Nghiên cứu chế tạo Blend Cao su clopren/epoxy chịu mài mòn

T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (2), Tr. 223 - 227, 2006<br /> <br /> <br /> Nghiªn cøu chÕ t¹o Blend Cao su clopren/epoxy<br /> chÞu mµi mßn<br /> §Õn Tßa so¹n 3-8-2005<br /> Ho ng nam, H thu h êng<br /> Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polyme, Tr.êng §¹i häc B¸ch khoa H3 Néi<br /> <br /> <br /> SUmmary<br /> Presently, in mineral industry of Vietnam 2 types of spiral separators are employed: (i) 1200<br /> mm-diameter type made of unplastized PVC (type A) and (ii) 600 mm-diameter type made of<br /> polymer composite (PC) and surface layer is chloroprene rubber (type B). In practice it has<br /> proven that type B has conductivity considerably higher than type A and easy movement resulting<br /> from smaller size. However, in order to manufacture the type B two following issues must be<br /> tackled simultanenously: (1) Produce rubber better anti-abrasion than unplastized PVC and (2)<br /> This rubber has excellent adhesion to substrate on the basis of glassfibre-reinforced unsaturated<br /> polyesters. For tackling those issues, research has been done to produce a blend on the basis of<br /> chloroprene rubber (CR) vulcanised by a compound of amine (VS1) and epoxy resin (EP). Self-<br /> vulcanisability of blend CR/(EP+VS1), the effect of vulcanisation time on tensile strength and tear<br /> strength of blend, adhesion to PC substrate, abrasion and ozone resistance were investigated.<br /> With the composition of CR/(EP+VS1)= 50/50 wt%, the blend achieved tensile strength of 8.54<br /> MPa, tear strength of 18.05 N/mm, shear strength of 7.9 KG/cm and good ozone resistance. When<br /> blend was sustained at 40oC for 2 hours, the resulting blend obtained the lowest value of<br /> abrasion: 0.072 g in comparison with 0.096 g of unplastized PVC (33% increase).<br /> <br /> <br /> I - Më ®Çu II - thùc nghiÖm<br /> <br /> HiÖn nay, trong c«ng nghiÖp tuyÓn kho¸ng 1. Nguyªn liÖu v hãa chÊt<br /> cña n íc ta sö dông hai lo¹i vÝt tuyÓn: lo¹i chÕ<br /> t¹o tõ nhùa PVC cøng cã ® êng kÝnh 1200 mm - Cao su clopren (CSCP) cña hLng Bayer<br /> v0 lo¹i chÕ t¹o tõ nhùa polyeste kh«ng no gia (§øc).<br /> c êng b»ng sîi thuû tinh cã phñ mét líp phñ - Epoxy (EP): EP ® îc sö dông l0 lo¹i epoxy<br /> cao su chÞu m0i mßn do óc l¾p ®Æt tr íc ®©y ®Ó DER 331 víi h0m l îng nhãm epoxy 22% do<br /> tuyÓn quÆng titan ë H0 TÜnh. Lo¹i vÝt cña óc cã hLng Dow Chemicals (Mü) s¶n xuÊt.<br /> kÝch th íc gän, ® êng kÝnh 600 mm, hiÖu qu¶ - Amin cã kÝ hiÖu VS1.<br /> tuyÓn cao nh ng vÊn ®Ò khã nhÊt ë ®©y l0 chÕ 2. Ph ¬ng ph¸p chuÈn bÞ mÉu<br /> t¹o líp cao su chÞu m0i mßn v0 c«ng nghÖ gia<br /> c«ng líp phñ ®ã lªn bÒ mÆt phøc t¹p cña vÝt MÉu blend ® îc chÕ t¹o tõ c¸c th0nh phÇn:<br /> tuyÓn. cao su clopren, nhùa epoxy, hîp chÊt amin cã kÝ<br /> §Ó gi¶i quyÕt hai vÊn ®Ò nªu trªn, hÖ vËt liÖu hiÖu VS1.<br /> blend cao su clopren-epoxy ®L ® îc lùa chän Hçn hîp CSCP v0 VS1 ® îc trén hîp trªn<br /> cho c«ng tr×nh nghiªn cøu n0y. m¸y c¸n 2 trôc SLIMC cã ® êng kÝnh 160 mm<br /> <br /> 223<br /> cña Trung Quèc sau ®ã ® îc c¾t nhá v0 ng©m - §é bÒn ozon ® îc x¸c ®Þnh trªn m¸y 700 -<br /> trong dung m«i xylen kho¶ng 1 ng0y v0 khuÊy 10 LTA cña Mü, mÉu ®o ë 3 tr¹ng th¸i: tr¹ng<br /> cho ®Õn khi hçn hîp tan ho0n to0n. Cho EP láng th¸i kh«ng kÐo dLn, kÐo dLn 20% v0 kÐo dLn<br /> v0 hçn hîp v0o khuÊy ®Òu ®Ó t¹o th0nh dung 40%. §iÒu kiÖn tiÕn h0nh thö mÉu: nång ®é<br /> dÞch ®ång nhÊt. ozon 0,05 ppm, nhiÖt ®é 55oC, thêi gian thö mÉu<br /> 3. C¸c ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña 24 giê.<br /> vËt liÖu - H0m l îng phÇn gel: ® îc x¸c ®Þnh theo<br /> - §é bÒn kÐo ®øt, ®é bÒn kÐo bãc ® îc x¸c ph ¬ng ph¸p trÝch ly trong m¸y Soxhlet b»ng<br /> ®Þnh theo tiªu chuÈn ISO 37-94, thùc hiÖn trªn xylen trong 4 giê.<br /> m¸y HOCHSTKRAFT 250 (§øc) víi tèc ®é kÐo<br /> 150 mm/phót. III - KÕt qu¶ v th¶o luËn<br /> - §é bÒn xÐ ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn<br /> ISO 34-1, thùc hiÖn trªn m¸y LLOYD-LR 0,5 1. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng tù l u cña blend<br /> KN cña Anh víi tèc ®é xÐ mÉu 100 mm/phót. CSCP/(EP+VS1)<br /> - §é m0i mßn ® îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn §L tiÕn h0nh x¸c ®Þnh h0m l îng phÇn gel<br /> DIN 35588 trªn m¸y CY-6347 cña §0i Loan víi cña c¸c mÉu blend víi tû lÖ CSCP/(EP+VS1) =<br /> tèc ®é m0i 100 vßng/phót, sè vßng quay l0 1000 45/55, 50/50, 55/45, 60/40 (PTL) theo thêi gian.<br /> víi t¶i träng 1000 gr. KÕt qu¶ nhËn ® îc tr×nh b0y trªn h×nh 1.<br /> 85<br /> H0m l îng phÇn gel, %<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 80<br /> <br /> 75<br /> <br /> 70<br /> 45/55<br /> 65<br /> 50/50<br /> 60<br /> 55/45<br /> 55<br /> 60/40<br /> 50<br /> 0 2 4 6 8 10 12 14 16<br /> <br /> Thêi gian, ng0y<br /> H×nh 1: ¶nh h ëng cña thêi gian ®Õn h0m l îng phÇn gel cña blend CSCP/(EP+VS1)<br /> ë c¸c tû lÖ kh¸c nhau<br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ tr×nh b0y ë h×nh 1 cho thÊy, kh¶ gian l u hãa ®Õn ®é bÒn xÐ v0 ®é bÒn kÐo cña<br /> n¨ng tù l u cña blend CSCP/(EP+VS1) kh¸ cao. blend CSCP/(EP+VS1) ë c¸c tû lÖ kh¸c nhau.<br /> Khi blend tù l u ® îc 10 ng0y h0m l îng phÇn KÕt qu¶ nhËn ® îc tr×nh b0y ë b¶ng 1 v0 b¶ng 2.<br /> gel t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ (®¹t 80%), nh vËy sau<br /> 10 ng0y blend ®L l u hãa ®¹t yªu cÇu ® a v0o sö KÕt qu¶ tr×nh b0y ë b¶ng 1 v0 2 nhËn thÊy<br /> dông. ®é bÒn xÐ v0 ®é bÒn kÐo ®Òu t¨ng theo thêi gian<br /> l u hãa nh ng sau 10 ng0y th× c¸c ®é bÒn n0y<br /> 2. Nghiªn cøu ¶nh h ëng cña thêi gian l u<br /> t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ. ë c¸c tû lÖ<br /> hãa ®Õn mét sè tÝnh chÊt c¬ lý cña blend<br /> CSCP/(EP+VS1) = 55/45 v0 50/50 (PTL), sau 12<br /> CSCP/(EP+VS1) ng0y tù l u ®é bÒn xÐ ®¹t 18,05 N/mm, ®é bÒn<br /> §L tiÕn h0nh nghiªn cøu ¶nh h ëng cña thêi kÐo ®¹t 8,5 MPa.<br /> 224<br />  B¶ng 1: ¶nh h ëng cña thêi gian l u hãa ®Õn ®é bÒn xÐ cña blend<br /> §é bÒn xÐ , N/mm<br /> Thêi gian, ng0y Blend CSCP/(EP+VS1), PTL<br /> 45/55 50/50 55/45 60/40<br /> 2 4,2 4,78 4,78 5,32<br /> 4 8,6 11,28 11,28 11,79<br /> 8 9,5 14,03 14,03 13,93<br /> 10 12,76 16,85 16,85 14,95<br /> 12 14,24 18,05 18,05 16,25<br /> <br /> B¶ng 2: ¶nh h ëng cña thêi gian l u hãa ®Õn ®é bÒn kÐo cña blend<br /> §é bÒn kÐo, MPa<br /> Thêi gian, ng0y Blend CSCP/(EP+VS1), PTL<br /> 45/55 50/50 55/45 60/40<br /> 2 1,93 3,23 2,57 2,45<br /> 4 2,46 5,19 4,5 4,35<br /> 8 3,58 7,06 6,93 5,98<br /> 10 5,72 8,04 7,24 7,75<br /> 12 6,08 8,54 8,46 8,2<br /> <br /> 3. Nghiªn cøu kh¶ n¨ng b¸m dÝnh v ®é m i Tõ kÕt qu¶ tr×nh b0y ë b¶ng 3 nhËn thÊy<br /> mßn cña blend CSCP/(EP+VS1) lªn nÒn blend CSCP/ (EP+VS1) cã kh¶ n¨ng b¸m dÝnh<br /> compozit trªn c¬ së PEKN gia c êng b»ng lªn nÒn compozit tèt v0 kh¶ n¨ng chÞu m0i mßn<br /> sîi thuû tinh cao ®Æc biÖt l0 ë tû lÖ CSCP/ (EP+VS1) = 50/50<br /> (PTL).<br /> MÉu blend ë d¹ng dung dÞch ® îc phun lªn<br /> bÒ mÆt khu«n ®L ® îc l0m s¹ch v0 chèng dÝnh. 4. Nghiªn cøu ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é v tû lÖ<br /> §Ó hçn hîp tù l u trong 10 giê ë nhiÖt ®é CSCP/(EP+VS1) ®Õn ®é m i mßn v kh¶<br /> th êng (20 - 25oC) v0 ®ång thêi cho bay h¬i hÕt n¨ng b¸m dÝnh lªn nÒn compozit cña blend<br /> dung m«i, sau ®ã phñ compozit. Sau 10 giê tiÕn CSCP/(EP+VS1)<br /> h0nh bãc mÉu khái bÒ mÆt khu«n. §Ó rót ng¾n thêi gian gia c«ng ®L tiÕn h0nh<br /> TiÕp tôc ®Ó cho s¶n phÈm tù l u trong 10 sÊy mÉu ë mét sè nhiÖt ®é kh¸c nhau trong 2<br /> ng0y v0 tiÕn h0nh chuÈn bÞ mÉu ®o ®é m0i mßn giê v0 kh¶o s¸t ®é m0i mßn, kh¶ n¨ng b¸m dÝnh<br /> v0 ®é bÒn kÐo bãc. KÕt qu¶ thu ® îc tr×nh b0y ë lªn nÒn compozit cña blend. KÕt qu¶ thu ® îc<br /> b¶ng 3. tr×nh b0y ë b¶ng 4.<br /> <br /> B¶ng 3: §é m0i mßn v0 ®é bÒn kÐo bãc cña blend<br /> CSCP/(EP+VS1), PTL 45/55 50/50 55/45 60/40<br /> §é m0i mßn, gr 0,101 0,09 0,102 0,109<br /> §é bÒn kÐo bãc , KG/cm 6* 7,9* 7,85* 7,82*<br /> *Lùc kÐo bãc thu ® îc l0 lùc tr íc khi mÉu r¸ch.<br /> <br /> 225<br />  B¶ng 4: ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é ®Õn ®é m0i mßn v0 ®é bÒn kÐo bãc cña blend<br /> <br /> NhiÖt Tû lÖ CSCP/ (EP+VS1), PTL<br /> TÝnh chÊt c¬ lý<br /> ®é, oC 45/55 50/50 55/45 60/40<br /> §é m0i mßn, gr 0,102 0,096 0,109 0,104<br /> 35<br /> §é bÒn kÐo bãc, KG/cm 6,120 8,180 8,090 8,270<br /> §é m0i mßn, gr 0,085 0,072 0,091 0,092<br /> 40<br /> §é bÒn kÐo bãc, KG/cm 6,050 8,250 8,150 8,320<br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ thu ® îc ë b¶ng trªn nhËn thÊy Tõ kÕt qu¶ tr×nh b0y ë h×nh 2 nhËn thÊy ®é<br /> khi sÊy mÉu ë 40oC trong 2 giê kh¶ n¨ng b¸m bÒn m0i mßn cña blend CSCP/(EP+VS1)=50/50<br /> dÝnh lªn nÒn compozit v0 ®é bÒn m0i mßn cña (PTL) cao nhÊt (gÊp 1,33 lÇn so víi nhùa PVC,<br /> c¸c mÉu blend tèt nhÊt. Tõ kÕt qu¶ b¶ng 4 cßn gÊp 1,47 lÇn so víi CSCP l u hãa b»ng ZnO v0<br /> nhËn thÊy ë tû lÖ CSCP/(EP+VS1) = 50/50 gÊp 1,35 lÇn so víi CSCP l u hãa b»ng VS1).<br /> (PTL) kh¶ n¨ng chÞu m0i mßn cña blend tèt<br /> 6. §é bÒn ozon cña blend CSCP/(EP+VS1)<br /> nhÊt. Nh vËy cã lùa chän nh sau, tû lÖ<br /> CSCP/(EP+VS1) = 50/50 (PTL), víi thêi gian §L tiÕn h0nh nghiªn cøu ®é bÒn ozon cña<br /> sÊy mÉu 2 giê, ë nhiÖt ®é 40oC. blend CSCP/(EP+VS1) = 50/50 khi ®o mÉu ë 3<br /> tr¹ng th¸i: tr¹ng th¸i kh«ng kÐo dLn, kÐo dLn<br /> 5. So s¸nh kh¶ n¨ng chÞu m i mßn cña blend<br /> 20% v0 kÐo dLn 40%. §iÒu kiÖn tiÕn h0nh thö<br /> CSCP/(EP+VS1) víi mét sè vËt liÖu<br /> mÉu nh ®L tr×nh b0y trong phÇn 2.3. KÕt qu¶<br /> §L tiÕn h0nh kh¶o s¸t ®é m0i mßn cña blend thu ® îc nh sau: tÊt c¶ c¸c mÉu ë c¶ 3 tr¹ng<br /> CSCP/(EP+VS1) v0 mét sè vËt liÖu. KÕt qu¶ th¸i ®Òu kh«ng xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt. Nh vËy<br /> nhËn ® îc tr×nh b0y ë h×nh 2. blend n0y cã ®é bÒn ozon rÊt cao.<br /> <br /> 0.12<br /> 0.106<br /> 0.096 0.097<br /> 0.1<br /> §é m0i mßn, gr<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.08 0.072<br /> <br /> 0.06<br /> <br /> 0.04<br /> <br /> 0.02<br /> <br /> 0<br /> A B C D<br /> H×nh 2 : §é m0i mßn cña mét sè vËt liÖu<br /> <br /> A: Blend CSCP/(EP+VS1) = 50/50 (PTL); B: PVC<br /> C: CSCP l u hãa b»ng ZnO; D: CSCP l u hãa b»ng VS1<br /> <br /> IV - KÕt luËn 2. §L nghiªn cøu v0 chÕ t¹o ra blend<br /> CSCP/(EP+VS1) = 50/50 (PTL), víi ®é bÒn xÐ<br /> 1. §L nghiªn cøu v0 t×m ra kh¶ n¨ng tù l u ®¹t 18,26 N/mm, ®é bÒn kÐo ®øt ®¹t 8,54 MPa,<br /> cña blend CSCP/(EP+VS1) = 50/50 (PTL), sau cã kh¶ n¨ng chÞu m0i mßn tèt h¬n PVC 1,33 lÇn<br /> 14 ng0y h0m l îng phÇn gel ®¹t 82,79%. v0 ®Æc biÖt kh¶ n¨ng chÞu ozon rÊt tèt. Lo¹i<br /> <br /> 226<br /> blend n0y ho0n to0n ®¸p øng yªu cÇu ®èi víi líp 4. Ph¹m H÷u Lý. TÝnh trén hîp v0 t ¬ng hîp:<br /> phñ chÞu m0i mßn cña vÝt tuyÓn quÆng. Nh÷ng vÊn ®Ò nghiªn cøu quan träng nhÊt<br /> 3. §L t×m ra c«ng nghÖ gia c«ng m0ng phñ cña vËt liÖu blend, Trung t©m Khoa häc tù<br /> nhiªn v0 C«ng nghÖ Quèc gia (1993).<br /> blend nªu trªn lªn nÒn compozit trªn c¬ së nhùa<br /> PEKN gia c êng b»ng sîi thuû tinh víi ®é b¸m 5. Th¸i Ho0ng. VËt liÖu polyme blend, Trung<br /> dÝnh cao. t©m Khoa häc tù nhiªn v0 C«ng nghÖ Quèc<br /> gia (2003).<br /> T i liÖu tham kh¶o 6. G. S. Whitby, C. C. Davis, R. F. Dunbrook.<br /> Synthetic Rubber, Chapter 22, P. 167 - 194.<br /> 1. Ho0ng Nam. LuËn ¸n phã tiÕn sÜ Khoa häc Chapman and Hall, Lmt., London (1954).<br /> kü thuËt. Tr êng §¹i häc B¸ch khoa H0 Néi 7. C. A. May. Epoxy Resins-Chemistry and<br /> (1996). Technology, Marcel Dekker, Inc, USA, P. 1<br /> 2. Ng« Phó Trï. Kü thuËt chÕ biÕn v0 gia c«ng - 8 (1988).<br /> cao su, Tr êng §¹i häc B¸ch khoa H0 Néi 8. W. G. Potter. Epoxy Resins, London Iliffe<br /> (1995). Brooks (1979).<br /> 3. NguyÔn Phi Trung. LuËn ¸n tiÕn sÜ Hãa häc. 9. Http:// www.dow.com /epoxy/products.<br /> ViÖn Khoa häc v0 C«ng nghÖ ViÖt Nam 10. Jungnickel. B. et al. J. Polymer Blends, Carl<br /> (2003). Hasner Verlag, Müenchen, Wien (1990).<br /> <br /> <br /> <br /> (TiÕp theo trang 238)<br /> <br /> 15. Le Lan Anh, Le Quoc Hung, Tu Vong Nghi. Sinh häc, T. 7, sè 1, Tr. 40 - 46 (2002).<br /> J. Chem. (vietnamese), 31, 64 - 68 (1993). 18. NguyÔn V¨n Hîp, TrÇn C«ng Dòng, V¨n<br /> 16. Tõ Väng Nghi, Lª Quèc Hïng, TrÇn Lan ThÞ YÕn Ph ¬ng, NguyÔn H¶i Phong, Tõ<br /> H ¬ng.N néi, 11/2003. Väng Nghi. T¹p chÝ Ph©n tÝch Hãa, Lý v0<br /> Sinh häc, T. 7, sè 3, Tr. 6 - 13 (2002).<br /> 17. §Æng V¨n Kh¸nh, NguyÔn V¨n Hîp,<br /> 19. J. Wang, J. M. Lu, U. A. Kirgoz, S. B.<br /> NguyÔn H¶i Phong, TrÇn C«ng Dòng, Tõ<br /> Hocevar and B. Ogorevc. Anal. Chim. Acta,<br /> Väng Nghi. T¹p chÝ Ph©n tÝch Hãa, Lý v0 343, 29 - 34 (2001).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 227<br />