưu hoỏ cú khả năng chịu được tỏc động của mụi trường dầu mỡ và cỏc dung mụi hữu cơ. Khối lượng riờng của cao su này biến đổi từ 0,95-1,02g/cm3 tuỳ theo hàm lượng của nhúm nitril. Ngoài ra cao
su này cú khả năng dẫn nhiệt cao, độ mài mũn thấp khả năng trộn hợp tốt với cỏc polyme phõn cực (đặc biệt nhựa fenol formandeluyt là loại nhựa cú độ phõn cực cao, khả năng trộn hợp tốt). Cho ta được một tổ hợp vật liệu cú nhiều ưu điểm như chịu nhiệt cao, độ bền dớnh kết tốt, chống xẻ rónh lớn, phõn giải đều điện tớch tớch tụ khi cú ma sỏt.
Trong quỏ trỡnh chế tạo vật liệu ma sỏt, chất dớnh kết là nhựa fenol formandeluyt được thay một phần bằng cao su theo tỷ lệ 21:6. Tớnh theo trọng lượng (tài liệu tham khảo), nhiệt độ gia cụng là 140-150 và 1600C với thời gian ép là 10-20-30 phỳt ỏp lực là 50kg/cm2. Điều kiện gia cụng ảnh hưởng đến tớnh chất cơ lý của vật liệu ma sỏt được trỡnh bày ở bảng sau:
Bảng 6.
Tớnh chất cơ lý
Nhiệt độ 0C
140 150 160
Thời gian: Phút Thời gian: Phút Thời gian: Phút
10 20 30 10 20 30 10 20 30
Vật liệu chứa cao su Butadiennitril Độ mài mũn (g/1000 vũng) 0,167 0 ,142 0 ,094 0 ,029 0 ,088 0 ,182 0,11 0, 209 0 ,285
Hệ số ma sỏt 0 ,425 0 ,461 0 ,495 0 ,560 0 ,513 0 ,49 0,48 0, 461 0 ,32 Qua bảng 6 chúng ta thấy với tổ hợp chứa cao su Butadienitil điều kiện gia
cụng tốt nhất là ở nhiệt độ 1500C với khoảng thời gian là 10 phút.
- Ở nhiệt độ 1500 C độ mài mũn và hệ số ma sỏt kộm. Nếu tăng nhiệt độ hoặc thời gian gia cụng hệ số ma sỏt giảm nhưng độ mài mũn tăng lờn nhiều. - Vấn đề hàm lượng cao su cú trong tổ hợp vật liệu ma sỏt cần được quan tõm. Theo một số cụng trỡnh nghiờn cứu và đúng gúp ý kiến của cỏc chuyờn gia thỡ hàm lượng cao su đó đưa vào tổ hợp vật liệu là 15% (tớnh theo trọng lượng).
Ta cú bảng đỏnh giỏ sau: Khi hàm lượng cao su thay đổi từ 3%-15%.