TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===03 rea=== ĐỎ THỊ DUNG NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO VÀ ỨNG DỤNG KEO DÁN TRÊN c ơ SỞ CAO su NITRIL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • C h u y ên n g à n h : H ó a C ô n g n g h ệ - M ô i trư ờ n g N gười hướng dẫn khoa học PGS.TS ĐỎ QUANG KHÁNG Hà Nội - 2015 Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, nhờ vào nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đõ’ tận tình của thầy giáo em đã hoàn thành đề tài của mình đúng với thời gian quy định. Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Đỗ Quang Kháng - Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thế Phòng công nghệ vật liệu polyme Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2, đặc biệt là tập thể cán bộ giảng viên khoa Hóa Học, đã hết sức quan tâm giúp đõ' em trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận. Trong quá trình nghiên cún đề tài này dù đã rất cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên quan tâm để đề tài này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 03 thảng 05 năm 2015 Sinh viên Đ ỗ Thị Dung Đ ỗ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp D A N H M Ụ C C Á C K Í H IỆ U , C H Ũ V IÉ T T Ắ T « • 7 NBR Cao su nitril butadien HNBR Cao su acrylonitril butadien hydro hóa PVC Polyvinyl cloride TGA Phân tích nhiệt trọng lượng XNBR Cao su nitrile cacboxyl CSTN Cao su thiên nhiên PVA Polyvinyl alcol CR Cao su cloropren TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ASTM Tiêu chuẩn của Mỹ PSE Polyeste PA Polyamid ĐỖ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH M ỤC CÁC BANG Bảng 1.1: Đơn pha chế để tổng họp N B R .............................................................11 Bảng 1.2: Một số tính chất vật lý của cao su nitril ............................................. 13 Bảng 1.3: Hệ số thầm thấu khí và nước của một số loại polyme, 107cm2.5'lbar'1............................................................................................13 Bảng 1.4: Đặc trưng kỹ thuật của NBR được xác định trên cơ sở hợp phần.... 14 Bảng 1.5: Đặc trung kỹ thuật một số loại cao su nitril butadien trên thương trường quốc tế ............................................................................................15 Bảng 3 .ỉ: Ảnh hưởng của loại dung môi đến độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành P S E ................................................................................................................. 27 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của thời gian cắt mạch tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste.............................................................................................28 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste.............................................................................................31 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của loại chất độn gia cường tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste.............................................................................. 34 Bảng 3.5: Ket quả phân tích TGA của vật liệu kếtdính trên cơ sở NBR.......... 36 Bảng 3.6: Hệ số già hóa của vật liệu kếtdính trên cơ sở N B R ..........................37 Đ ỗ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Anh hưởng của thời gian cắt mạch tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste............ 29 Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian cắt mạch tới độ bền kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste.... 29 Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste............ 32 Hình 3.4: Ánh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste............ 32 Hình 3.5: Biểu đồ phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở N B R .........35 Đ ổ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỠ Đ Ầ U ............................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG Q U A N ...........................................................................................3 1.1.. Keo dán kĩ th u ậ t................................................................................................... 3 l . ỉ . ỉ . Lịch sử phát triên, khái niệm về keo dán .................................................3 1.1.2. Nhừng ưu, nhược điềm của keo d á n ......................................................... 4 1.1.3. ứng dụng của keo d á n .................................................................................6 1.2. Cao su nitril butadien...........................................................................................8 1.2.1. Lịch sử phát triến của cao su nitril (NBR)................................................8 1.2.2. Đặc điếm cấu tạ o ..........................................................................................8 1.2.3. Phương pháp tông hợp N B R .................................................................. 10 1.2.4. Tính chất cơ lý và công n g h ệ................................................................. 12 1.3 Keo dán từ N B R...................................................................................................19 1.3.1. Lịch sử phát triên của keo dán từ N B R ................................................... 19 1.3.2 Đặc điếm cấu tạ o .........................................................................................19 1.3.3 Tính chất........................................................................................................ 19 1.3.4 Úng dụng.......................................................................................................20 1.4 Tình hình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng của keo dán từ N B R ............. 20 1.4.1 Trên thế g iớ i...............................................................................................20 1.4.2 Trong nước................................................................................................... 20 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ......................... 22 2.1 Thiết bị và vật liệu nghiên cún.........................................................................22 2.1.1 Thiết bị nghiên cứu...................................................................................... 22 2.1.2 Vật liệu nghiên c ứ u .....................................................................................22 2.2 Phương pháp chế tạo keo dán và mẫu th ử ...................................................... 23 2.2.1. Ché tạo keo dán trên cơ sở cao su nitril butadien................................ 23 Đ ỗ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 2.2.2. Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chắt kết dính với vải mành polyeste.........................................................................................................23 2.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởỉig đến khả năng bám dính của chất kết clính lên mành polyeste...................................................................................23 2.3 Phương pháp xác định một số tính chất cơ lí của keo dán.......................... 24 2.3.1 Phương pháp xác định khả năng bám dính của keo dán ......................24 2.3.2 Phương pháp xác định độ bền nhiệt, bền môi trường của keo d á n ... 24 2.3.3 Phương pháp xác định độ bền môi trường của keo dán ....................... 25 CHƯƠNG 3. KẾT QUÀ VÀ THẢO LU Ậ N .............................................................27 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste............................................................................................................. 27 3.2. Ánh hưởng của thời gian cắt mạch sơ bộ đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste........................................................................................ 28 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ NBR đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste............................................................................................................. 30 3.4. Ảnh hưởng của loại chất độn gia cường đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste........................................................................................ 33 3.5. Độ bền nhiệt và bền môi trường của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở cao su nitril butadien................................................................................................. 35 3.5.1. Độ bền nhiệt của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở cao su nitril butadien...................................................................................................................35 3.5.2. Độ bền môi tnròng của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở cao su nitríl butadien....................................................................................................................36 KẾT L U Ậ N .....................................................................................................................38 TÀI LIỆU THAM K HẢO.............................................................................................39 Đ ỗ Thị Dung K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp M Ở ĐẦU Hóa học cao phân tử đã có quá trình phát triển tích cực và liên tục từ sau năm 1920 với những công trình nghiên cún lý thuyết hệ keo của Herman Staudinger (giải Nobel hóa học 1953). v ề mặt vật liệu, thập kỉ 1930 đã đem đến nhiều polyme mới có ý nghĩa kinh tế, kĩ thuật quan trọng như cao su clorpren, sợi polyamid và chất dẻo polyamid. Đến đầu thập kỉ 40 có sự bùng nô hàng loạt polyme mới. Các lĩnh vực ứng dụng mới của polyme đòi hỏi phải có nghiên cứu sâu hon về hiện tượng bám dính, nắm vững vấn đề liên quan đến keo dán và chất keo dính.Trong thế kỉ XX, công nghệ keo dán có bước tiến khổng lồ. Keo dán có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong kĩ thuật và y tế, trong xây dựng, trong hàng không...Với những khả năng ứng dụng rộng rãi như vậy, keo dán đã chiếm vị trí rất quan trọng. Người ta có thể chế tạo keo dán từ những polyme khác nhau. Trong đó, cao su nitril hay cao su nitril butadien (NBR) là cao su tống hợp từ 2 monome acrylonitril và butadien. Đây là một trong những cao su tống hợp được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay do những ưu điểm chịu dầu, bền môi trường và thời tiết cao và có giá thành hạ. Loại cao su này không chỉ ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phấm cao su kỹ thuật, nó còn được ứng dụng làm các loại keo dán kỹ thuật. Với những ưu thế trên, để làm chất kết dính, bảo vệ cho hệ thống ống mềm từ vật liệu dệt đế xây dựng kết cấu bảo vệ các công trình kinh tế, quốc phòng, chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cún chế tạo và úng dụng keo dán trên cơ sở cao su nitril” làm đề tài cho khóa luận của mình. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: Chê tạo được chất kêt dính trên cơ sở cao su nitril butadien Đê thực hiện mục tiêu trên, chúng tôi tiên hành các nghiên cứu sau: Đ ỗ Thị Dung 1 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp - Tống quan chung về keo dán, cao su NBR, keo dán từ NBR và khả năng ứng dụng của chúng - Nghiên cứu lưa chọn dung môi phù hợp để chế tạo dung dịch keo trên cơ sở NBR - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt mạch cơ học đến khả năng kết dính của chất kết dính - Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng kết dính của chất kết dính - Nghiên cứu chất độn gia cường cho vật liệu - Nghiên cứu độ bền nhiệt, bền môi trường của vật liệu Đ ỗ Thị Dung 2 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1 TỐNG QUAN 1.1.. Keo dán kĩ thuật 1.1.1. Lịch sử phát triển, khái niệm về keo dán [8] Lịch sử keo dán gắn liền với lịch sử phát triển của nền văn minh nhân loại. Ngay từ thời cố đại, con người đã biết sử dụng keo trong các công trình kiến trúc, xây dựng hay trong trang trí, hội họa. Vật liệu keo và chất trám vô cơ đã được dùng trong xây dựng các kim tự tháp thuộc Ai Cập cố đại (nền văn minh Tebơ). Trong nền văn minh Hi lạp cổ đại, người ta dùng keo để gắn những tấm tranh hoành tráng trong lâu đài thò' thần Knosos trên đảo Cret từ cách đây trên 5.000 năm. Người Trung Quốc, La Mã cố đại đã biết dùng keo gồm nhựa cây và sáp ong để trám kín các chiến thuyền của họ. Tuy nhiên, cho đến đầu thế kỉ XX, các keo dán chủ yếu được sử dụng đều có nguồn gốc tự nhiên như keo từ động vật (keo xương, da, keo cazein keo từ sữa, keo gốc album in...) hoặc từ thực vật (như amidon, dextrin, gôm arbic, nhựa, sáp cây...) hay các keo gốc khoáng chất như nhựa than đá, nhựa đường. Những biến đồi mạnh mẽ về kĩ thuật công nghệ và các thành tựu vĩ đại, sâu sắc trong các nghiên cứu lí thuyết về vật lý, hóa học, sinh học, toán học... đã đưa đến những đối thay có tính chất cách mạng trong lĩnh vực vật liệu. Hàng loạt vật liệu mới ra đời, có tính năng ưu việt hơn hẳn, vưọt xa các vật liệu sẵn có trong tự nhiên về độ bền chắc, khả năng chịu nhiệt, chịu ứng xuất, đã cho phép chế tạo nhưng máy móc trang bị, phương tiện kĩ thuật mới và làm đảo lộn nếp sinh hoạt truyền thống của con người. Phần lớn các thiết bị, vật liệu chúng ta quen dùng ngày nay chỉ mới ra đời trong vòng vài chục năm qua (ví dụ: sợi tống hợp, cao su tống họp, tivi m àu...). Đ ỗ Thị Dung 3 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Các tiến bộ đó đã xảy ra trên cơ sở cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật trong thế kỉ XX, thể hiện điểm chính sau : - Nông nghiệp không còn là cơ sở của nền kinh tế nữa. Nhiều quốc gia có số dân làm nông nghiệp chỉ còn < 5% (Mỹ 4%, Anh quốc 3%). - Mức tiêu thụ năng lượng (chỉ tiêu về sức mạnh công nghiệp và sức sống của xã hội) tăng vọt. - Khoa học trở nên lực lượng sản xuất trực tiếp. Do nhu cầu phát triển của khoa học - công nghệ do yêu cầu của xã hội và các quy trình đào tạo, huấn luyện tối ưu, chất lượng ngày càng nâng cao. Kỹ nghệ keo dán đã ra đời và phát triên trong bối cảnh đó, đáp ứng những nhu cầu và thành tựu khoa học - công nghệ hiện đại, đó là : - Sử dụng triệt để và có hiệu quả cao các nguồn tài nguyên, những nguyên liệu có sẵn. - Chế tạo các sản phẩm mới có nhiều ưu thế, vượt xa sản phẩm tương tự của tự nhiên. - Tạo ra các phương pháp công nghệ mới trong sản xuất có hiệu quả cao hơn, tiết kiệm hơn, cho sản phẩm chất lượng tốt hơn. Keo cao su là dung dịch của cao su hoặc hỗn họp cao su trong dung môi. Trong kĩ thuật gia công keo cao su được sử dụng đế sản xuất các sản phẩm màng mỏng, phủ phết lên vải mành, vải bạt và dán các bán thành phâm cao su cho các sản phấm có cấu trúc phức tạp, nhiều lóp. 1.1.2. Những ưu, nhược điêm của keo dán Ưu điểm: Khi dùng keo có thể đạt được nhiều lợi thế về công nghệ và chất lượng sản phấm trong khai thác, sử dụng : 1. Keo có thê gắn kết các vật liệu không thể gắn hay khó gắn liền bằng kĩ thuật khác (bột mịn, bột gỗ, kết cấu ngoắt nghoéo, phức tạp). Đ ỗ Thị Dung 4 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 2. Cho phép tạo mối dán bền chắc giữa các vật liệu khác bản chất mà không gây ra ăn mòn, phá hủy lẫn nhau (gắn các kim loại khác bản chất, kim loại với chất dẻo, cao su, da, gỗ...). 3. Đe tạo nên bề mặt hay chu vi nhẵn, bóng, giảm được ma sát, chống tiêu hao nhiên liệu, tăng được tốc độ làm việc (cánh quay, thân máy bay, khóp nối, tiếp điếm ...). 4. Bảo đảm chuyển ứng xuất đều, phân bố tải trọng tốt hơn kĩ thuật hàn, tán ri vê, ghép cơ học... (làm dầm, xà, panel chịu lực, rotor động cơ ...) tăng tuồi thọ và độ tin cậy trong làm việc. 5. Cho phép chế tạo các vật liệu compozit có tính năng biến thiên trong giới hạn rất rộng, đáp ứng các đòi hỏi đa dạng của kỹ thuật hiện đại (các kết cấu tấm ép chịu nhiều lớp, vật liệu cốt sợi, cốt bột độn gia cường, cốt tổ ong) chịu lực tốt, chịu mệt mỏi và uốn vặn cao. 6. Mối dán cho phép giảm bớt rung lắc khi hoạt động trong chế độ ứng xuất động, tăng tuối thọ của vật liệu khi bị rung xóc thường xuyên. 7. vết dán có độ kín khít cao, chống rò rỉ, thấm dầu, thấm khí, bảo vệ tốt hơn phương pháp gia công cơ khí. - Phương pháp dán làm giảm đáng kể trọng lượng sản phẩm, hạ giá thành gia công và chi phí khai thác cho phép sản xuất hàng loạt thuận lợi (kỹ thuật dán bằng keo màng, keo nóng chảy thuận lợi hon hẳn tán ri vê). Các khó khăn và nhược điếm chính khi dùng keo: 1. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào hướng tác dụng lực (nén, kéo, trượt, bóc, xé, uốn...). Mối dán thường chịu nén và chịu uốn trượt tốt, chịu kéo đứt vừa phải, chịu bóc và xé yếu. 2. Thông thường các mối dán cần có thời gian và nhiệt độ, áp suất phù họp đế hình thành và on định độ bền. Đ ỗ Thị Dung 5 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 3. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào chất lượng xử lý bề mặt nền dán. Khâu này rất quan trọng, đòi hỏi kỹ năng chuyên môn cao, tốn kém về trang bị, hóa chất, năng lượng và khá độc hại. 4. Việc chọn lựa và chỉ định đúng keo dán phù họp với nền dán và chế độ thi công có ảnh hưởng quyết định đến thành công cho mối dán. Nhiều khi, chỉ định keo là duy nhất và rất đặc thù do đó cần tham khảo chuyên gia giỏi, có kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Hiện nay vẫn chưa có một loại keo vạn năng cho mọi nền dán và mọi môi trường làm việc. 5. Độ bền và tuồi thọ làm việc của mối dán phụ thuộc vào yếu tố của môi trường (độ âm, nhiệt độ, bức x ạ ...). 6. Công nghệ dán cần các thiết bị và điều kiện công nghệ đặc trưng: máy ép, thiết bị gia nhiệt, bộ phận xử lí bề mặt, khuôn m ẫu... Các khó khăn vừa liệt kê trên không hạn chế việc phát triển và các tiến bộ lớn lao trong công nghệ keo dán thời gian qua. Thực tế cuộc sống đã chứng minh các loại keo ngày càng có chất lượng cao hơn, đáp ứng ngày một tốt hơn đòi hỏi của con người trong sản xuất và đời sống. 1.1.3. Úng dụng của keo dán Trong thế kỷ XX, công nghệ keo dán có những bước tiến khổng lồ, các sản phâm của keo dán tham gia hầu hết mọi hoạt động của con người, cả trong sinh hoạt đến hoạt động sản xuất, công nghệ và kỹ thuật đỉnh cao. Ngày nay không thế có các chuyến bay du hành vũ trụ, các phương tiện hàng không, thông tin liên lạc hiện đại nếu không có keo dán cao cấp góp phần chế tạo ra những vật liệu siêu bền, kết cấu vững chắc, có tồn hao nhỏ hoặc che chắn tốt sóng điện từ. Keo dán được dùng trong kỹ thuật và y tế (dùng để dán mạch máu, xương, da. m ô...). Trong công nghiệp cơ khí keo dùng nhiều để dán các chi Đ ỗ Thị Dung 6 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp tiết kim loại, dán kín các chồ thoát khói, thoát chất lỏng, Trong công nghiệp điện và điện từ, keo dán dùng để chế tạo các vi mạch, các tấm compozit (kết dính tạo nền và gắn các tiếp điểm, các mạch dẫn, bán dẫn...). Trong xây dựng, thi công các nhà cửa, keo dùng đê chống thấm, dán cách âm, cách nhiệt, làm tường bảo vệ, dán các chi tiết trang trí, các cụm chức năng, gắn kết bê tông, kim lo ại... Trong hàng không và du hành vũ trụ, dùng để chế tạo các chi tiết máy bay, tên lửa, vệ tinh (các cacbin, cánh, mũi, thân, tấm chắn nhiệt) chế tạo các kết cấu tổ ong chịu lực, tấm pin mặt trời. Trong công nghiệp ô tô, keo dùng đế chế tạo các tấm cửa, chi tiết máy, dán kính an toàn (triplex) và lượng keo rất lớn được dùng trong chế tạo các lốp xe (lớp cốt sợi tống họp hay lớp cốt thép), các phụ tùng, nội thất xe (ghế + xốp cao su, xốp PU). Trong công nghiệp giày dép, công nghệ dệt, giấy, gia công đồ da, giả da, công nghiệp thuốc lá, công nghiệp thực phẩm, đều cần một khối keo dán rất lớn. Các nước công nghiệp hóa cao nhất đều là các quốc gia sản xuất và tiêu thụ keo dán lớn nhất như Mỹ, Nhật Bản, Đức, P háp... Hiện nay trên thương trường có hàng trăm loại keo dán và hàng chục ngàn mặt hàng. Bên cạnh các loại keo dán truyền thống, giờ đây đã xuất hiện hàng loạt keo dán mới, hết sức ưu việt và đa dụng. Đó là các nhóm keo : - Keo cấu trúc: Dán các chi tiết thường xuyên chịu lực, có độ bền cơ lý cao (dán cao su - kim loại, kim loại - kim lo ại...) - Keo dán nóng chảy: Cho mối dán bền chắc, tức thời ngay trên dây chuyền sản xuất. - Keo nhạy áp lực: Dùng để dán nhanh, cố định các vị trí tương đối, che chắn hay các mục đích thông dụng khác Đ ỗ Thị Dung 7 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp - Keo dán yếm khí: Keo tạo mối dán rất chắc chắn khi không có mặt Ơ 2 , dùng để cố định trong gia công cơ khí. - Keo bán dẫn và keo dẫn điện: Dùng đặc biệt cho chế tạo các linh kiện hay sửa chữa trong kỹ thuật điện tử. Ngoài ra còn có những nhóm keo chuyên dụng quan trọng khác như keo chịu nhiệt độ siêu lạnh (Cryogenic adhesive), keo chịu chân không cao, keo chịu nhiệt đặc b iệt... Các loại keo mới không ngừng ra đời, góp phần giải quyết nhiều vấn đề nảy sinh trong thực tế cuộc sống. Ở Việt Nam, trong vòng 10 năm qua, hàng loạt keo tổng hợp nhập ngoại đã đổi mới đáng kể kỹ thuật và phạm vi sử dụng trong nhiều ngành sản xuất tại chỗ. 1.2. Cao su nitril butadỉen 1.2.1. Lịch sử p h át triên của cao su nitrỉỉ (NBR) Cao su nitril butadien công nghiệp ra đời năm 1937 ở Cộng Hòa Liên Bang Đức. Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, cao su nitril butadien được tổ chức sản xuất công nghiệp ở Liên Xô cũ. Ngày nay NBR trở thành một trong những cao su được sử dụng nhiều nhất [6,7]. 1.2.2. Đặc điếm cấu tạo NBR là sản phẩm đồng trùng hợp Butadien-1,3 và Acrylonitril với sự có mặt của hệ xúc tác oxy hóa khử persuníat và trietanolamin. Cao su này là một trong những loại cao su chịu dầu điển hình. Cao su nitril, được hydro hóa một cách chọn lọc, gọi là cao su nitril hydro hóa (HNBR). Acrylonitril tham gia vào phản ứng với butadien tạo ra hai loại sản phẩm khác nhau [6]. Phản ứng diễn ra như sau: Đ ỗ Thị Dung 8 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp ch2 CH2^ = ch ----CH x2 ch2= ch + - — (-C H 2 C H ^ = C H ----------C H 2 CN — - ( — C H 2 --------- C H Ỵ N Sản phâm chính của quá trình này là đại phân tử nitril butadien, ngoài ra sản phẩm phụ hình thành khi acrylonitril tham gia vào phản ứng vòng hóa với butadien để tạo thành nitril mạch vòng 4 - xiano xiclorhexen tạo cho NBR mùi đặc trưng (mùi nhựa cây đu đủ). ^ H(J CH’ _ . A _ ỌH2 . CH2 ch CH^ HC X CH, l2 -CH c CH----- CN »2 Phản ứng tạo sản phẩm phụ 4- xiano xiclorhexen xảy ra càng mạnh khi hàm lượng monome acrylonitril trong hỗn họp phản ứng càng cao. Cao su nitril butadien chứa càng nhiều 4- xiano xiclorhexen càng có màu xẫm hơn và mùi rõ hơn [1J. Dựa vào đặc điểm này ta có thể dễ dàng phân biệt được loại cao su và hàm lượng nhóm nitril có trong cao su. Monome Butadien-1,3 tham gia vào phản ứng hình thành mạch đại phân tử chủ yếu ở vị trí 1,4 trans đồng phân. Ví dụ: Trong cao su CKH-26 được sản xuất ở Liên Xô cũ có 77,4% monome Butadien tham gia vào phản ứng ở 1,4 trans 12,4% monome butadien tham gia vào phản ứng ở 1,4-cis 10,2% monome Butadien tham gia vào phản ứng ở vị trí 1,2. Đ ỗ Thị Dung 9 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Khối lượng phân tử trung bình của NBR dao động trong khoảng từ 200.000 đến 300.000 đvC. Cao su nitril butadiene có cấu trúc không gian không điều hòa vì thế nó không kết tinh trong quá trình biến dạng. Đây là loại cao su vô định hình, rất khó kết tinh. 1.2.3. Phương pháp tông hợp NBR NBR được sản xuất bằng hệ thống đồng trùng hợp nhũ tương tương tự như SBR. Đe bắt đầu đồng trùng họp nhũ tương, monome butadien và acrylonitril được đưa vào thùng phản ứng và trộn với nước mềm và chất tạo nhũ, sau đó đưa thêm chất xúc tác và chất điều chỉnh. Đối với đồng trùng họp lạnh, hệ thống xúc tác oxy hóa khử được sử dụng, hệ thống này bao gồm các peroxit vô cơ như hydro peroxit, kali persunfat hay các hydroperoxit hữu cơ như cumen hydroperoxit, diisopropyl benzen hydroperoxit hay parametan hydroperoxit và tác nhân khử như muối sắt hoặc tetraetylen pentamin. Tác nhân điều chỉnh pH như natri photphat cũng được sử dụng. Khi sự chuyển hóa thích hợp đạt đến mức từ 60- 90 %, phản ứng trùng họp được hãm lại bởi hydroquinon hay carbamat. Đơn pha chế để tổng họp NBR thể hiện trong bảng 1.1 dưới đây. Đ ỗ Thị Dung 10 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1.1: Đơn pha chế để tổng hợp NBR Tỷ lệ Thành phần [Phần khối lượng] Butadien 67 Acrylonitril 33 Nước 230 Natri oleat 5,0 KOH 0,05 KC1 0,30 Natri naphtalen suníonat ngưng tụ và 0,20 formaldehit EDTA- Na4.4H20 0,02 Dodecyl mercaptan 0,38 FeSƠ4 0,01 SFS (NaSO 2 .CH 2 OH.2 H 2 O) 0,05 p- Metanehydroperoxit 0,04 Sau khi loại bỏ và thu hồi các monome không phản ứng từ latex bằng cách làm nóng, giảm áp suất, lọc hơi, các tác nhân ổn định được đưa vào để duy trì tính ổn định của polyme. Latex được làm đông lại bởi canxi clorrua, nhôm sunfat, natri clorua với axit suníuric hoặc chất làm đông. Sản phẩm được lọc, rửa và sấy khô trong thành sản phấm cuối cùng. Trong trường họp sản xuất NBR không có kim loại sắt hoặc với lượng kim loại sắt, chất nhũ, huyền phù tương đối nhỏ, có thể sử dụng đồng trùng họp khối. Đ ỗ Thị Dung 11 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 1.2.4. Khóa luận tôt nghiệp Tỉnh chất cơ lý và công nghệ Tính chất nổi bật nhất của NBR là bền với các dung môi mạch thẳng và các loại dầu khoáng, nhưng tan trong kêtôn [5]. Những đặc tính kỹ thuật cơ bản của vật liệu này bao gồm: - Độ bền kéo đứt, modul đàn hồi và độ cứng cao - Ben dầu mỡ (ít thay đối thế tích trong môi trường dầu hoặc nhiên liệu) - Độ linh động ở nhiệt độ thấp kém - Quá trình hồi phục chậm, khả năng bền nhiệt ở điều kiện động thấp - Độ biến dạng dư khi nén cao NBR có cấu trúc không gian không điều hòa, vì thế nó không kết tinh trong quá trình biến dạng. Tính chất cơ lý, tính chất công nghệ của NBR phụ thuộc vào hàm lượng nhóm nitril trong nó [2,6,9]. Khả năng chịu môi trường dầu mờ, dung môi hữu cơ tăng cùng với hàm lượng nhóm Acrylonitril tham gia vào phản ứng tạo mạch phân tử cao su. Anh hưởng của nhóm nitril đến khả năng chịu dầu mỡ của NBR có thể giải thích theo 2 cách sau : CL Theo thuyết hấp phụ Do liên kết -C = N trong cao su có độ phân cực lớn (ô+ ở nguyên tử Cacbon và ô' ở nguyên tử nitơ) nên lực tác dụng tương hỗ giữa các đoạn mạch phân tử có chứa nhóm -C N tăng. Năng lượng liên kết vật lý giữa các đoạn mạch cao, năng lượng kết dính nội càng lớn khi hàm lượng nhóm -C N càng cao. Năng lượng liên kết nội ngăn chặn hiện tượng tách các phân tử polyme ra xa trong quá trình trương và hòa tan. Vì thế cùng với hàm lượng nhóm nitril tăng khả năng chịu dầu mỡ của cao su cũng tăng. Bảng 1.2 dưới đây thống kê một số tính chất vật lý của cao su nitril [2,9]. Đ ỗ Thị Dung 12 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1.2: Một số tính chất vật lý của cao su nitril Tính chât Giá trị Khối lượng riêng [kg/m3]: H: 0,999, MH: 0,987, M: 0,968 Hệ số dãn nở nhiệt [10'6 ° c 1]: H: 150, MH: 170, M: 175 Nhiệt độ hóa thủy tinh [°C]: H: -22, MH: -38, M: -46, L: -56 1 Hằng số điện môi 8 [1000 hzj: 7-12 Điện áp đánh thủng [kv/mm]: 20 o r- Điện trở thể tích riêng [Q.cm] b. Theo thuyết che chắn Do kích thước không gian các nhóm -C N lớn và khoảng cách không gian giữa nhóm này với liên kết không no gần nên nó đã bao trùm lên không gian các liên kết không no, ngăn chặn sự xâm nhập của các tác nhân tác dụng (phân tử của dầu, m ỡ ...) vào không gian liên kết đôi và khoảng không gian giữa các mạch đại phân tử. Khi hàm lượng nhóm nitril trong mạch cao su càng cao khả năng và hiệu quả che chắn càng cao. Tuy nhiên, nhóm -C N trong mạch đại phân tử làm tăng độ thấm thấu của NBR so với một số loại cao su không phân cực khác [12]. Bảng 1.3 : Hệ số thấm thấu khí và nước của một số loại polyme, 107cm2.5-1bar_1 [5] Polyme He o2 h 2o Polyetylen 1,14 0,40 12 1,3 120 0.0003 300 Cao su Butyl - Cao su NBR 0,55 Đ ỗ Thị Dung 13 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp NBR là loại cao su phân cực lớn nên nó có khả năng trộn họp với các polyme phân cực, với các loại nhựa tổng họp phân cực... NBR có liên kết không no trong mạch chính đại phân tử nên nó có khả năng lưu hóa bằng lun huỳnh phối họp với các loại xúc tiến, lun hóa thông dụng. Ngoài hệ thống lun hóa thông dụng cao su butadien nitril còn có khả năng lưu hóa bằng xúc tiến lưu hóa nhóm thiuram, nhựa phenol foocmldehyt có tính chất cơ lí cao, khả năng chịu nhiệt tốt [10,13]. Bảng 1.4 : Đặc trung kỹ thuật của NBR được xác định trên cơ sở họp phần Cao su nitril butadien Lưu huỳnh 100 2 Xúc tiên lưu hóa 1.5 Than HAF - 100 50 Bảng 1.5 dưới đây trình bày một số tính chất cơ học của NBR với thành phần đơn tính theo phần khối lượng (pkl): NBR: 100; lưu huỳnh: 2; xúc tiến lưu hóa: 1,5; than HAF: 50. Đ ỗ Thị Dung 14 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1.5: Đặc trang kỹ thuật một số loại cao su nitril butadien trên thương trường quốc tế [6] Nước Loại cao su ơ300% ơ 8 Sdư T Ben [MPa] [MPa] [%] [%] [shopre] [kgl/cm] trương 12,5 26,5 550 15 74 57 65 sản T xuất CKH-18 1 Liên xé Độ xô 2 CKH-18M - 12,2 27,0 600 15 68 60 65 3 CKH-26 - 11,5 28,5 650 20 76 72-75 35 4 CKH-26M - 12,5 29,0 650 15 72 75 38 5 CKH- - 13,2 30,0 600 20 75 78 30 26PVC-30 6 CKH-40 - 13,2 31,2 600 22 76 75-80 15 7 CKH-40M - 12,5 30,5 650 25 78 80 12 8 Buna N Đức 12,0 27,5 550 18 72 58-60 65 9 Bu tap ren Mỹ 12,5 26,5 600 20 75 60-62 47 10 Paracril Mỹ 13,0 27,5 575 20 76 70 45 11 Hacar Mỹ 12,5 26,5 575 20 72 65 50 12 Breon Anh 12,5 28,0 600 15 72 58 52 13 Butacon Anh 13,0 29,5 650 20 75 60 42 14 Europren N Ý 12,5 29,0 600 20 72 58 50 15 Butacril Pháp 13,2 30,5 625 17 70 62 48 16 Nipol N Nhật 13,5 31,0 650 20 72 65 52 13,5 31,5 650 20 75 65 45 12,5 31,0 625 17 72 62 50 Bản 17 ISRN Nhật Bản 18 Perbunan CHLB Đức Đ ỗ Thị Dung 15 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Trong đó Ơ300 %: là độ bền kéo ở độ dãn 300% ơ : độ bền kéo đứt 8 : độ dãn dài khi đứt Sdư: độ dãn dài dư Độ trương của vật liệu được xác định sau 24 giờ khi ngâm mẫu ở nhiệt độ 25±2°c trong hỗn họp dung môi benzin : benzen 8:1 - Tính chất công nghệ và khả năng tạo blend với các loại cao su, nhựa khác của cao su nitriỉ Cao su nitril butadien có cấu trúc không gian không điều hòa vì thế nó không kết tinh trong quá trình biến dạng. Cao su nitril butadien là cao su phân cực nên nó có khả năng trộn họp với các loại polyme phân cực cũng như cao su phân cực khác,... Tố hợp cao su nitril butadien với nhựa phenol formandehit có rất nhiều tính chất quý giá như chịu nhiệt cao, chống xé rách, bền với ozon, oxy, có độ bền kết dính ngoại cao. Ngoài ra NBR còn có khả năng phân giải điện tích tụ ở vật liệu trong quá trình ma sát. Đặc biệt, blend của cao su nitril với nhựa PVC có độ bền cơ học, bền môi trường, dầu mỡ và bền chống cháy cao. Cao su nitril butadien có liên kết không no trong mạch nên nó có khả năng lun hóa bằng lun huỳnh và xúc tiến lun hóa thông dụng. Ngoài hệ thống lưu hóa thông dụng, cao su nitril còn được lun hóa bằng xúc tiến lưu hóa nhóm thiuram hoặc nhựa phenol formandehit có tính chất cơ lý cao, chịu nhiệt tốt. 1.2.5. Úng dụng Cao su nitril butadien (NBR), cao su nitrile cacboxyl (XNBR) được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm công nghiệp do đặc tĩnh chịu dầu, dung môi và hóa chất của chúng. Chức năng quan trọng của vật liệu này là làm các dụng cụ chứa và vận chuyên dầu, nhiên liệu, nước và hóa chất trong công Đ ỗ Thị Dung 16 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp nghiệp ô tô, máy móc, vũ trụ, hóa chất, thực phấm, cơ khí, khoan dầu, hàng hải, đường sắt, dệt và in ấn,... chi tiết được trình bày dưới đây [2,6,9]. + Sử dụng trong công nghiệp ô tô: NBR được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp ô tô. Theo như phân loại của phân hội cao su (CARS) thuộc Hội kỹ thuật ô tô (Society of Automotive Engineers - SAE) thì các loại cao su sử dụng trong lĩnh vực này được phân loại theo khả năng chịu nhiệt và theo khả năng chịu dầu của chúng. Theo khả năng chịu nhiệt có từ cap A, B, đến cấp H, J tương ứng với nhiệt độ từ 70, 100, 125,... đến 250 và 275 °c, còn theo độ bền dầu cũng từ cấp A, B, đến cấp J, K, trong đó cấp A tương ứng với độ bền dầu của CSTN, cấp B, c có độ trương trong dầu (tính theo thể tích) tương ứng 140 % và 120 %,... cho đến cấp K có độ trương trong dầu 10 % (theo thể tích). Theo đó, NBR được phân thành loại BF, BG, BK có khả năng ứng dụng ở 100 °c và CH ở 125 °c. HNBR (Cao su acrylonitril butadien hydro hóa) được phân loại là DH và dự định sẽ là DK. + Các ống dẫn: NBR đặc biệt được sử dụng cho các đường ống được gia cường bằng vải (fabric) hay dây thép và bao phủ bởi kim loại, vải dệt hoặc bằng cao su có khả năng chịu thời tiết. Các ống NBR được sử dụng chứa, dẫn nhiên liệu cho hệ thống truyền động, phanh và bánh lái trong ô tô. Trong công nghiệp, dân dụng được sử dụng làm ống nước, vận chuyên dầu thô, dầu nặng, nhiên liệu, axit và kiềm; các ống dẫn sữa cũng được làm bang NBR. HNBR còn được sử dụng làm các ống dẫn nhiên liệu, ống dẫn cho hệ thống điều hòa không khí với tuôi thọ cao. + Làm vật liệu bọc, bịt: Các cao su khác nhau được sử dụng để làm kín dầu, nước, nhiên liệu và các loại hóa chất. Một trong những ứng dụng chính của NBR và HNBR đó là nó có khả năng bịt kín và làm gioăng, đệm bởi vì nó có khả năng chịu dầu, dầu nhờn, dầu mỡ. Các ứng dụng đặc trung của vật liệu này là làm vật liệu bọc, bịt và vòng đệm (O- rings). Ö Nhật Bản, Đ ỗ Thị Dung 17 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp người ta đã tiêu chuân hóa về phạm vi ứng dụng của vật liệu này theo tiêu chuẩn JĨS B2401 - 1 với các mức độ A và B. Trong đó B2402 - mức độ B cho khả năng bọc bịt và JIS K6380 trong công nghiệp bao gói (industrial packing) với các vật liệu BI, BII, Bill. HNBR được sử dụng cho các ứng dụng ở áp suất nhiệt độ cao. + Quả lô (rolls): Các quả lô cao su từ NBR được sử dụng một cách rộng rãi trong công nghiệp giấy, nhuộm, dệt, vải, da, thép, in, hóa chất và công nghiệp gia công polyme. Các lô NBR có khả năng chịu dầu, các tác nhân hoạt động bề mặt, chất nhuộm, mực, dung môi, axit, kiềm,... Tuy nhiên HNBR và XNBR trộn hợp vói kẽm metacrylat hiện tại được sử dụng trong các ứng dụng làm quả lô lớn và nặng như lô sử dụng trong công nghiệp giấy, thép và công nghiệp dệt bởi vì chúng có tuồi thọ cao khi làm việc ở nhiệt độ cao. + Đai, băng truyền: NBR và XNBR được sử dụng một cách rộng rãi làm băng truyền trong khai thác quặng, than cốc, cát và các dây curoa phang trong sản xuất tiền giấy và vé tàu xe. NBR trộn hợp với PVC thường được sử dụng cho công nghiệp dệt và công nghiệp thực phẩm có yêu cầu khả năng chịu ozon. Các băng dẫn động cốt cam trong động cơ ô tô phần lớn được làm từ HNBR, do nó có các tính chất rất cân bằng với modul cao ở nhiệt độ cao, khả năng chịu mài mòn, có độ bền uốn tốt và khả năng chịu dầu. + Các ứng dụng khác: Các cao su nitril gồm có NBR, XNBR và HNBR được sử dụng một cách rộng rãi cho các sản phẩm như bơm, van, màng chắn, dây đai, các chất kết dính, má phanh khóp, chất cách điện, vỏ cáp,... Trong kỹ thuật khoan dầu người ta sử dụng NBR trong thiết bị chống phun dầu, bịt lỗ khoan, lớp vỏ bảo vệ các ống khoan, bơm dầu, ắc quy, stator trong máy bơm dầu, ống hút dầu,... Bên cạnh đó, HNBR được ứng dụng cho Đ ỗ Thị Dung 18 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp các sản phấm đòi hỏi độ bền với H 2 S, hơi nước, khí metan ở áp suất cao, nó có khả năng ức chế ăn mòn tốt và bền ép cao. Từ nội dung trên cho thấy, ngoài việc ứng dụng trong công nghiệp với các sản phẩm cao su kỹ thuật bền dầu, NBR còn được sử dụng rất có hiệu quả để làm chất kết dính có khả năng bền với dầu mỡ và môi trường [8,11 ]. 1.3 Keo dán tù NBR 1.3,1. Lịch sử ph át trìên của keo dán từ NBR Keo dán từ NBR được chế tạo từ năm 1941. Ngày nay keo dán từ NBR trở thành một trong những keo dán được sử dụng nhiều và phố biến [8]. 1.3.2 Đặc điểm cấu tạo Keo dán tổng hợp trên cơ sở NBR thường dùng dưới dạng dung dịch trong xeton RNO 2 , RC1,... Hàm khô thông dụng là 20-35% trong metyletylxeton hoặc hàm khô đến cõ' 40-45% trong dung môi nitro hóa. Do cao su NBR có chứa nhóm nitril và có thế chuyển hóa cả trên mạch chủ (nối đôi) lẫn trên nhóm chức bên cạnh (—C -N ). Hàm lượng nhóm CN trong cao su dao động từ 18% đến trên 50%. Đe chế tạo keo dán, cần dùng cao su chứa hàm lượng nhóm chức nitril cao (~ 38-40%) vì độ bám dính tăng theo nhóm này. 1.3.3 Tính chất -Tính chất vật lí của keo dán từ NBR : Keo cao su NBR thường dùng dười dạng dung dung dịch trong xeton RNO 2 , RC1,... Hàm khô thông dụng là 20-35% trong metyletylxeton hoặc hàm khô đến cỡ 40-45% trong dung môi nitro hóa. Tính chất vật lý của keo dán từ NBR phụ thuộc vào hàm lượng nhóm CN có trong mạch đại phân tử cũng như khối lượng phân tử của vật liệu. Tùy theo khối lượng phân tử, khối lượng phân tử càng lớn độ đậm đặc càng cao. Đ ỗ Thị Dung 19 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp -Tích chất cơ học của keo dán từ NBR : Nhóm nitril tăng làm tăng độ cứng, mật độ đan lưới khi lưu hóa nóng, tăng khă năng chịu dầu mỡ, độ bền chống mài mòn và khoảng đàn hồi cho vật liệu. 1.3.4 ủ n g dụng Cao su tổng họp butadien- acrylonitril (cao su nitril - NBR) là loại cao su phân cực mạnh, dễ dàng tương hợp với nhiều polyme tổng hợp (nhựa PF, RF, PVC, nhựa alkyd, polyester...) cho nhiều tổ hợp keo dán có giá trị cao trong công nghiệp. Keo tống họp trên cơ sở NBR cho phép dán nhiều nền vật liệu khác nhau n h ư : - Thép, inox, họp kim nhôm - Các chi tiết khí tài hàng không, phi cơ - Ket dính các hạt mài, chế tạo đá mài - Dán má phanh các loại - Dán cao su kim loại, chất dẻo, da, g ỗ ... - Dán giày dép, vải giấy, da, cactông Ngoài các ứng dụng làm keo dán kim loại, cao su-kim loại cao su NBR còn được dùng pha chế làm keo dán PVC (đơn keo thông thường gồm NBR/PVC/PVA có tỷ lệ 1:1:1). 1.4 Tình hình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng của keo dán từ NBR 1.4.1 Trên thế giới Số liệu thống kê cho thấy, mức tăng trưởng sản lượng keo dán hàng năm trên thị trường tăng. Trên thế giới, keo dán đã được nghiên cún và ứng dụng rộng rãi. 1.4.2 Trong nước Trong nhũng năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, nhiều công trình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng keo dán đã được tiến Đ ỗ Thị Dung 20 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp hành mạnh mẽ ở nước ta. Nhiều công trình nghiên cún đã được úng dụng rộng rãi vào thực tế sản xuất và đã mang lại những hiệu quả kinh tế đáng ghi nhận. Việc nghiên cứu chế tạo keo dán từ NBR có khả năng bền với dầu mỡ và môi trường mới chỉ bắt đầu. Nhìn chung các keo dán trên cơ sở NBR có rất nhiều ưu điểm vì vậy đã được ứng dụng vào thực tế cũng như sản xuất một số sản phẩm keo dán kỹ thuật. Nó đã tham gia vào hầu hết mỗi hoạt động của con người, cả trong sinh hoạt hàng ngày đến hoạt động sản xuất, công nghệ và kỹ thuật đỉnh cao. Các tác giả thuộc Viện Hóa Học vật liệu môi trường (Trung tâm khoa học kỹ thuật và công nghệ Quân sự) hiện đang nghiên cún chế tạo keo dán NBR tạo ra keo dán bền dầu mỡ. Keo này cho phép dán nhiều nền vật liệu khác nhau. Nhận xét chung: Từ những nội dung trên cho thấy NBR là một loại cao su có tính năng cơ lý kỹ thuật cao, đặc biệt khả năng bền dầu mỡ và môi trường. Do vậy loại vật liệu này đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Riêng trong lĩnh vực keo dán, NBR cũng đã được ứng dụng khá rộng rãi cho khả năng bám đinh cao của nó trên nhiều loại vật liệu. Tuy nhiên ở Việt Nam, cho tới nay chưa thấy có những công bố về nghiên cứu chế tạo và ứng dụng loại keo dán này. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cần một loại keo dán để kết dính các loại vải, mành polyester (PSE) và polyamide (PA), việc định hướng nghiên cứu sử dụng loại keo dán từ NBR sẽ được nghiên cứu trong khóa luận này. Đ ỗ Thị Dung 21 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2 V Ặ T L IỆ U V À P H Ư Ơ N G P H Á P N G H IÊ N c ứ u 2.1 Thiết bị và vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Thiết bị nghiên cứu - Máy ép TN có gia nhiệt của hãng Toyoseiki (Nhật Bản) - Máy đo độ bền kéo đứt Gester (Trung Quốc) - Cân phân tích - Khuôn ép mẫu - Máy phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) TGA - TA50 của hãng Shimadzu (Nhật Bản) 2.1.2 Vật liệu nghiên cún - Cao su NBR sử dụng là KOSYN - KNB 35L (Hàn Quốc) có hàm lượng nhóm acrylonitril 35% - Các 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 là sản phẩm của Viện Xạ hiếm (VN) Tất cả các nguyên liệu và hóa chất trên đây đều là dạng công nghiệp. - Dung môi axeton, toluen, xyclohexanon (loại P) của Trung Quốc Đ ỗ Thị Dung 22 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 2.2 Phương pháp chế tạo keo dán và mẫu thử 2.2.1. Chế tạo keo dán trên cơ sở cao su nitril butadien NBR được cắt mạch sơ bộ trên máy cán thí nghiệm của hãng Toyoseiki (Nhật Bản) trong các khoảng thời gian khác nhau. Tiếp tục cho các phụ gia gồm các chat on định, độn gia cường,... cán trộn đều, để nguội xuống dưới 50 °c, cho tiếp xúc tiến và lưu hóa vào và trộn đều. Hòa tan họp phần cao su trong các dung môi khác nhau (axeton, toluen và xyclohexanon) với các nồng độ khác nhau từ 2, 4 ,... 16 %. Trộn đều và để cho đến khi tan hết cao su (trong điều kiện thường có thế kéo dài 24 giờ), trộn đều, ta được dung dịch keo dán từ NBR và các phụ gia. Xin lưu ỷ là khi phối trộn dung dịch NBR với chất độn và các phụ gia phải trong cối sứ vừa nghiền vừa trộn. 2.2.2. Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chất kết dính vói vải mành polyeste Vải mành cắt thành miếng có kích thước theo tiêu chuẩn đo độ bền kéo bóc (TCVN 1596-2006) và kéo trượt ASTMD - 905. Đưa keo dính lên bề mặt vải, sau khi đế bay hết dung môi, áp mặt có chất kết dính vào nhau. Ép với áp suất 2 kg/cm2 và lưu hóa ở 145°c ± 2°c, trong thời gian 12 phút. Hạ nhiệt độ, lấy mẫu. 2.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng bám dính của chất kết dính lên mành polyeste - Khảo sát ảnh hưởng của dung môi đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian cắt mạch sơ bộ NBR đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NBR đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste Đ ỗ Thị Dung 23 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp - Khảo sát ảnh hưởng của loại chất độn đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste - Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất độn than đen đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste 2.3 Phưong pháp xác định một số tính chất cơ lí của keo dán 2.3.1 Phương pháp xác định khả năng bám dính của keo dán Khả năng bám dính của chất kết dính, bảo vệ từ NBR lên mành polyeste (PSE) được đánh giá thông qua độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của liên kết theo các tiêu chuẩn hiện hành, cụ thể: - Độ bền kéo bóc xác định theo TCVN 1596 : 2006 (ISO 36 : 2005) Áp dụng đế đánh giá độ bền chịu bóc của keo dán khi dùng các mẫu thử chuẩn. Độ bền kéo bóc được tính bằng lực kéo trên đơn vị độ rộng của vết dán đê có thế bóc từ từ hai băng vật liệu dưới góc kéo 180° và tốc độ kéo 150mm/phút. Mầu chuẩn có kích thước: lx l2 in ch (25x300mm) cho vật liệu mềm (vải, mành polyeste). Đoạn dán đè dài 6inch (150mm) phần không dán phải áp mặt đối mặt. Đe đảm bảo tốc độ bóc không đổi, mẫu phải tương đối không đàn hồi dưới tải trọng. Neu mẫu đàn hồi quá, phải lót mẫu trong khi dán bằng một nền vật liệu chắc, không trễ được và ghi rõ trong biên bản. - Độ bền kẻo trượt phỏng theo tiêu chuấn TCVN 7755 : 2007 (ASTM D - 905) Độ bền kéo trượt được tính bằng lực kéo trên đơn vị diện tích bề mặt kết dính, đon vị là MPa. 2.3.2 Phương pháp xác định độ bền nhiệt, bền môi trường của keo dán Độ bền nhiệt của vật liệu được đánh giá bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) [3]. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) là một phương pháp phân tích sự Đ ỗ Thị Dung 24 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp thay đối liên tục về khối lượng của mẫu theo nhiệt độ. Phương pháp này cho thấy được các thông tin về nhiệt độ bắt đầu phân hủy, tốc độ phân hủy và phần trăm khối lượng của vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau. Các điều kiện đế phân tích nhiệt trọng lượng: + Chén đựng mẫu: platin + Môi trường khảo sát: Không khí + Tốc độ tăng trưởng: 10°c/phút + Khoảng nhiệt độ nghiên cứu: từ nhiệt độ phòng đến 600°c Quá trình phân tích TGA được thực hiện trên máy phân tích nhiệt trọng lượng TGA trên máy DTG - 60H của hãng Shimadzu (Nhật Bản). 2 .3 3 Phương pháp xác định độ bền m ôi truờng của keo dán Trong nghiên CÚOI này, độ bền môi trường của vật liệu được đánh giá theo tiêu chuân TCVN 2229-77 trong môi trường không khí và trong môi trường nước muối 10% ở 70 °c, trong thời gian 72 giờ. Tạo các mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt (mỗi loại 15 mẫu). Ép lưu hóa để đóng rắn hoàn toàn bằng phương pháp ép nóng. Đe ổn định 1 ngày sau đó lấy mỗi loại 5 mẫu đo độ bền kéo bóc và kéo trượt. 5 mẫu đem thử nghiệm già hóa ở 70°c trong thời gian 72 giờ trong không khí và nước muối 10%. Lấy mẫu để ổn định sau 24 giờ đem đo độ bền kéo bóc và kéo trượt trước và sau thử nghiệm là giá trị trung bình của 5 mẫu đo. Hệ số già hóa là tỉ số của độ bền kéo bóc và kéo trượt sau và trước khi thử nghiệm. Tức hệ số già hóa theo kéo bóc: Trong đó: fsau: độ bền kéo bóc sau Đ ỗ Thị Dung 25 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tót nghiệp ftrước" độ bền kéo bóc trước Hệ số già hóa theo kéo trượt kt Km = ------ — Trong đó: Msau: độ bền kéo trượt sau Mtrước- độ bền kéo trượt trước Đ ỗ Thị Dung 26 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ TH ẢO LUẬN 3.1. Ánh hưởng của dung môi đến khá năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste Đe chế tạo chất kết dính từ cao su nitril butadien, chúng tôi trước hết đem cắt mạch sơ bộ NBR trên máy cán 2 trục trong thời gian 15 phút; phối trộn các phụ gia ổn định, xúc tiến và chất lưu hóa là lun huỳnh và than đen. Sau khi các thành phần được trộn đều, hòa tan lần lượt trong các dung môi axeton, toluen và xyclohexanon (với nồng độ 10 %). Trộn đều và để cho đến khi NBR tan hết. Ta được dung dịch chất kết dính trên cơ sở NBR. Tạo mẫu đo bền kéo bóc và kéo trượt theo các tiêu chuẩn. Ket quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên mành Polyeste (PSE) được trình bày trong bảng 6 dưới đây. Bảng 3.1: Ảnh hưởng của loại dung môi đến độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bắng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành PSE TT Độ bên kéo Độ bên kéo bóc [N/cm] trượt [MPa] Dung môi Ghi chú Khi cao su tan hêt thì Axeton 1 - - dung dịch quá đặc Khi cao su tan hêt thì 2 Toluen 15,03 12,23 dung dịch khá đặc 3 Xyclohexanon 13,15 17,18 - Trong quá trình thực nghiệm thấy rằng, với dung môi axeton, khi hòa tan được cao su thì dung môi đã bay đi khá nhiều (do khi lắc, nút đậy dao Đ ỗ Thị Dung 27 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp động mạnh, áp suất hơi dung môi tăng cao, đặc biệt axeton là chất dễ bay hơi, do vậy dung môi thất thoát ra môi trường nhiều hơn), làm cho dung dịch keo quá đậm đặc, khó đưa lên bề mặt vải. Do vậy không khảo sát tiếp loại dung môi này. Từ kết quả bảng 3.1 cho thấy rằng, khả năng bám dính của chất kết dính trên cơ sở NBR trong dung môi là xyclohexanon cao hơn của NBR trong dung môi toluen. Mặt khác, dung môi xyclohexanon có nhiệt độ sôi cao hơn (trên 150°C), còn nhiệt độ sôi của toluen chỉ khoảng 1 10°c, do vậy hệ chất kết dính với dung môi xyclohexanon sẽ dễ dàng bảo quản được lâu hơn. Từ những kết quả trên, chúng tôi chọn hệ chất kết dính trên cơ sở NBR và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon để nghiên cứu tiếp. 3.2. Ánh hưỏ’ng của thòi gian cắt mạch SO’ bộ đến khả năng kết dính của yật liệu lên mành polyeste Ảnh hưởng của thời gian cắt mạch đến khả năng kết dính của chất kết dính trên cơ sở NBR và các phụ gia lên mành polyeste được trình bày trong bảng 3.2 dưới đây. Bảng 3.2: Ảnh hưởng của thời gian cắt mạch tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste Thòi gian cắt Độ bền kéo Độ bền kéo trư ợ t mạch [phút] bóc [N/cm] [MPa] TT Ghi chú 1 5 12,85 16,75 2 10 12,98 16,93 3 15 13,15 17,18 4 20 13,55 17,31 5 25 13,80 17,48 6 30 13,92 17,60 7 35 13,97 17,65 Đ ỗ Thị Dung 28 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Những kết quả bảng trên được thể hiện trên 2 hình sau đây. Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian cắt mạch tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste Đ ỗ Thị Dung 29 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp Nhận thấy rằng, khi thời gian cắt mạch tăng lên, khả năng bám dính của vật liệu tăng lên. Tuy nhiên, giai đoạn đầu đến khoảng 30 phút, khả năng bám dính tăng mạnh hơn. Sau 30 phút cắt mạch, khả năng bám dính của vật liệu tăng chậm lại. Điều này có thể giải thích do ban đầu khi mạch cao su còn dài, hiệu quả cắt mạch cơ học bằng cán trộn cao hơn. Khi mạch cao su đã cắt nhỏ dần, khả năng cắt mạch cơ học cũng giảm dần. Do vậy, trong cùng thời gian, hiệu quả cắt mạch cũng giảm dần. Tuy nhiên, khi mạch cao su cắt đến mức độ nhất định sẽ có hai hiệu ứng đồng thời ảnh hưởng trái ngược nhau đến khả năng kết dính, một là khi khối lượng phân tử cao su nhỏ sẽ dễ dàng phân tán vào bề mặt vải, làm tăng khả năng bám dính, song bên cạnh đó, khi khối lượng phân tử cao su thấp, độ bền của chính cao su giảm, như vậy độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính cao su lên mành polyeste sẽ giảm. Do hai hiệu ứng này làm khả năng kết dính của vật liệu tăng không nhiều. Mặt khác, về mặt kinh tế, kỹ thuật, không nên kéo dài thời gian cán cắt mạch quá lâu. Căn cứ những kết quả nghiên cứu thu được, chúng tôi chọn thời gian cắt mạch cơ học NBR làm chất kết dính bảo vệ cho vải polyeste là 30 phút. 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ NBR đến khá năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NBR đến khả năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste được trình bày trong bảng 3.3 dưới đây. Đ ỗ Thị Dung 30 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.3: Ánh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste Nòng độ NBR Độ bền kéo Độ bền kéo [%] bóc [N/cm] tr ư ợ t [MPa| TT Ghi chú Hàm rắn 2 - lượng quá nhỏ - 1 không đủ kết dính 2 4 3,23 5,13 3 6 6,15 7,17 4 8 10,53 12,15 5 10 13,92 17,60 6 12 14,12 17,91 7 14 14,06 17,64 Những kết quả được thế hiện trên hình 3.3,3.4 dưới đây. Đ ỗ Thị Dung 31 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ NBR tới độ bền kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia trên mành polyeste Đ ỗ Thị Dung 32 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Nhận thấy rằng, ở nồng độ NBR quá thấp, chất kết dính chưa đủ phủ kín bề mặt vải, do vậy chưa đủ khả năng kết dính hai bề mặt vải mành polyeste. Do vậy lực kéo bóc, kéo trượt chưa đáng kể. Khi nồng độ NBR tăng, khả năng kết dính tăng nhanh, tới khoảng nồng độ NBR đạt 10% thì tốc độ tăng chậm lại và đạt cực đại tại nồng độ NBR khoảng 12%. Khi nồng độ lớn hơn 12% (nồng độ NBR 14%) độ bền kéo bóc và kéo trượt hầu như không tăng. Điều này có thể giải thích, khi lớp chất kết dính phủ trên bề mặt ở một độ dày nhất định (đủ phủ kín bề mặt cần kết dính với chiều dày tối ưu) khả năng kết dính hai bề mặt dán đạt cực đại. Tuy nhiên, khi vượt quá giới hạn này, lực kéo bóc và kéo trượt lại phụ thuộc chủ yếu vào độ bền của vật liệu kết dính. Lúc này, dù có tăng nồng độ chất kết dính, khả năng bám dính không tăng mà có thể còn giảm do ở nồng độ cao, độ nhớt lớn, khả năng khuếch tán các đại phân tử chất dính vào bề mặt cần kết dính giảm, dẫn đến liên kết trên bề mặt giữa chất kết dính và vật liệu cần dán giảm [8,11]. Từ những kết quả trên, nồng độ NBR trong dung môi xyclohexanon được chọn là 12% để làm chất kết dính và bảo vệ bề mặt vải polyeste. 3.4. Ảnh hưởng của loại chất độn gia cường đến khá năng kết dính của vật liệu lên mành polyeste Đe làm chất kết dính và bảo vệ bề mặt vải polyeste, ngoài việc lựa chọn vật liệu có khả năng kết dính cao, còn cần đến độ bền cơ học của vật liệu cũng phải cao mới đảm bảo sự bền chắc của mối dán cũng như bề mặt bảo vệ. Với mục đích tăng độ bền cho chất kết dính bảo vệ, chúng tôi sử dụng 2 loại chất độn hoạt tính thường dùng trong công nghiệp cao su là than đen và silica. Mặt khác, căn cứ vào những kết quả nghiên cứu công bố của một số tác giả, chúng tôi chọn ngay hàm lượng tối un của các chất độn này cho hợp phần cao su là 10 % (so với cao su) silica và 25% (so với cao su) than đen [4] đế nghiên cứu. Xin nói thêm, đối với mỗi hệ cụ thể sẽ có những hàm lượng tối ưu riêng, song Đ ỗ Thị Dung 33 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp đây mới chỉ là dựa trên các kết quả nghiên cún về sử dụng phối hợp các chất độn gia cường khác nhau đã được công bố. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của loại chất độn gia cường tới khả năng bám dính của vật liệu được trình bày trong bảng 3.4 dưới đây. Bảng 3.4: Ảnh hưởng của loại chất độn gia cường tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của mối kết dính bằng chất kết dính từ NBR và các phụ gia lên mành polyeste Loại chất gia Độ bền kéo Độ bền kéo trư ợ t cường bóc [N/cm] [MPa] TT Ghi chú 1 Than đen 14,12 17,91 25% than đen 2 Silica 12,35 15,02 10% silica Nhận thấy rằng, với chất độn than đen, khả năng bám dính của vật liệu tốt hơn so với silica. Điều này có thể giải thích do than đen là loại độn có tương tác tốt với cao su hơn so với silica, do vậy, trong các sản phẩm cao su, than đen bao giò’ cũng là lựa chọn số 1 để gia cường trong công nghệ cao su [8]. Tuy nhiên, có một vấn đề là khi cho than đen, vật liệu chỉ có màu đen, không thể tạo các màu khác. Do vậy, tùy yêu cầu cụ thể của sản phẩm, có thể lựa chọn sao cho phù họp. Trong trường hợp ở đây, chúng tôi chọn mẫu gia cường than đen để nghiên cún tiếp. Đ ỗ Thị Dung 34 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp 3.5. Độ bền nhiệt và bền môi trường của chất kết dính, báo vệ trên cơ sở cao su nitril butadien 3.5.1. Độ bền nhiệt của chất kết dính, báo vệ trên cơ sở cao su nitril butadien Độ bền nhiệt của của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở cao su nitril butadien được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Ket quả phân tích TGA của mẫu vật liệu kết dính trên cơ sở NBR và các phụ gia gia cường than đen trong dung môi xyclohexanon (đã sấy, tách dung môi và lưu hóa) được thể hiện trên hình 3.5 và bảng 3.5 Thermal Analysis Data TGA D rT G A % m g /m in D rT G A o 00 100 00 -1 0 0 50 00 ooo -2 oo 0.00 200.00 400.00 600 00 Te m p [C ] Hình3.5: Biểu đồ phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở NBR Đ ỗ Thị Dung 35 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.5: Kết quả phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở NBR Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt độ bắt đầu phân hủy phân hủy A Á. Tôc độ m ât mA C h ấ t rắn còn lại khối lượng cao phân hủy m ạnh n h ất 1 m ạnh n h ất sau 600°c [%] n h ất [mg/phút] [°C] 377,62 ra 434,03 2 [°C] 553,02 1,18 11,03 Nhận thấy rằng, ở giai đoạn đầu là bay hơi các chất thấp phân tử và dung môi còn lại trong vật liệu (khoảng 6%). Cho đến 377,62°c vật liệu bắt đầu bị phân hủy và phân hủy mạnh nhất ở 434,03 °c với tốc độ 1,18 mg/phút. Sau giai đoạn đầu phân hủy mạch polyme, giai đoạn sau, các phụ gia cùng vói cao su còn lại và các sản phẩm phân hủy (than tạo thành) tiếp tục phân hủy và phân hủy mạnh nhất tại 553,02°c. Cho đến khoảng 600°c quá trình phân hủy vật liệu đã kết thúc. Như vậy, chất kết dính trên cơ sở NBR có độ bền nhiệt khá cao, tới 377°c mới bị phân hủy. 3.5.2. Độ bền môi trường của chất kết dính, bảo vệ trên cơ sở cao su nìtril butadien Độ bền môi trườg của chất kết dính được đánh giá phỏng theo tiêu chuẩn TCVN: 2229-77. Các mẫu thí nghiệm đo độ bền kéo bóc và bền kéo trượt được chế tạo, đo độ bền kéo bóc và kéo trượt trước và sau khi cho thử nghiệm gia tốc trong không khí và trong nước muối 10% ở 70 °c trong thời gian 72 giờ. Kết quả đo hệ số già hóa bằng tỷ lệ của các kết quả tương ứng trước và sau khi thử thể hiện trong bảng 3.6. Đ ỗ Thị Dung 36 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp Bảng 3.6: Hệ số già hóa của vật liệu kết dính trên cơ sở NBR Trong không khí T rong nước muối Môi trư ờ n g th ử Theo kéo Theo kéo Theo kéo Theo kéo bóc trư ợ t bóc trư ợ t 0,89 0,92 0,83 0,88 và cách th ử Hệ số già hóa Nhận thấy rằng, vật liệu kết dính trên cơ sở NBR có độ bền môi trường khá cao (kể cả trong môi trường không khí và nước muối 10%). Tuy nhiên, độ bền trong môi trường không khí cao hơn so với trong nước muối 10%. Như vậy, chất kết dính trên cơ sở NBR và các phụ gia trong dung môi xyclohexanon có khả năng bám dính khá tốt trên vải mành polyeste, có độ bền môi trường và đặc biệt độ bền nhiệt cao. Đ ỗ Thị Dung 37 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp KÉT LUẬN Từ những kết quả nghiên cứu thu được cho thấy rằng, biện pháp phù họp để chế tạo chất kết dính trên cơ sở cao su ntril butadien phục vụ kết dính và bảo vệ vải mành polyeste là: cán cắt mạch NBR trong thời gian 30 phút, hòa tan trong dung môi xyclohexanon với nồng độ NBR khoảng 12%, gia cường bằng than đen 25%. Chất kết dính này có khả năng bám dính tốt trên vải polyeste, có độ bền môi trường khá cao và đặc biệt là độ bền nhiệt tới trên 300°c. Đ ỗ Thị Dung 38 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tôt nghiệp T À I L IỆ U T H A M K H Ẳ O TIẾNG VIỆT 1. Đỗ Đình Răng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong: “Hóa hữu cơ 3”, Nhà xuất bản giáo dục, (2006). 2. Đỗ Quang Kháng: Cao su-Cao su blend và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội, (2012). 3. Đồ Quang Kháng: Vật liệu polỵme, quyến l,V ật liệu polyme cơ sở, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội, (2013). 4. Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải: Nâng cao tính năng cơ ỉỷ cho cao su thiên nhiên bằng các chất độn hoạt tính, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 40, số 2, trang 33-39, (2002). 5. Hoàng Nam - Luận án phó tiến sĩ KHKT, Nghiên cứu chế tạo kết cấu chịu lực cao su thép làm việc trong điều kiện nhiệt đới, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1996 6. Ngô Phú Trù: Kỹ thuật chế biến và gia công cao su, Trường đại học Bách khoa Hà Nội (2003). 7. Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thi Ngọc Lân, Nghiên cứu tính chất của Blencl trên cơ sở polyvinylclorua, cao su butadien acrylonitrỵl và cao su thiên nhiên, Tạp chí khoa học, tập 3, (số 1), trang 42-45, (2005). 8. Nguyễn Việt Bắc: Keo dán kỹ thuật (Giáo trình cao học), Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội, (2003). TIẾNG ANH 1. Anil K. Bhowmick, Hoard L. Stephens: Handbook o f Elastomers, Second Edition, Revised and Expanded, Marcel Dekker, Inc., USA (2001). 2. G. S. Whitby, c . c . Davis, R. F. Dunbrook, Synthetic Rubber (Chepter 22, p 767 - 194) Chapman and Hall, London, 1954. Đ ỗ Thị Dung 39 K37B - Hóa Học [...]... trình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng keo dán đã được tiến Đ ỗ Thị Dung 20 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp hành mạnh mẽ ở nước ta Nhiều công trình nghiên cún đã được úng dụng rộng rãi vào thực tế sản xuất và đã mang lại những hiệu quả kinh tế đáng ghi nhận Việc nghiên cứu chế tạo keo dán từ NBR có khả năng bền với dầu mỡ và môi trường mới chỉ bắt đầu Nhìn chung các keo dán trên cơ. .. NBR còn được dùng pha chế làm keo dán PVC (đơn keo thông thường gồm NBR/PVC/PVA có tỷ lệ 1:1:1) 1.4 Tình hình nghiên cứu chế tạo và ứng dụng của keo dán từ NBR 1.4.1 Trên thế giới Số liệu thống kê cho thấy, mức tăng trưởng sản lượng keo dán hàng năm trên thị trường tăng Trên thế giới, keo dán đã được nghiên cún và ứng dụng rộng rãi 1.4.2 Trong nước Trong nhũng năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu phát triển... hợp keo dán có giá trị cao trong công nghiệp Keo tống họp trên cơ sở NBR cho phép dán nhiều nền vật liệu khác nhau n h ư : - Thép, inox, họp kim nhôm - Các chi tiết khí tài hàng không, phi cơ - Ket dính các hạt mài, chế tạo đá mài - Dán má phanh các loại - Dán cao su kim loại, chất dẻo, da, g ỗ - Dán giày dép, vải giấy, da, cactông Ngoài các ứng dụng làm keo dán kim loại, cao su- kim loại cao su NBR... ứng dụng trong công nghiệp với các sản phẩm cao su kỹ thuật bền dầu, NBR còn được sử dụng rất có hiệu quả để làm chất kết dính có khả năng bền với dầu mỡ và môi trường [8,11 ] 1.3 Keo dán tù NBR 1.3,1 Lịch sử ph át trìên của keo dán từ NBR Keo dán từ NBR được chế tạo từ năm 1941 Ngày nay keo dán từ NBR trở thành một trong những keo dán được sử dụng nhiều và phố biến [8] 1.3.2 Đặc điểm cấu tạo Keo dán. .. tiêu thụ keo dán lớn nhất như Mỹ, Nhật Bản, Đức, P háp Hiện nay trên thương trường có hàng trăm loại keo dán và hàng chục ngàn mặt hàng Bên cạnh các loại keo dán truyền thống, giờ đây đã xuất hiện hàng loạt keo dán mới, hết sức ưu việt và đa dụng Đó là các nhóm keo : - Keo cấu trúc: Dán các chi tiết thường xuyên chịu lực, có độ bền cơ lý cao (dán cao su - kim loại, kim loại - kim lo ại ) - Keo dán nóng... rãi cho khả năng bám đinh cao của nó trên nhiều loại vật liệu Tuy nhiên ở Việt Nam, cho tới nay chưa thấy có những công bố về nghiên cứu chế tạo và ứng dụng loại keo dán này Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cần một loại keo dán để kết dính các loại vải, mành polyester (PSE) và polyamide (PA), việc định hướng nghiên cứu sử dụng loại keo dán từ NBR sẽ được nghiên cứu trong khóa luận này Đ ỗ Thị Dung 21 K37B... phẩm của Viện Xạ hiếm (VN) Tất cả các nguyên liệu và hóa chất trên đây đều là dạng công nghiệp - Dung môi axeton, toluen, xyclohexanon (loại P) của Trung Quốc Đ ỗ Thị Dung 22 K37B - Hóa Học Trườìĩg ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 2.2 Phương pháp chế tạo keo dán và mẫu thử 2.2.1 Chế tạo keo dán trên cơ sở cao su nitril butadien NBR được cắt mạch sơ bộ trên máy cán thí nghiệm của hãng Toyoseiki (Nhật... chắn tốt sóng điện từ Keo dán được dùng trong kỹ thuật và y tế (dùng để dán mạch máu, xương, da m ô ) Trong công nghiệp cơ khí keo dùng nhiều để dán các chi Đ ỗ Thị Dung 6 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp tiết kim loại, dán kín các chồ thoát khói, thoát chất lỏng, Trong công nghiệp điện và điện từ, keo dán dùng để chế tạo các vi mạch, các tấm compozit (kết dính tạo nền và gắn... có hiệu quả cao hơn, tiết kiệm hơn, cho sản phẩm chất lượng tốt hơn Keo cao su là dung dịch của cao su hoặc hỗn họp cao su trong dung môi Trong kĩ thuật gia công keo cao su được sử dụng đế sản xuất các sản phẩm màng mỏng, phủ phết lên vải mành, vải bạt và dán các bán thành phâm cao su cho các sản phấm có cấu trúc phức tạp, nhiều lóp 1.1.2 Những ưu, nhược điêm của keo dán Ưu điểm: Khi dùng keo có thể... Acrylonitril với sự có mặt của hệ xúc tác oxy hóa khử persuníat và trietanolamin Cao su này là một trong những loại cao su chịu dầu điển hình Cao su nitril, được hydro hóa một cách chọn lọc, gọi là cao su nitril hydro hóa (HNBR) Acrylonitril tham gia vào phản ứng với butadien tạo ra hai loại sản phẩm khác nhau [6] Phản ứng diễn ra như sau: Đ ỗ Thị Dung 8 K37B - Hóa Học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt ... đề tài: “ Nghiên cún chế tạo úng dụng keo dán sở cao su nitril làm đề tài cho khóa luận Mục tiêu nghiên cứu đề tài là: Chê tạo chất kêt dính sở cao su nitril butadien Đê thực mục tiêu trên, tiên... trọng Người ta chế tạo keo dán từ polyme khác Trong đó, cao su nitril hay cao su nitril butadien (NBR) cao su tống hợp từ monome acrylonitril butadien Đây cao su tống hợp ứng dụng rộng rãi ưu... mài - Dán má phanh loại - Dán cao su kim loại, chất dẻo, da, g ỗ - Dán giày dép, vải giấy, da, cactông Ngoài ứng dụng làm keo dán kim loại, cao su- kim loại cao su NBR dùng pha chế làm keo dán