Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend bền môi trường và dầu mỡ

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là: Chế tạo được vật liệu cao su blend có tính năng cơ lý tốt, bền dầu mỡ và môi trường (thời tiết), có giá thành hợp lý, đáp ứng yêu cầu để chế tạo các sản phẩm cao su kỹ thuật có yêu cầu cao về bền dầu mỡ và thời tiết. Từ vật liệu nhận được chế tạo ra sản phẩm ứng dụng trong thực tế. Sau đây là bản tóm tắt của luận án.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend bền môi trường và dầu mỡ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC TRẦN KIM LIÊN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CAO SU BLEND BỀN MÔI TRƢỜNG VÀ DẦU MỠ Chuyên ngành: Hoá Hữu cơ Mã số: 62.44.27.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI - 2012 1
Công trình được hoàn thành tại: Phòng Công nghệ Polyme – Viện Hoá học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS TS Đỗ Quang Kháng 2. PGS TS Phạm Thế Trinh Phản biện 1: ………………………………………………………………. Phản biện 2: ………………………………………………………………. Phản biện 3: ………………………………………………………………. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp cơ sở chấm luận án tiến sĩ họp tại Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi …… giờ 00 , ngày…….tháng…….năm……. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Do Quang Khang, Tran Kim Lien, Luong Nhu Hai, Do Quang Minh, Preparation And Properties Of Rubber Blends Based On Nitrile Butadiene Rubber And Chloroprene Rubber, International Scientific Conference on “Chemistry for Development and Integration”, 2008, 960-968, Hanoi. 2. Trần Kim Liên, Phạm Thế Trinh, Đỗ Quang Kháng, Cao su blend – Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam, Tạp chí Công nghiệp hóa chất, 2009, số 9, 7- 10. 3. Trần Kim Liên, Lương Như Hải, Phạm Thế Trinh, Nguyễn Quang Khải, Đỗ Quang Minh, Đỗ Quang Kháng, Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý của blend trên cơ sở cao su nitril butadien và cao su clopren, Tạp chí Hóa học, 2010, 48 (1), 56-60. 4. Trần Kim Liên, Lương Như Hải, Đỗ Quang Minh, Đỗ Quang Kháng, Ảnh hưởng tỷ lệ cấu tử tới cấu trúc, tính chất của blend trên cơ sở cao su nitril butadien và cao su clopren, Tạp chí Hóa học, 2010, 48 (2), 222-227. 5. Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải, Trần Kim Liên, Phạm Quang Huy, Phạm Anh Dũng, Nguyễn Mạnh Cường, Một số kết quả nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu cao su blend, Tạp chí Hóa học, 2010, 48 (4A), 370-375. 6. Trần Kim Liên, Đỗ Thị Tố Uyên, Lương Như Hải, Nguyễn Quang Khải, Đỗ Quang Kháng, Nghiên cứu chế tạo vật liệu blend ba cấu tử trên cơ sở cao su nitril butadien, cao su clopren và polyvinylclorua, Tạp chí Hóa học, 2011, 49 (3), 380-384. 7. Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Thành Nhân, Lương Như Hải, Trần Kim Liên, Hoàng Tuấn Hưng, Nguyễn Quang Khải, Một số kết quả nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu cao su blend tính năng cao, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2011, 49 (6C), 71–76. 8. Trần Kim Liên, Phạm Hồng Hải, Đỗ Quang Kháng, Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu chế tạo vật liệu blend ba cấu tử trên cơ sở NBR-CR-PVC, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2011, 49 (6) (đã nhận đăng). 3
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Ngày nay, vật liệu polyme blend nói chung và cao su blend nói riêng được nghiên cứu ứng dụng trên khắp thế giới. Với mức tiêu thụ hàng năm cỡ 1,5 triệu tấn, tương đương với tốc độ tăng trưởng 8 10% mỗi năm, có thể thấy đây là loại vật liệu có tốc độ phát triển nhanh và ngày càng có vai trò quan trọng trong nền kinh tế, kỹ thuật hiện tại và trong tương lai. Nhiều loại cao su blend có tính năng đặc biệt như bền cơ, bền nhiệt, bền môi trường, hóa chất và dầu mỡ đã trở thành thương phẩm trên thị trường quốc tế. Ở Việt Nam, trong những năm qua cũng có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các loại cao su blend mang lại những hiệu quả khoa học, kinh tế - xã hội đáng kể. Tuy nhiên, những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào một số hệ blend trên cơ sở cao su thiên nhiên nên phạm vi ứng dụng còn hạn chế. Riêng các vật liệu cao su blend có tính năng cao, bền môi trường và dầu mỡ, nhất là các hệ blend trên cơ sở cao su tổng hợp, để chế tạo các sản phẩm cho công nghệ cao vẫn còn chưa được quan tâm nghiên cứu, ứng dụng nhiều. Trong khi đó, hàng năm nước ta vẫn phải nhập hàng trăm tấn sản phẩm cao su kỹ thuật các loại với giá cao để phục vụ cho phát triển kinh tế, xã hội. Từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend bền môi trường và dầu mỡ” làm chủ đề cho luận án của mình. 2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo được vật liệu cao su blend có tính năng cơ lý tốt, bền dầu mỡ và môi trường (thời tiết), có giá thành hợp lý, đáp ứng yêu cầu để chế tạo các sản phẩm cao su kỹ thuật có yêu cầu cao về bền dầu mỡ và thời tiết. Từ vật liệu nhận được chế tạo ra sản phẩm ứng dụng trong thực tế. Trong luận án này, chúng tôi chọn đối tượng nghiên cứu là các hệ cao su blend hai cấu tử và ba cấu tử trên cơ sở cao su nitril butadien (NBR), cao su cloropren (CR) và polyvinylclorua (PVC). Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend hai cấu tử NBR/PVC, NBR/CR, CR/PVC. Trong đó, lựa chọn khảo sát: ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử tới tính chất cơ học, độ bền dầu mỡ (thông qua độ trương trong xăng A 92 và dầu biến thế), cấu trúc hình thái bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), độ bền nhiệt bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), độ bền môi trường theo tiêu chuẩn Việt Nam và thế giới (TCVN 2229-77 và ASTM D 4857-91) từ đó rút ra tỷ lệ cấu tử thích hợp của từng loại blend cũng như khả năng bền dầu mỡ và thời tiết của chúng làm cơ sở để nghiên cứu chế tạo hệ blend ba cấu tử NBR/CR/PVC và triển khai các nghiên cứu tiếp theo. - Nghiên cứu sử dụng các chất biến đổi cấu trúc, làm tương hợp trên cơ sở dầu trẩu (D01) và nhựa phenol formandehyt biến tính dầu vỏ hạt điều (DLH) để nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật của blend NBR/CR và NBR/CR/PVC. - Dùng phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm để xác định tỷ lệ tối ưu của blend ba cấu tử NBR/CR/PVC. - Đánh giá khả năng ứng dụng của các vật liệu chế tạo được. 4
- Xây dựng công nghệ chế tạo sản phẩm cao su kỹ thuật bền dầu mỡ và thời tiết từ vật liệu chế tạo được để ứng dụng trong thực tế. 3. Những điểm mới của luận án Đã chế tạo thành công hệ blend 3 thành phần NBR/CR/PVC trên cơ sở tổ hợp NBR/CR (50/50) với 20% PVC. Hệ này có các tính chất cơ lý tốt, bền dầu mỡ, bền môi trường và giá thành hợp lý để sản xuất các loại gioăng đệm cho máy biến thế làm việc lâu dài ngoài trời. Đã sử dụng thành công chất biến đổi cấu trúc DLH trên cơ sở nhựa phenol formaldehyt biến tính dầu vỏ hạt điều để cải thiện tính năng cơ lý, kỹ thuật của vật liệu blend NBR/CR và NBR/CR/PVC. Với hàm lượng 1%, DLH đã giúp cho các thành phần NBR, CR, PVC tương hợp tốt hơn, làm gia tăng các tính chất của vật liệu. Đã áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tìm tỷ lệ thành phần tối ưu hệ blend 3 cấu tử NBR/CR/PVC và đồng thời, kiểm tra, đánh giá độ tin cậy của những kết quả nghiên cứu thu được. Đã xây dựng thành công quy trình chế tạo vật liệu blend 3 thành phần trên cơ sở NBR, CR và PVC và quy trình chế tạo gioăng đệm cho máy biến thế từ vật liệu blend NBR/CR/PVC/DLH=40/40/20/1. Công nghệ này đã được chuyển giao để sản xuất ra sản phẩm phục vụ cho nhiều cơ sở chế tạo máy biến thế trong nước. 4. Bố cục của luận án Luận án dày 148 trang với 40 bảng và 27 hình. Kết cấu của luận án: Lời mở đầu (2 trang), Chương 1 Tổng quan (50 trang), Chương 2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (19 trang), Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận (58 trang), Kết luận (2 trang). Phần Danh mục các công trình khoa học đã được công bố liên quan đến luận án (2 trang), Tài liệu tham khảo (15 trang) với 139 tài liệu và Phụ lục (58 trang). NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Những khái niệm cơ bản về polyme blend: Khái niệm về polyme blend, Sự tương hợp của các polyme: khả năng trộn hợp, phân loại vật liệu polyme blend. 1.2. Sự tương hợp của polyme blend: Nhiệt động học của quá trình trộn hợp polyme blend; Xác định khả năng tương hợp của polyme blend. 1.3. Các phương pháp chế tạo polyme blend (cao su blend): Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme; chế tạo polyme blend từ hỗn hợp các latex polyme; chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy. 1.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu cao su blend - Giới thiệu chung: Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu cao su blend của Thế giới và Việt Nam. - Một số cao su tổng hợp bền dầu mỡ, nhiệt và thời tiết: Giới thiệu cụ thể một số cao su tổng hợp như: Cao su cloropren; cao su polyetylen clo hóa; cao su closulfon polyetylen hay cao su Hypalon; cao su nitril/nitril butadien; cao su nitril butadien hydro hóa; cao su epiclohydrin; cao su etylen-acrylic; cao su flo (fluoroelastomer); cao su pe- 5
flo (pefluoroelastomer); cao su polyacrylat; cao su polysulfua (tiocol); cao su silicon (polydimetyl siloxan); cao su flocacbon; cao su butyl; cao su clobutyl. - Một số hệ cao su blend tính năng cao: Hệ cao su blend trên cơ sở cao su NBR với cao su thiên nhiên; hệ blend trên cơ sở cao su NBR với cao su thiên nhiên epoxy hóa (ENR); hệ blend trên cơ sở cao su NBR với PVC; hệ blend trên cơ sở cao su NBR với cao su SBR; hệ blend trên cơ sở cao su NBR với cao su CR; hệ blend trên cơ sở cao su CR với PVC; hệ blend trên cơ sở cao su NBR với CR và PVC và một số hệ blend có khả năng chịu dầu khác. CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất - Cao su NBR sử dụng là KOSYN – KNB 35L (Hàn Quốc) có hàm lượng nhóm acrylonitril 34%; Cao su CR sử dụng là loại SKYPRENE – B5 của hãng TOSOH (Nhật Bản); PVC sử dụng là loại PVC – S có ký hiệu SG 710 (Việt Nam); - Chất độn và các phụ gia gồm: than đen loại N 330 HAF (Trung Quốc); Silic đioxit loại ZEOSIL 155 (Hàn Quốc); Lưu huỳnh của hãng Sae Kwang Chemical IND. Co. Ltd. (Hàn Quốc); Xúc tiến DM (disulfua benzothiazyl) và xúc tiến D (diphenyl guanidin) (Trung Quốc); Axit stearic của PT. Orindo Fine Chemical (Indonesia); Oxit kẽm Zincollied (Ấn Độ); Chất ổn định cadimi stearat và bari stearat sản phẩm của Viện Công nghệ Xạ hiếm; Phòng lão A (aldol-naphtyl-amin) và phòng lão D (phenyl- naphtyl-amin) (Trung Quốc); Chất hóa dẻo DOP (dioctyl phtalat) (Trung Quốc); - Chất biến đổi cấu trúc DLH (nhựa phenol-formaldehyt biến tính dầu vỏ hạt điều) và D01 (từ dầu trẩu) được chế tạo tại Phòng Công nghệ Vật liệu Polyme, Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; - Xăng A92 (Việt Nam), dầu biến thế (Singapo); - Các dung môi hữu cơ: xyclohexanon, axeton, toluen và một số hóa chất khác loại tinh khiết phân tích của Đức và Trung Quốc. 2.1.2. Thiết bị thí nghiệm - Thiết bị trộn kín Haake Polylab System Rheomix của hãng Haake (Đức); - Máy cán thí nghiệm của hãng TOYOSEIKI (Nhật Bản); - Máy ép thí nghiệm có gia nhiệt của hãng TOYOSEIKI (Nhật Bản); - Máy đo độ bền kéo đứt YG - 632 (Đài Loan); - Đồng hồ đo độ cứng (Shore A) TECLOCK (Jis K6301A) (Nhật Bản); - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JSM - 5300 và JSM 6490 của hãng JEOL (Nhật Bản); - Máy phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) SHIMADZU TGA - TA50 (Nhật Bản) và máy phân tích nhiệt của hãng SETARAM (Pháp); - Tủ sấy Memmert (Đức); - Tủ thử nghiệm thời tiết gia tốc UVCON của hãng ATLAS (Mỹ); - Máy chụp phổ hồng ngoại Impact - 410 Nicolet (Mỹ); - Máy đo độ bền mài mòn Y - 634 (Đài Loan); - Cân phân tích, khuôn ép mẫu và dao cắt mẫu, thước Panme. 6
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu 2.2.1.1. Chế tạo mẫu cao su blend NBR/PVC Nguyên liệu, Hàm lƣợng (pkl) Quy trình chế tạo hóa chất PVC-S 0 100 ● Bước 1: Trộn riêng PVC với chất ổn định cadimi stearat, bari stearat và chất hóa NBR 100 0 dẻo DOP, sau đó đem ủ nhiệt ở 70oC trong DOP 60 (% theo PVC) 6 giờ. Cd-stearat 1,5 (% theo PVC) ● Bước 2: Lấy PVC đã được trộn chất Ba-stearat 1,5 (% theo PVC) hóa dẻo trộn tiếp với cao su NBR và các phụ gia trong máy trộn kín ở 170 oC, thời Axit stearic 1 gian 7 phút và tốc độ 50 vòng/phút. S 3 ● Bước 3: Hợp phần cao su - nhựa sau khi ZnO 5 trộn kín được để nguội và đem trộn xúc Xúc tiến D 0,3 tiến với lưu huỳnh trên máy cán 2 trục trong 5 phút ở nhiệt độ nhỏ hơn 50oC. Xúc tiến DM 0,6 ● Bước 4: Mẫu vật liệu được ép trên máy Than đen N 330 30 ép thuỷ lực theo chế độ sau: nhiệt độ lưu SiO2 12 hóa 170oC, áp suất ép 6kg/cm2, thời gian 15 phút. ● Bước 5: Lấy khuôn ra và để nguội từ từ rồi mới lấy mẫu. 2.2.1.2 Chế tạo mẫu cao su blend NBR/CR Nguyên liệu, Hàm lƣợng (pkl) Quy trình chế tạo hóa chất NBR 0 100 ● Bước 1: Trộn CR, NBR và các phụ gia trên máy trộn kín ở 170oC trong 7 phút với CR 100 0 tốc độ 50 vòng/phút Axit stearic 1 ● Bước 2: Hỗn hợp cao su sau khi trộn kín S 3 được để nguội và đem trộn với xúc tiến và ZnO 5 lưu huỳnh trên máy cán 2 trục trong 5 phút ở nhiệt độ nhỏ hơn 50oC. Xúc tiến D 0,3 ● Bước 3: Mẫu vật liệu được ép trên máy ép Xúc tiến DM 0,6 thủy lực có gia nhiệt theo chế độ: nhiệt độ lưu Than đen N 330 30 hóa là 170oC, áp suất 6 kg/cm2 trong thời gian SiO2 12 15 phút. ● Bước 4: Lấy khuôn ra để nguội từ từ rồi lấy mẫu ra. 2.2.1.3 Chế tạo mẫu cao su blend CR/PVC Nguyên liệu, Hàm lƣợng (pkl) Quy trình chế tạo hóa chất PVC-S 0 100 ● Bước 1: Trộn riêng PVC với chất ổn định cadimi stearat, bari stearat và chất hóa dẻo CR 100 0 DOP, sau đó đem ủ nhiệt ở 70oC trong 6 DOP 60 (% theo PVC) giờ. Cd-stearat 1,5 (% theo PVC) ● Bước 2: Lấy PVC đã được trộn chất hóa Ba-stearat 1,5 (% theo PVC) dẻo trộn tiếp với cao su CR và các phụ gia trong máy trộn kín ở 170oC, thời gian 7 Axit stearic 1 phút và tốc độ 50 vòng/phút. S 3 ● Bước 3: Hợp phần cao su - nhựa sau khi ZnO 5 trộn kín để nguội và đem trộn với xúc tiến Xúc tiến M 0,3 và lưu huỳnh ở nhiệt độ thường trên máy 7
Xúc tiến DM 0,6 cán 2 trục trong 5 phút ở nhiệt độ nhỏ hơn 50oC. Than đen N 330 30 ● Bước 4: Mẫu vật liệu được ép trên máy SiO2 12 ép thuỷ lực theo chế độ sau: nhiệt độ lưu hóa 170oC, áp suất ép 6kg/cm2, thời gian 15 phút. ● Bước 5: Lấy khuôn ra và để nguội từ từ rồi mới lấy mẫu. 2.2.1.4 Chế tạo mẫu cao su blend NBR/CR/PVC Nguyên liệu, Hàm lƣợng (pkl) Quy trình chế tạo hóa chất NBR x1 Bước 1: Trộn riêng PVC với các chất ổn định cadimi stearat, bari stearat và chất hóa CR x2 dẻo DOP, sau đó đem ủ ở nhiệt độ 70oC trong PVC x3 6 giờ. DOP 60 (% theo PVC) ● Bước 2: Lấy PVC đã được trộn chất hóa Cd-stearat 1,5 (% theo PVC) dẻo trộn với hai cao su (CR, NBR) và các phụ gia trên máy trộn kín ở 170oC, thời Ba-stearat 1,5 (% theo PVC) gian 7 phút và tốc độ 50 vòng/phút. Axit stearic 1 ● Bước 3: Hợp phần cao su - nhựa và phụ S 3 gia được phối trộn với chất xúc tiến và lưu ZnO 5 huỳnh trên máy cán 2 trục trong 5 phút ở nhiệt độ nhỏ hơn 50oC. Xúc tiến D 0,3 ● Bước 4: Mẫu vật liệu được ép trên máy ép Xúc tiến DM 0,6 thuỷ lực có gia nhiệt theo chế độ: nhiệt độ lưu Than đen N 330 30 hóa 170oC, với áp suất 6 kg/cm2 trong thời gian SiO2 12 15 phút. ● Bước 5: Lấy khuôn ra để nguội từ từ rồi lấy mẫu ra. Điều kiện x1 + x2 + x3 = 100 2.2.2. Phương pháp xác định tính chất, cấu trúc vật liệu cao su blend Phương pháp đo độ bền kéo đứt theo tiêu chuẩn TCVN 4509 : 2006 hoặc ISO 37 – 2006; Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt theo TCVN 4509 : 2006; Phương pháp xác định độ dãn dài dư theo TCVN 4509 : 2006; Phương pháp xác định độ cứng của vật liệu cao su blend theo tiêu chuẩn TCVN 1595-1:2007 hoặc tiêu chuẩn ISO 7619-1:2004; Phương pháp xác định độ mài mòn của cao su blend theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1594 - 87; Phương pháp xác định khối lượng riêng của cao su blend theo tiêu chuẩn TCVN 4866 : 2007; Phương pháp xác định độ trương của vật liệu cao su blend trong môi trường xăng, dầu theo tiêu chuẩn TCVN 2752 : 2008 hoặc theo tiêu chuẩn ISO 1817 – 2005; Phương pháp xác định hệ số già hóa của vật liệu cao su blend: Phương pháp xác định hệ số già hóa của vật liệu cao su blend theo tiêu chuẩn TCVN 2229-77 và Phương pháp xác định hệ số già hóa của vật liệu trong môi trường bức xạ nhiệt ẩm theo tiêu chuẩn ASTM D 4587-91; Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM); Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). 2.2.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm - Mô hình thực nghiệm thống kê trên cơ sở kết quả thực nghiệm thụ động; - Quy hoạch thực nghiệm theo kế hoạch mạng đơn hình Sheffe; - Quy hoạch thực nghiệm khảo sát phần cục bộ của biểu đồ thành phần – tính chất theo kế hoạch Mc Lean – Anderson. 8
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend trên cơ sở cao su nitril butadien và nhựa polyvinyl clorua 3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ lý của vật liệu Bảng 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ lý của vật liệu blend NBR/PVC Hàm lƣợng Độ bền kéo đứt Độ dãn dài khi đứt Độ cứng PVC(%) (MPa) (%) (Shore A) 0 23,40 560 67,5 10 24,10 512 68,0 20 25,39 506 69,0 30 25,08 480 70,0 40 19,67 433 71,0 50 13,32 284 73,0 60 14,00 240 75,0 70 16,50 235 78,0 80 18,60 240 81,0 90 21,20 245 83,0 100 23,00 250 85,0 Từ kết quả nghiên cứu nhận thấy rằng, độ bền kéo đứt của vật liệu cao nhất khi hàm lượng PVC ở 20 30%, thấp nhất ở hàm lượng 50% PVC (trừ độ cứng tăng dần theo sự tăng hàm lượng PVC). 3.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong xăng và dầu của vật liệu 3.1.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong xăng A 92 của vật liệu Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nhựa PVC tới độ trương trong xăng A92 của vật liệu blend NBR/PVC Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) PVC (%) Sau 6 giờ Sau 24 giờ Sau 48 giờ Sau 72 giờ 0 8,19 14,90 19,10 21,44 10 6,39 11,29 15,78 16,81 20 5,05 8,59 11,03 11,68 30 4,25 7,35 9,31 9,52 40 4,27 7,46 9,50 9,73 50 4,48 7,62 9,67 9,79 60 4,56 7,72 9,81 9,95 70 4,40 7,48 9,45 9,62 80 4,59 7,79 9,92 9,97 90 4,47 7,58 9,61 9,72 100 3,64 5,23 6,59 6,78 Độ trương của vật liệu NBR/PVC trong xăng A 92 giảm dần theo chiều tăng của PVC. Độ trương có giá trị thấp nhất ở tỷ lệ 30% PVC. 3.1.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu blend NBR/PVC 9
Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) PVC (%) Sau 120 giờ Sau 240 giờ Sau 480 giờ Sau 720 giờ 0 - - - - 10 - - - - 20 - - - - 30 - - - - 40 - 0,15 0,18 0,20 50 - 0,27 0,30 0,32 60 - 0,29 0,31 0,33 70 - 0,32 0,35 0,37 80 - 0,35 0,37 0,39 90 - 0,33 0,35 0,30 100 - - - - Nhận thấy rằng, ở mọi tỷ lệ vật liệu NBR/PVC hầu như không bị trương khi ngâm trong dầu biến thế ít hơn 120 giờ và với hàm lượng PVC thấp hơn 40% vật liệu cũng không bị trương khi ngâm đến 720 giờ, nhưng khi biến tính trên 40% PVC thì sau 240 giờ ngâm vật liệu có hiện tượng bị trương. Độ trương của vật liệu tăng dần khi tăng dần hàm lượng PVC và thời gian ngâm. Tuy nhiên, độ trương tăng chậm dần và không tăng tiếp sau khi ngâm vật liệu trên 720 giờ. 3.1.3. Nghiên cứu độ bền môi trường của vật liệu 1 0.95 Hệ số già hóa 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0 20 40 60 80 100 Hàm lƣợng PVC (%) Hình 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới hệ số già hóa của vật liệu blend NBR/PVC Nhận thấy rằng, hệ số già hóa của vật liệu tăng khi tăng hàm lượng PVC tới khoảng 20 30%. Khi hàm lượng PVC lớn hơn 30% hệ số già hóa của vật liệu hơi giảm xuống và lại tiếp tục tăng khi hàm lượng PVC lên trên 60%. Từ các kết quả nghiên cứu có thể thấy vật liệu NBR/PVC có khả năng tương hợp tốt ở hàm lượng PVC ≤ 30%. Chính vì vậy ở tỷ lệ này vật liệu có cấu trúc chặt chẽ, tính năng cơ lý tốt, bền dầu mỡ và môi trường (thời tiết) hơn hẳn ở các tỷ lệ khác. 3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend trên cơ sở cao su cloropren và nhựa polyvinyl clorua 3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ lý của vật liệu Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ học của vật liệu blend CR/PVC 10
Hàm lƣợng Độ bền kéo đứt Độ dãn dài khi đứt Độ cứng PVC (%) (MPa) (%) (Shore A) 0 15,39 408 73,0 10 14,32 390 74,0 20 13,1 315 75,0 30 11,4 230 76,0 40 9,8 110 77,0 50 9,15 85 78,5 60 9,25 90 79,5 70 11,3 120 81,5 80 15,8 180 82,5 90 19,5 210 83,5 100 23,00 250 85,0 Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi biến tính cao su CR bằng nhựa PVC, độ bền kéo đứt của vật liệu giảm xuống rõ rệt, nhất là khi hàm lượng PVC đạt đến 50 60%. Riêng đối với độ cứng thì có sự tăng đều đặn khi tăng dần hàm lượng PVC. 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong xăng và dầu của vật liệu 3.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong xăng A 92 của vật liệu Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong xăng A92 của vật liệu blend CR/PVC Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) PVC (%) Sau 6 giờ Sau 24 giờ Sau 48 giờ Sau 72 giờ 0 48,68 49,68 49,70 49,86 10 44,96 47,56 48,09 48,87 20 38,02 41,43 42,82 43,25 30 33,79 36,72 38,76 39,19 40 27,39 32,71 33,94 34,22 50 27,46 33,36 34,72 35,28 60 22,42 25,65 27,75 28,16 70 15,73 19,34 21,63 22,41 80 10,86 13,89 15,08 15,87 90 6,42 8,24 9,61 10,09 100 3,64 5,23 6,59 6,78 Khi tăng dần hàm lượng PVC thì độ trương trong xăng của vật liệu giảm dần. 3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu Bảng 3.6. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu blend CR/PVC Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) PVC (%) Sau 120 giờ Sau 240 giờ Sau 480 giờ Sau 720 giờ 0 0,61 1,12 2,05 2,14 10 0,59 1,09 2,01 2,07 20 0,55 1,03 1,99 2,02 30 0,51 0,99 1,69 1,85 11
40 0,47 0,92 1,45 1,51 50 0,58 0,99 1,59 1,73 60 0,41 0,86 1,31 1,42 70 0,32 0,73 1,10 1,22 80 0,25 0,55 0,84 0,90 90 - 0,33 0,45 0,52 100 - - - - Khi biến tính cao su CR với nhựa PVC thì độ trương của vật liệu giảm dần khi tăng hàm lượng PVC. Song ở tỷ lệ 50% PVC lại xẩy ra hiện tượng độ trương hơi tăng hơn so với những tỷ lệ khác, sau đó có xu hướng giảm dần. Khi tăng tiếp hàm lượng PVC tới 80 90% và ở hàm lượng này của PVC vật liệu hầu như không bị trương hoặc bị trương rất ít khi ngâm trong thời gian dài. 3.2.3. Nghiên cứu độ bền môi trường của vật liệu 1 0.95 Hệ số già hóa 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0 20 40 60 80 100 Hàm lƣợng PVC (%) Hình 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới hệ số già hóa của vật liệu Nhìn vào đồ thị có thể thấy sự có mặt PVC trong tổ hợp vật liệu làm cho hệ số già hóa của vật liệu giảm xuống, có giá trị thấp nhất khi hàm lượng PVC là 50% và sau đó lại có xu hướng tăng lên khi tiếp tục tăng hàm lượng PVC lên trên 50%. Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy CR và PVC không tương hợp với nhau. 3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend trên cơ sở cao su nitril butadien và cao su cloropren 3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới tính chất cơ học của vật liệu Bảng 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới tính chất cơ học của vật liệu blend NBR/CR Hàm lƣợng CR Độ bền kéo Độ dãn dài Độ mài mòn Độ cứng (%) đứt (MPa) khi đứt (%) (cm3/1,61km) (Shore A) 0 23,40 560 0,697 67,5 10 18,53 420 0,768 68,0 20 18,69 435 0,784 68,5 30 19,20 458 0,790 69,0 40 19,49 487 0,785 69,0 50 21,56 538 0,782 69,0 60 20,62 495 0,830 71,0 70 19,48 450 0,896 71,5 80 18,10 384 0,934 72,0 12
90 16,28 365 0,938 72,5 100 15,39 408 0,905 73,0 Từ kết quả nghiên cứu thu được thấy rằng khi biến tính NBR bằng CR, ban đầu độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt của vật liệu đều giảm mạnh khi hàm lượng CR khoảng 10% sau đó tiếp tục tăng lên và đạt giá trị cao nhất ở khoảng 50% và sau đó lại giảm. Riêng độ mài mòn của vật liệu tăng chậm khi hàm lượng CR tăng đến 50% và tại hàm lượng CR khoảng 50% độ mài mòn có xu hướng giảm nhẹ sau đó lại tăng nhanh khi tiếp tục tăng hàm lượng CR, còn độ cứng tăng dần đều theo chiều tăng của CR. 3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới độ bền trong xăng và dầu của vật liệu 3.3.2.1. Độ trương trong xăng A92 của vật liệu 60 50 40 Độ trƣơng (%) Mẫu ngâm sau 6 giờ Mẫu ngâm sau 24 giờ 30 mẫu ngâm sau 48 giờ Mẫu ngâm sau 72 giờ 20 10 0 0 20 40 60 80 100 Hàm lƣợng CR (%) Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới độ trương trong xăng A92 của vật liệu Nhận thấy rằng, khi hàm lượng CR tăng thì nhìn chung độ trương của vật liệu có xu hướng tăng. Tuy nhiên, khi hàm lượng CR đạt khoảng 30 50% thì độ trương của vật liệu lại giảm và đạt giá trị cực tiểu ở khoảng hàm lượng CR 50% (tuy những giá trị này vẫn cao hơn khi hàm lượng CR trong khoảng 0 20%) và sau đó lại tiếp tục tăng khi tăng hàm lượng CR trên 50%. 3.3.2.2. Độ trương trong dầu biến thế của vật liệu Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng CR tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu blend NBR/CR Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) CR (%) Sau 120 giờ Sau 240 giờ Sau 480 giờ Sau 720 giờ 0 - - - - 10 - - - - 20 - - - - 30 - 0,26 0,68 0,73 40 - 0,42 0,89 0,92 50 - 0,39 0,86 0,90 60 0,46 0,79 1,18 1,21 70 0,57 1,01 1,45 1,48 80 0,62 1,28 2,12 2,17 90 1,13 1,62 2,38 2,42 100 0,61 1,12 2,05 2,14 13
Khi hàm lượng CR đạt tới 50% thì vật liệu hầu như không bị trương trong dầu biến thế sau khi ngâm tới 720 giờ. Tuy nhiên, khi hàm lượng CR vượt quá 60% thì sau thời gian ngâm 120 giờ đã có hiện tượng trương tuy mức độ trương không đáng kể. Hiện tượng trương tăng nhẹ khi hàm lượng CR tiếp tục tăng. Ở mẫu CR 100 % cũng có hiện trương trong dầu biến thế sau thời gian ngâm 120 giờ và khi thời gian ngâm tăng, mức độ trương cũng tăng theo nhưng không nhiều. 3.3.3. Nghiên cứu độ bền môi trường của vật liệu Bảng 3.9. Hệ số già hóa của vật liệu blend NBR/CR trong môi trường bức xạ, nhiệt, ẩm; trong không khí và trong dầu biến thế Vật liệu Hệ số già hóa sau Hệ số già hóa trong Hệ số g 10 chu kỳ bức xạ, không khí nhiệt, ẩm (ở 70oC, 96 giờ) (ở 70oC, 96 giờ) NBR 0,85 0,87 0,88 CR 0,96 0,91 0,92 NBR/CR (50/50) 0,92 0,90 0,91 , hệ số già hóa của vật liệu blend NBR/CR (50/50) cao hơn hẳn so với vật liệu NBR (tuy nhiên còn thấp hơn CR một chút). Điều đó chứng tỏ vật liệu blend có khả năng chịu bức xạ, nhiệt, ẩm tốt hơn hẳn vật liệu NBR. 3.3.4. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu Hình 3.4. Ảnh SEM bề mặt mẫu vật Hình 3.5. Ảnh SEM bề mặt mẫu Hình 3.6. Ảnh SEM bề mặt mẫu liệu NBR sau khi thử nghiệm vật liệu NBR/CR (50/50) sau khi vật liệu NBR/PVC (70/30) sau khi thử nghiệm thử nghiệm Hình 3.7. Ảnh SEM bề mặt cắt mẫu vật Hình 3.8. Ảnh SEM bề mặt cắt mẫu vật liệu NBR/CR (80/20) liệu NBR/CR (50/50) Kết quả nghiên cứu theo phương pháp SEM thấy rằng, sau khi thử nghiệm bức xạ nhiệt ẩm 120 giờ, mẫu vật liệu NBR đã bị rạn nứt (Hình 3.4) trong khi đó ở các mẫu vật liệu NBR/PVC (70/30) (Hình 3.6) và mẫu vật liệu NBR/CR (50/50) (Hình 3.5) không thấy có hiện tượng bị phá hủy trên bề mặt. Mẫu blend NBR/CR tỷ lệ 80/20 (Hình 14
3.7) có sự phân pha rõ rệt, trong khi ở tỷ lệ 50/50, các cấu tử cao su phân tán tốt vào nhau, hiện tượng phân pha không rõ ràng (Hình 3.8). 3.4. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend 3 cấu tử trên cơ sở cao su nitril butadien, cao su cloropren và polyvinyl clorua Trên cơ sở chọn được tỷ lệ NBR/CR 50/50, biến tính tiếp tục với PVC để chế tạo vật liệu cao su blend 3 cấu tử NBR/CR/PVC 3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ lý của vật liệu Bảng 3.10. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới tính chất cơ học của hệ (NBR/CR)/PVC Hàm lƣợng Độ bền kéo đứt Độ dãn dài Độ dãn dài Độ cứng PVC (%) (MPa) khi đứt (%) dƣ (%) (Shore A) 0 21,55 535 8,55 69,0 5 21,59 505 9,02 69,5 10 22,13 476 9,60 70,2 15 22,54 455 10,15 71,0 20 23,23 436 10,50 71,5 25 21,18 382 11,20 72,5 30 20,35 315 12,50 73,5 40 18,12 275 15,70 75,0 50 17,30 265 18,95 77,0 60 18,00 260 - 79,0 70 18,90 255 - 81,0 80 20,50 253 - 83,0 90 21,80 251 - 84,0 100 23,00 250 - 85,0 Nhận thấy rằng, khi biến tính blend NBR/CR (50/50) bằng PVC thì ở hàm lượng PVC đạt khoảng 10% thì độ bền kéo đứt tăng dần và đạt giá trị lớn nhất ở hàm lượng PVC là 20%. Khi hàm lượng PVC tiếp tục tăng (lớn hơn 20%) thì độ bền kéo đứt của vật liệu lại giảm. 3.4.2. Nghiên cứu khả năng bền dầu mỡ của vật liệu 3.4.2.1. Độ trương trong xăng A92 của vật liệu 6 giê 24 giê §é tr-¬ng [%] 32 48 giê 30 72 giê 28 168 giê 26 192 giê 24 216 giê 22 240 giê 20 18 16 14 12 10 8 6 4 0 5 10 15 20 25 30 35 Hµm l-îng PVC [%] Hình 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương của vật liệu trong xăng A92 của vật liệu blend (NBR/CR)/PVC Nhìn vào đồ thị trên có thể thấy rằng khi hàm lượng PVC đạt tới khoảng 10% 15
thì độ trương giảm và đạt cực tiểu tại hàm lượng PVC khoảng 20%. Sau đó độ trương của vật liệu lại tiếp tục tăng khi tăng dần hàm lượng PVC trên 20%. 3.4.2.2. Độ trương trong dầu biến thế của vật liệu Bảng 3.11. Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ trương trong dầu biến thế của vật liệu blend (NBR/CR)/PVC Hàm lƣợng Độ trƣơng (% khối lƣợng) PVC (%) Sau 120 giờ Sau 240 giờ Sau 480 giờ Sau 720 giờ 0 - 0,39 0,86 0,90 5 0,33 0,48 0,89 0,92 10 0,42 0,60 0,91 0,95 15 0,44 0,63 0,95 0,98 20 0,40 0,59 0,87 0,92 25 0,44 0,63 0,93 0,97 30 0,48 0,69 0,96 1,00 Nhận thấy rằng, khi hàm lượng PVC tăng (từ 5% đến 15%) thì độ trương của vật liệu có xu hướng tăng dần. Tuy nhiên ở hàm lượng PVC là 20% thì độ trương của vật liệu lại giảm với mọi thời gian ngâm. Khi hàm lượng PVC tiếp tục tăng (lớn hơn 20%) thì độ trương của vật liệu lại tăng. 3.4.3. Nghiên cứu độ bền môi trường của vật liệu Bảng 3.12. Hệ số già hóa Hệ số già hóa Hệ số già hóa Vật liệu sau 10 chu kỳ trong không khí trong bức xạ, nhiệt, ẩm (70oC, 96 giờ) (70oC, 96 giờ) NBR 0,85 0,87 0,88 CR 0,96 0,91 0,92 NBR/CR (50/50) 0,92 0,90 0,91 (NBR/CR)/PVC 0,91 0,90 0,90 (80/20) Nhận thấy rằng, hệ số già hóa của vật liệu blend (NBR/CR)/PVC (80/20) có giá trị thấp hơn không đáng kể hoặc bằng với vật liệu NBR/CR (50/50), tuy có thấp hơn ít so với vật liệu CR nhưng lại cao hơn hẳn so với vật liệu NBR. 3.4.4. Nghiên cứu cấu trúc hình thái và khả năng bền nhiệt của vật liệu 3.4.4.1. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới cấu trúc hình thái của vật liệu Hình 3.10. Ảnh SEM bề mặt gẫy các Hình 3.11. Ảnh SEM bề mặt Hình 3.12. Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu blend (NBR/CR)/PVC gẫy các mẫu vật liệu blend gẫy các mẫu vật liệu blend tỷ lệ 90/10 (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 70/30 16
Quan sát các hình ảnh nhận được ở trên cho thấy với mẫu vật liệu blend (NBR/CR)/PVC ở hàm lượng PVC nhỏ hơn 20% các cấu tử phân tán vào nhau tốt hơn, đặc biệt ở mẫu có tỷ lệ (NBR/CR)/PVC là 80/20 (Hình 3.11) các pha phân tán tương đối đều, hiện tượng phân chia pha không rõ rệt. Điều này chứng tỏ các pha tương hợp tốt với nhau. Còn ở mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 70/30 (Hình 3.12) thì có thể thấy khá rõ các pha phân tán không tốt với nhau, bề mặt phân cách pha xuất hiện rõ hơn. Như vậy, những lý giải về ảnh SEM trên đây phù hợp với thực tế là vật liệu blend (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 có các tính năng cơ lý, kỹ thuật tốt hơn ở các tỷ lệ khác. 3.4.4.2. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới khả năng bền nhiệt của vật liệu Hình 3.13. Biểu đồ TGA của Hình 3.14. Biểu đồ TGA của Hình 3.15. Biểu đồ TGA của mẫu mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC vật liệu (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 100/0 tỷ lệ 90/10 tỷ lệ 80/20 Bảng 3.13: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC Nhiệt độ bắt Nhiệt độ phân Tốc độ tổn hao Tổn hao khối Tỉ lệ mẫu đầu phân huỷ mạnh khối lƣợng cực đại lƣợng đến (NBR/CR)/PVC huỷ (oC) nhất (oC) (mg/phút) 520oC (%) 100/0 232,12 462,60 0,73 35,26 90/10 230,04 462,48 0,80 36,55 80/20 242,10 464,84 0,69 34,58 Từ kết quả phân tích nhiệt có thể thấy blend (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 có nhiệt độ bền nhiệt cao hơn, tổn hao khối lượng thấp hơn so với tỷ lệ 90/10 và vật liệu (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 100/0 hay NBR/CR (50/50) không biến tính với PVC. Từ các kết quả nghiên cứu có thể thấy rằng vật liệu có khả năng tương hợp tốt ở tỷ lệ (NBR/CR)/PVC là 80/20 tương ứng với tỷ lệ NBR/CR/PVC là 40/40/20. 3.5. 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 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%. 3.5.1. Ảnh hưởng của các chất biến đổi cấu trúc tới tính chất, cấu trúc hình thái của hệ blend NBR/CR 3.5.1.1. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới cấu trúc hình thái của vật liệu 17
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ lý của hệ NBR/CR Độ bền kéo Độ dãn dài khi Độ mài mòn Độ cứng Mẫu vật liệu đứt (MPa) đứt (%) (cm3/1,61km) (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 . 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. 3.5.1.2. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới cấu trúc hình thái của vật liệu Hình 3.16. Ảnh SEM bề mặt mẫu Hình 3.17. Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu NBR/CR (50/50) vật liệu NBR/CR/DLH (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 3.17). 3.5.1.3. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới độ bền môi trường của vật liệu Bảng 3.15. /CR khi có chất biến đổi cấu trúc Hệ số già hóa sau Hệ số già hóa Hệ số già hóa Vật liệu 10 chu kỳ bức xạ, trong không khí nhiệt, ẩm (ở 70oC, 96 giờ) (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 Khi có thêm chất D01 hệ số già hóa vật liệu trong không khí cũng như trong dầu giảm đôi chút. Trong khi sử dụng chất DLH làm tăng đáng kể độ bền môi trường của vật liệu đặc biệt là trong môi trường bức xạ, nhiệt, ẩm. 3.5.2. Ảnh hưởng của các chất biến đổi cấu trúc tới tính chất, cấu trúc hình thái của hệ blend NBR/CR/PVC 3.5.2.1. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ học của vật liệu Bảng 3.16. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới tính chất cơ học của hệ (NBR/CR)/PVC 18
Tính chất Mẫu vật liệu Độ bền kéo Độ dãn dài Độ cứng đứt (MPa) khi đứt (%) (%) (Shore A) (NBR/CR)/PVC 23,23 436 10,50 71,5 (80/20) (NBR/CR)/PVC/D01 24,15 445 10,15 71,0 (80/20/1) (NBR/CR)/PVC/DLH 24,62 448 10,00 71,5 (80/20/1) Khi có thêm chất D01, DLH độ bền kéo đứt, độ dãn dài tăng, độ dãn dư độ cứng của vật liệu giảm xuống chút ít so với mẫu (NBR/CR)/PVC không sử dụng chất biến đổi cấu trúc. Trong hai chất thì DLH có khả năng làm tăng độ bền cơ tính vật liệu cao hơn so với D01. 3.5.2.2. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới cấu trúc hình thái của vật liệu Hình 3.18. Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu Hình 3.19. Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 (NBR/CR)/PVC/DLH tỷ lệ 80/20/1 3.18). Tuy nhiên, ở mẫu có thêm 1% . 3.5.2.3. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới độ bền nhiệt của vật liệu Hình 3.20. Biểu đồ TGA của mẫu vật liệu Hình 3.21. Biểu đồ TGA của mẫu vật liệu (NBR/CR)/PVC/D01 tỷ lệ 80/20/1 (NBR/CR)/PVC/DLH tỷ lệ 80/20/1 19
Bảng 3.17. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng một số mẫu vật liệu Mẫu Nhiệt độ bắt Nhiệt độ phân đầu phân huỷ huỷ mạnh nhất 1 lƣợng đến 520 oC (oC) (oC) (%) (NBR/CR)/PVC 242,10 464,84 34,58 (80/20) (NBR/CR)/PVC/D01 245,32 463,72 35,15 (80/20/1) (NBR/CR)/PVC/DLH 253,06 465,47 33,18 (80/20/1) Hệ blend (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 khi thêm chất DLH có nhiệt độ bền nhiệt cao hơn, tổn hao khối lượng thấp hơn so với mẫu (NBR/CR)/PVC 80/20 không sử dụng chất tương hợp. Khi thêm chất D01 vào hệ (NBR/CR)/PVC tỷ lệ 80/20 tuy có làm tăng nhiệt độ bắt đầu phân hủy nhưng lại làm giảm nhiệt độ phân hủy mạnh nhất và tăng tổn hao trọng lượng mẫu so với mẫu không sử dụng chất tương hợp. 3.5.2.4. Ảnh hưởng của chất biến đổi cấu trúc tới độ bền môi trường của vật liệu Bảng 3.18. (NBR/CR)/PVC khi có chất biến đổi cấu trúc Hệ số già hóa Hệ số già hóa Hệ số già hóa Vật liệu sau 10 chu kỳ trong không khí bức xạ, nhiệt, ẩm (70oC, 96 giờ) (70oC, 96 giờ) NBR/CR 0,92 0,90 0,91 (50/50) (NBR/CR)/PVC 0,91 0,90 0,90 (80/20) (NBR/CR)/PVC/D01 0,91 0,89 0,89 (80/20/1) (NBR/CR)/PVC/DLH 0,94 0,91 0,91 (80/20/1) Khi có thêm chất D01 hệ số già hóa vật liệu trong không khí cũng như trong dầu giảm đôi chút. Trong khi sử dụng chất DLH hệ số già hóa tăng đáng kể. Hệ số già hóa của vật liệu (NBR/CR)/PVC (80/20) thấp hơn hoặc xấp xỉ mẫu NBR/CR (50/50) nhưng khi có thêm chất DLH hệ số già hóa của vật liệu tăng đáng kể đặc biệt khả năng chịu bức xạ. 3.6. Tối ƣu hóa trong chế tạo vật liệu cao su blend 3 cấu tử trên cơ sở cao su nitril butadien, cao su cloropren và polyvinyl clorua 3.6.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm thống kê trên cơ sở kết quả thực nghiệm thụ động Từ tập hợp số liệu thực nghiệm thụ động nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần lên tính chất cơ lý của vật liệu, chúng tôi đã tiến hành xử lý tìm giá trị trung bình, phương sai, kiểm định tính đồng nhất của các phương sai và trên cơ sở đó tính phương sai tái sinh cho thực nghiệm về độ bền kéo, độ dãn dài và độ cứng theo các công thức (2.1), (2.2), (2.3), (2.4), (2.5), (2.6), (2.7) trong phần thực nghiệm. Từ đó tìm được mô hình thực nghiệm đối với độ bền kéo y như sau: 20