Cơ chế và tính chất cơ lý của vật liệu Elastomeric Alloy từ Polypropylen và bột cao su Việt Nam phế thải

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

The Elastomeric Alloy (EA) materials based on polypropylene (PP) and Vietnam waste Rubber Powder (RP) has been prepared in internal mixer of Haake in melting state with peroxide initiator. Dynamically stabilizing process at presence of radical donor and acceptor systems has leaded to form chemical bonds on the surface between two phases of surspending rubber powder and PP matrix and then to form intermediate phase surrounding Rubber Particles and making EA higher dense than that of materials by simple mixing RP and PP without networking. This paper deals with the influences of the content, sizes of Vietnam waste RP particles and the technological conditions on the mechanical - physical properties and morphology of EA.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cơ chế và tính chất cơ lý của vật liệu Elastomeric Alloy từ Polypropylen và bột cao su Việt Nam phế thải

T¹p chÝ Hãa häc, T. 41, sè 4, Tr. 92 - 96, 2003 CHÕ t¹o vµ kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu Elastomeric Alloy tõ Polypropylen vµ Bét cao su ViÖt nam phÕ th¶i §Õn Tßa so¹n 21-5-2003 TrÇn ThÞ Thanh V©n1, NguyÔn Quang2, Ng« Duy C êng3 1 Phßng Vi ph©n tÝch, ViÖn Kü thuËt nhiÖt ®íi - Trung t©m KHTN v/ CNQG 2 Ban Khoa gi¸o Trung 5¬ng 3 Khoa Hãa, Tr5êng §¹i häc Khoa häc tù nhiªn - §H QG H/ Néi Summry The Elastomeric Alloy (EA) materials based on polypropylene (PP) and Vietnam waste Rubber Powder (RP) has been prepared in internal mixer of Haake in melting state with peroxide initiator. Dynamically stabilizing process at presence of radical donor and acceptor systems has leaded to form chemical bonds on the surface between two phases of surspending rubber powder and PP matrix and then to form intermediate phase surrounding Rubber Particles and making EA higher dense than that of materials by simple mixing RP and PP without networking. This paper deals with the influences of the content, sizes of Vietnam waste RP particles and the technological conditions on the mechanical - physical properties and morphology of EA. I - Më ®Çu xo¾n v khãa c¬ häc gi÷a c¸c ph©n tö hay ®o¹n m¹ch cña PP v o bªn trong bÒ mÆt h¹t BCS. Trong qu¸ tr×nh trén hîp ë tr¹ng th¸i nãng T ¬ng t¸c vËt lý n y phô thuéc v o diÖn tÝch bÒ ch¶y, c¸c t ¬ng t¸c vËt lý v hãa häc x¶y ra ®ång mÆt riªng cña BCS. §Ó c¶i thiÖn tÝnh t ¬ng hîp thêi trªn bÒ mÆt ph©n chia pha t¹o ra sù g¾n kÕt pha nªn chän lo¹i nhùa nhiÖt dÎo cã nhiÖt ®é gi÷a bét cao su (BCS) v polypropylen (PP). nãng ch¶y v søc c¨ng bÒ mÆt gÇn víi CS v Chóng ® îc thùc hiÖn do sù ho¹t hãa bÒ mÆt theo PP ®¸p øng ® îc yªu cÇu n y. c¬ chÕ hãa häc v c¬ hãa häc cña c¶ hai pha t¹o - T ¬ng t¸c hãa häc (ph¶n øng ghÐp m¹ch th nh c¸c gèc polyme tù do dÉn ®Õn viÖc t¹o theo c¬ chÕ gèc): Ph¶n øng ghÐp m¹ch gi÷a th nh copolyme trªn bÒ mÆt ph©n chia pha. BCS v PP víi chÊt kh¬i m o peroxit ®S t¹o ra Ph ¬ng ph¸p trén hîp ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y víi gèc tù do ë vÞ trÝ C bËc ba trong c¶ PP lÉn bÒ sù cã mÆt cña hÖ cho-nhËn gèc v c¸c phô gia ®Æc mÆt BCS dÉn ®Õn viÖc t¹o th nh copolyme trªn biÖt dÉn ®Õn h×nh th nh ®ång thêi c¸c liªn kÕt hãa bÒ mÆt ph©n chia pha. häc v vËt lý n y ® îc gäi l sù æn ®Þnh ®éng. Trong pha trung gian ® îc t¹o th nh n y cã II - PhÇn thùc nghiÖm hai hiÖu øng x¶y ra ®ång thêi t¹o ra sù t ¬ng hîp pha v quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu EA: 1. Hãa chÊt - T ¬ng t¸c vËt lý (sù khuyÕch t¸n v o - Polypropylen izotactic homopolyme v PP nhau): T ¬ng t¸c n y x¶y ra do sù khuyÕch t¸n, Random copolyme do hSng Novolen - §øc s¶n 92 xuÊt. C¶ hai lo¹i PP n y ®Òu ® îc sö dông l m tiªu chuÈn DIN 53505. pha polyme liªn tôc trong vËt liÖu EA. - CÊu tróc h×nh th¸i häc pha ® îc quan s¸t - BCS Sao v ng phÕ th¶i cã ® êng kÝnh h¹t b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (JEOL5300). 0,4 v 0,6 mm ® îc chÕ t¹o b»ng ph ¬ng ph¸p C¸c mÉu ® îc ng©m trong nit¬ láng v bÎ gÉy, thñ c«ng theo nguyªn t¾c nghiÒn l¹nh. sau ®ã nhóng trong xylen s«i 30 gi©y, sÊy kh« råi phñ Ag b»ng ph ¬ng ph¸p bèc bay trong - Dicumylperoxit (DCP) cã h m l îng oxi ch©n kh«ng råi ® a v o khoang chôp víi c¸c ®é ho¹t hãa l 6% v thêi gian b¸n hñy ë 177oC l phãng ®¹i 2000 lÇn. 1 phót. 2. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu III - KÕt qu¶ v, th¶o luËn - Nghiªn cøu qu¸ tr×nh æn ®Þnh ®éng chÕ 1. ChÕ t¹o BCS Sao v ng t¹o vËt liÖu EA tõ PP v BCS ViÖt Nam víi chÊt Lèp Sao v ng cò ® îc bãc líp v¶i lãt ra, c¾t kh¬i m o DCP ® îc thùc hiÖn ë tr¹ng th¸i nãng lÊy phÇn cao su tiÕp r¸p xuèng mÆt ® êng sau ch¶y trªn m¸y trén kÝn Haake. Do cÊu t¹o cña cã cho v o m¸y c¸n c¸n máng ®Õn vì th nh thiÕt bÞ trén m cã thÓ t¹o ra lùc xÐ cÇn thiÕt ®Ó h¹t. C¸c h¹t n y ® îc ng©m trong nit¬ láng v kÕt hîp t ¬ng t¸c vËt lý v hãa häc x¶y ra ®ång nghiÒn nhá th nh bét sau ®ã r©y thu ® îc h¹t thêi ngay trong qu¸ tr×nh trén nãng ch¶y. BiÕn cã ® êng kÝnh 0,4 v 0,6 mm. ®æi ®é nhít cña khèi ph¶n øng ® îc quan s¸t tøc thêi b»ng ® êng phô thuéc momen xo¾n v o 2. ChÕ t¹o vËt liÖu EA thêi gian trén. NhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh l 170oC Khi trén hîp ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y PP, v tèc ®é quay cña trôc trén l 50 vßng/phót. KÕt BCS víi chÊt kh¬i m o DCP th× x¶y ra ph¶n thóc ph¶n øng s¶n phÈm ® îc Ðp tÊm v t¹o mÉu øng ghÐp m¹ch theo c¬ chÕ gèc trªn bÒ mÆt ®o c¬ lý. ph©n chia pha. - C¸c phÐp ®o kiÓm tra tÝnh chÊt c¬ lý ® îc Th«ng qua ph¶n øng ghÐp m¹ch trªn bÒ mÆt thùc hiÖn trªn m¸y Zwick Z2.5 víi tèc ®é kÐo ph©n chia pha h×nh th nh pha trung gian bao mÉu l 100 mm/phót, lùc kÑp mÉu l 1 N theo bäc quanh h¹t BCS cã thÓ m« t¶ nh h×nh 1. Pha PP liªn tôc BCS ph©n t¸n Pha trung gian H×nh 1: S¬ ®å cÊu tróc pha cña vËt liÖu EA 3. Nh÷ng kh¶o s¸t vÒ tÝnh chÊt c¬ lý cña EA v PP võa cã ®é bÒn kÐo ®øt gÇn víi PP v ®é giSn t ¬ng ®èi gÇn víi CS th× tû lÖ BCSSV/PP l H×nh 2 tr×nh b y ¶nh h ëng cña h m l îng 50/50 thÝch hîp nhÊt. Tïy môc ®Ých sö dông m BCS Sao v ng ®Õn ®é bÒn kÐo ®øt v ®é giSn ta cã thÓ lùa chän th nh phÇn ®¬n cho phï hîp. t ¬ng ®èi cña vËt liÖu EA ®S ® îc æn ®Þnh Tuy nhiªn h m l îng pha PP liªn tôc ph¶i ®ñ ®éng. Tõ h×nh 2 ta nhËn thÊy khi h m l îng nhiÒu ®Ó cã thÓ lÊp ®Çy c¸c khoang trèng trªn BCS t¨ng th× ®é bÒn kÐo ®øt cña vËt liÖu EA bÒ mÆt th« r¸p cña h¹t BCS, cã nh vËy míi gi¶m, nh ng ®ång thêi ®é giSn t ¬ng ®èi cña kh«ng t¹o nªn nh÷ng d¨m nøt tiÒm Èn bªn EA l¹i t¨ng. trong vËt liÖu EA l nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù §Ó thu ® îc vËt liÖu EA tõ BCS Sao v ng suy gi¶m ®é bÒn cña EA theo thêi gian. 93 §é giSn kÐo ®øt (%) §é bÒn kÐo ®øt (MPa) §é giSn kÐo ®øt (%) H×nh 2: ¶nh h ëng cña h m l îng BCS Sao v ng ®Õn tÝnh ch©t c¬ lý cña vËt liªu EA H×nh 3 tr×nh b y ¶nh h ëng cña kÝch th íc pha. Khi diÖn tÝch bÒ mÆt h¹t BCS c ng lín th× h¹t BCS ®Õn tÝnh chÊt cña vËt liÖu EA. KÝch ranh giíi tiÕp xóc gi÷a hai pha c ng réng v× vËy th íc h¹t BCS c ng nhá th× ®é bÒn c¬ lý cña vËt mËt ®é kh©u l íi gi÷a hai pha sÏ t¨ng lªn. KÕt liÖu EA c ng cao. TÝnh chÊt c¬ lý cña EA l qu¶ l tÝnh chÊt c¬ lý cña s¶n phÈm ® îc c¶i mét h m cña diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a hai thiÖn. H×nh 3: KÝch th íc h¹t BCS Sao v ng ¶nh h ëng ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña EA H×nh 4 biÓu diÔn ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é nhiÖt ®é 170oC th× ®é bÒn kÐo ®øt cña EA l cao trén ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu EA. ë nhÊt. NÕu tiÕp tôc t¨ng nhiÖt ®é th× ®é bÒn cña EA 94 gi¶m, ®iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch l thêi gian b¸n liÖu EA. Khi tèc ®é quay t¨ng th× ®é ph©n t¸n cña hñy cña DCP ë 177oC l 1 phót phï hîp víi BCS v o pha PP liªn tôc sÏ nhanh v ®Òu h¬n, nhiÖt ®é v thêi gian trén. Khi nhiÖt ®é t¨ng ®ång thêi x¸c suÊt x¶y ra t ¬ng t¸c vËt lý còng th× thêi gian b¸n hñy cña DCP còng gi¶m theo t¨ng lªn dÉn ®Õn sù t¨ng ®é bÒn c¬ lý cña EA. v ph¶n øng kh©u m¹ch sÏ x¶y ra qu¸ nhanh Nh ng tèc ®é quay t¨ng ®Õn mét giíi h¹n n o ®ã so víi thêi gian cÇn ®Ó pha BCS ph©n t¸n ®Òu th× ®é bÒn kÐo ®øt kh«ng nh÷ng kh«ng t¨ng m l¹i v o pha PP liªn tôc. gi¶m m¹nh do sù ng¾t m¹ch c¬ häc l m gi¶m khèi H×nh 5 tr×nh b y ¶nh h ëng cña tèc ®é l îng ph©n tö cña PP nh ng kh«ng ®ñ ®Ó l m thay quay cña trôc trén ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña vËt ®æi kÝch th íc cña h¹t BCS. H×nh 4: TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu EA phô thuéc v o nhiÖt ®é trén §é giSn kÐo ®øt §é giSn kÐo ®øt (%) H×nh 5: Tèc ®é quay cña trôc trén ¶nh h ëng ®Õn tÝnh chÊt c¬ lý cña EA 95 H×nh 6: BÒ mÆt h¹t BCS ban ®Çu H×nh 7: BÒ mÆt gSy cña EA sau xö lý b»ng xylen ë nhiÖt ®é s«i C¸c h×nh 6 v 7 l kÕt qu¶ chôp kÝnh hiÓn vi 2. Raymond B. Seymour. Polymers for ®iÖn tö quÐt h¹t BCS ban ®Çu v bÒ mÆt gSyy Engineering Applications. Vol. 198, P... cña EA sau khi ®S sö lý bÒ mÆt trong xylen s«i (1987). 30 gi©y l m tan pha PP liªn tôc. Ta quan s¸t 3. G. Holden, N. R. Legge, R. Quirk, H. E. thÊy h¹t BCS ® îc bao bäc kÝn bëi líp PP ®S Schroeder. Thermoplastic Elastomers, 2nd tham gia ghÐp m¹ch víi BCS th× ch a bÞ tan. Edition, Vol. 620, P.... (1996). 4. G. Mennig, H. Michael, H. Schol. B¸o c¸o IV - KÕt luËn Héi nghÞ Technomer 97, Chemnitz (1997). §èi víi vËt liÖu EA, ® îc chÕ t¹o tõ BCS 5. G. Mennig, H. Michael, H. Schol. B¸o c¸o Sao v ng v PP b»ng ph ¬ng ph¸p trén hîp ë Héi nghÞ Technomer 99, Chemnitz (1997). tr¹ng th¸i nãng ch¶y víi chÊt kh¬i m o DCP, ta 6. G. Mennig, H. Michael , N. Quang. B¸o c¸o cã mét sè kÕt luËn sau: Héi nghÞ Technomer 2001, Chemnitz 1. H m l îng BCS cã ¶nh h ëng m¹nh ®Õn (2001). tÝnh chÊt c¬ lý cña EA. Khi h m l îng BCS 7. G. Mennig, H. Michael, N. Quang, T. T. T. c ng cao th× ®é bÒn kÐo ®øt c ng gi¶m v ®ång V©n, N. D. C êng. B¸o c¸o Héi nghÞ thêi ®é giSn t ¬ng ®èi c ng t¨ng. IWOM1999, H Néi (1999). 2 KÝch th íc h¹t BCS c ng nhá th× tÝnh chÊt 8. G. Mennig, H. Michael, N. Quang, v c¸c c¬ lý cña EA c ng cao. DiÖn tÝch bÒ mÆt ph©n céng sù. T¹p chÝ Khoa häc v C«ng nghÖ, T. chia pha c ng lín th× mËt ®é kh©u l íi gi÷a PP v 38, sè 3, Tr. 63 - 69 (2000). BCS t¨ng v l m t¨ng tÝnh n¨ng c¬ lý cña EA. 9. T. T. T. V©n, N. Quang, N. D. C êng. TuyÓn 3. §iÒu kiÖn tèi u ®Ó chÕ t¹o ra vËt liÖu EA tËp c¸c c«ng tr×nh khoa häc nh©n dÞp 45 cã ®é bÒn c¬ lý cao nhÊt l nhiÖt ®é 170oC, tèc n¨m th nh lËp Khoa Hãa häc (2001). ®é quay cña trôc trén l 90 vßng/phót. 10. T. Yamazaki, T. Seguchi. Polymer Science, Vol. 3383 - 3389, P.... (2000). T,i liÖu tham kh¶o 11 H. Schol, P. Poetschke, H. Michael, G. 1. L.A. Utrracki. Polymer Alloy and Blend, Mennig. Elastomers and Plastics. Vol. 584 Vol. 356, P. ..... (1990). - 589 (2002). 96