- 30FA5S: tro bay biến tính bằng 5% Si69 với hàm lượng 30 pkl
Kết quả trên cho thấy, khi tăng nồng độ của hợp chất silan từ 1% lên 5% thì thời gian lưu hóa 90% (TC90) của vật liệu tăng dần. Sự gia tăng thời gian lưu hóa, một mặt là do Si69 có nhóm trietoxysilylpropyl cuối mạch, những nhóm này cồng kềnh có thể dẫn đến hiệu ứng án ngữ không gian làm giảm khả khâu mạch giữa cao su và lưu huỳnh. Mặt khác, Si69 trên bề mặt tro bay có thể tham gia phản ứng lưu hóa với nền cao su hình thành liên kết FA-Si69-CS (cao su).
Giá trị momen xoắn cực tiểu của mẫu CSTN/SBR/FA là bé nhất, điều này chứng tỏ mẫu blend chứa tro bay không biến tính có độ dẻo ban đầu là tốt nhất và cũng cho thấy tro bay biến tính ít nhiều đã tương tác với các phân tử cao su trong quá trình cán trộn. Ở nồng độ dung dịch silan 3%, giá trị Mmin và Mmax của vật liệu đạt giá trị cao nhất. Điều này cho thấy ở nồng độ này, Si69 có khả năng tương tác tốt với các pha CSTN và SBR trong vật liệu.
Vì vậy căn cứ vào tính chất cơ học và tính lưu biến, đã chọn nồng độ dung dịch silan Si69 là 3% cho quá trình biến tính bề mặt tro bay để tiếp tục các nghiên cứu tiếp theo.
3.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính tới tính chất của blend CSTN/SBR CSTN/SBR
3.4.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính tới tính chất cơ học của blend CSTN/SBR
Đã khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính bằng Si69 với nồng độ 3% tới tính chất cơ học của vật liệu blend CSTN/SBR để xác định hàm lượng tro bay tối ưu có thể sử dụng được. Các hàm lượng tro bay 10, 20, 30, 40, 50 và 60 pkl đã được khảo sát thông qua đánh giá tính chất cơ học của vật liệu.
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính tới tính chất cơ học của blend CSTN/SBR
Tính chất Hàm lượng FA3S (pkl) Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ cứng (Shore A) Độ mài mòn (cm3/1,61km) 10 12,68 737,2 44,3 0,89 20 13,15 704,7 45,8 0,89 30 15,86 698,9 47,2 0,91 40 13,43 674,2 47,8 0,96 50 12,84 651,8 48,3 1,07 60 11,20 644,1 48,8 1,12
Từ các kết quả trên bảng 3.18 cho thấy, khi hàm lượng tro bay biến tính bằng 3% Si69 (FA3S) tăng từ 10 đến 30 pkl, độ bền kéo đứt của cao su blend tăng và giảm dần nếu hàm lượng FA3S lớn hơn 30 pkl. Có thể thấy ở hàm lượng 30 pkl tro bay biến tính là hàm lượng tối ưu nên khả năng tương tác giữa chất độn và chất nền cao su là tốt nhất, dẫn đến độ bền kéo đứt của vật liệu đạt cực đại. Độ dãn dài khi đứt của cao su blend giảm khi hàm lượng FA3S tăng. Trong khi đó, độ mài mòn tăng khi hàm lượng tro bay tăng. Tuy nhiên, sự tăng hoặc giảm tính chất ở giai đoạn đầu (đến 30pkl FA3S) còn chậm và sau đó thì nhanh hơn. Điều này có thể giải thích, đối với vật liệu cao su nói chung và cao su blend nói riêng thì khi tăng hàm lượng chất độn thông thường thì độ cứng, độ mài mòn của vật liệu tăng trừ các chất độn gia cường. Song ở dưới hàm lượng tối ưu thì sự thay đổi theo hướng tiêu cực thường là chậm. Riêng độ cứng của vật liệu tăng dần đều do đặc điểm của chất độn vô cơ thường là cứng hơn cao su nền.
3.4.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay biến tính tới quá trình lưu hóa blend CSTN/SBR
Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến quá trình lưu hóa với các mẫu được ký hiệu như sau: CSTN/SBR/10FA3S, CSTN/SBR/30FA3S và CSTN/SBR/60FA3S có hàm lượng tro bay biến tính bằng Si69 lần lượt là 10, 30 và 60 pkl. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trên các hình 3.39, 3.41 và
3.42 và bảng 3.19.
Bảng 3.19: Khả năng lưu hóa của blend CSTN/SBR/FA3S với hàm lượng tro bay khác nhau
Ký hiệu mẫu Hàm lượng tro bay (pkl) Mmin (kgf.cm) Mmax (kgf.cm) TC90 (phút-giây) CSTN/SBR10FA3S 10 2,82 8,26 17-46 CSTN/SBR/30FA3S 30 3,93 10,12 18-46 CSTN/SBR/60FA3S 60 3,53 11,81 14-29
Hình 3.42: Giản đồ lưu hóa của mẫu CSTN/SBR/10FA3S
Hình 3.43: Giản đồ lưu hóa của mẫu CSTN/SBR/60FA3S
Trong đó:
- 10FA3S: tro bay biến tính bằng 3% Si69 với hàm lượng 10 pkl - 30FA3S: tro bay biến tính bằng 3% Si69 với hàm lượng 30 pkl