Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới ThS Lương Như Hải – Viện Hóa học – Viện KHTN&CN trực tiếp hướng dẫn bảo em tận tình suốt trình nghiên cứu thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội hết lòng quan tâm giúp đỡ em suốt thời gian năm học tập Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo cán phòng Công nghệ Vật liệu Polyme - Viện Hóa học – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Con xin cảm ơn gia đình, xin cảm ơn bạn bè người thân tạo điều kiện động viên khuyến khích suốt trình học tập Trong trình thực khóa luận tốt nghiệp dù cố gắng em không tránh khỏi sai sót Vì vậy, em kính mong nhận bảo thầy cô ý kiến đóng góp bạn sinh viên quan tâm Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2013 Sinh viên Phạm Thị Ngoãn Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC Mở đầu Chương Tổng quan tro bay 1.1 Vật liệu polyme blend 1.1.1 Những khái niệm 1.1.2 Sự tương hợp polyme 1.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu polyme blend 1.1.4 Một số loại polyme blend 1.1.5 Các phương pháp xác định tương hợp polyme blend 1.1.6 Các biện pháp tăng tính tương hợp polyme blend 1.1.7 Các phương pháp chế tạo vật liệu polyme blend 1.2 Cao su thiên nhiên 10 1.2.1 Thành phần cấu tạo 10 1.2.2 Tính chất vật lý 11 1.2.3 Tính chất công nghệ 12 1.2.4 Tính chất lý 12 1.3 Cao su styren butadien 13 1.3.1 Giới thiệu sơ lược cao su styren butadien 13 1.3.2 Nguyên liệu phương pháp chế tạo 14 1.3.3 Tính chất ứng dụng 17 1.4 Tro bay 19 1.4.1 Khái niệm phân loại 19 1.4.2 Thành phần hóa học tro bay .21 1.4.2.1 Các oxit kim loại 22 1.4.2.2 Các kim loại nặng tro bay 23 1.4.3 Hình thái học tro bay 25 1.4.4 Tình hình ứng dụng tro bay giới Việt Nam 27 1.5 Các nghiên cứu ứng dụng tro bay lĩnh vực cao su chất dẻo 30 Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Chương Thực nghiệm 35 2.1 Nguyên liệu 35 2.1.1 Tro bay 35 2.1.2 Hợp chất silan 36 2.1.3 Cao su thiên nhiên, cao su SBR phụ gia 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu 37 2.2.1 Biến đổi bề mặt tro bay hợp chất silan 37 2.2.2 Chuẩn bị mẫu blend CSTN/SBR 37 2.2.3 Các phương pháp xác định cấu trúc tính chất vật liệu 38 Chương Kết thảo luận 41 3.1 Ảnh hưởng nồng độ silan tới tính chất blend CSTN/SBR 41 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ silan tới tính chất lý blend CSTN/SBR 41 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ silan tới auá trình lưu hóa blend CSTN/SBR 43 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới tính chất blend CSTN/SBR 47 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới tính chất học blend CSTN/SBR 47 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới trình lưu hóa blend CSTN/SBR 50 3.3 Nghiên cứu cấu trúc hình thái, khả bền nhiệt blend CSTN/SBR/tro bay 52 3.3.1 Cấu trúc hình thái blend CSTN/SBR/tro bay 52 3.3.2 Khả bền nhiệt blend CSTN/SBR/tro bay 54 Kết luận 58 Tài liệu tham khảo 59 Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ASTM Tiêu chuẩn Mĩ CR Cao su clopren CSTN Cao su thiên nhiên ENR Cao su thiên nhiên epoxy hóa EPDM Cao su etylen-propylen dien monome LDPE Cao su polyetylen tỉ trọng thấp Mmax Momen xoắn cực đại Mmin Momen xoắn cực tiểu NBR Cao su nitril butadien PP Polypropylen PVC Cao su poly vinyl clorua SBR Cao su styren butadien SEM Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) Si69 Bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulfit TC90 Thời gian lưu hóa TGA Thermogravimetric Analysis (Phân tích nhiệt trọng lượng) Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Nhiều năm trở lại đây, vấn đề bảo vệ môi trường trở thành mối quan tâm toàn cầu Ngoài việc hạn chế phát thải, việc tái sử dụng chất thải từ hoạt động công nghiệp ý Tái sử dụng tro bay-một loại phế thải nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá mô hình thành công nhiều quốc gia giới Tuy nhiên, với lượng tro bay thải giới hàng năm vào khoảng 400 triệu m3 [9, 26] phần khối lượng tái sử dụng chiếm khoảng 50% nỗ lực nhằm sử dụng lượng tro bay tồn chứa quan tâm Ở Việt Nam, lượng tro bay thải nhà máy nhiệt điện (Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình) lớn, theo thống kê chưa đầy đủ vào khoảng 2,3 triệu vào năm 2010 Phần lớn lượng tro bay thải nằm bãi chứa, lấp hồ nước, bãi sông,… chiếm nhiều diện tích gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng giải pháp xử lý sử dụng tro bay nước ta cần thiết Với đặc điểm hạt vi cầu nhỏ, trơn nhẵn, kích thước hạt mịn, thành phần chủ yếu oxit silic oxit nhôm, tro bay có tiềm làm chất độn cho vật liệu polyme [20, 22, 30, 33] Trong công nghiệp cao su, tro bay thay số chất độn SiO2, than hoạt tính,… để tăng tính chất lý, giảm tỷ trọng hạ giá thành sản phẩm Tuy nhiên, vấn đề nước ta chưa quan tâm nghiên cứu, ứng dụng Đây không lãng phí tài nguyên mà gây ảnh hưởng xấu tới môi trường lượng tro bay không thu hồi, sử dụng phát tán môi trường hàng ngày Vì vậy, để mở rộng ứng dụng tro bay cho ngành công nghiệp cao su giảm thiểu ô nhiễm môi trường, em chọn đề tài “Nghiên cứu khả gia cường tro đổi bề mặt tới tính chất cao su blend sở cao su thiên nhiên cao su Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp styren butadien” Do cao su blend sở cao su thiên nhiên (CSTN) cao su styren butadien (SBR) loại cao su blend dùng phổ biến Việc thực đề tài vô cần thiết ý nghĩa khoa học cao (hoàn toàn Việt Nam) mà có hiệu kinh tế lớn Với mục tiêu đề tài là: - Đánh giá khả gia cường tro đổi bề mặt cho cao su blend sở cao su thiên nhiên (CSTN) cao su styren butadien (SBR) - Xác định hàm lượng tro đổi bề mặt chế độ lưu hóa thích hợp cho cao su blend CSTN/SBR Để thực mục tiêu đề tài, khóa luận tiến hành nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ silan tới tính chất blend CSTN/SBR - Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới tính chất blend CSTN/SBR - Nghiên cứu cấu trúc hình thái khả bền nhiệt blend CSTN/SBR/tro bay Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu polyme blend 1.1.1 Những khái niệm Vật liệu polyme blend: loại vật liệu polyme cấu thành từ hai nhiều polyme nhiệt dẻo polyme nhiệt dẻo với cao su để làm tăng độ bền lý hạ giá thành vật liệu Giữa polyme tương tác không tương tác vật lí, hóa học với [6] Polyme blend hệ đồng thể dị thể Trong hệ đồng thể polyme thành phần không đặc tính riêng, polyme blend dị thể tính chất polyme thành phần giữ nguyên Polyme blend thường loại vật liệu có nhiều pha, có pha liên tục (pha - matrix) nhiều pha phân tán (pha gián đoạn) tất pha phân tán, pha tạo nên polyme thành phần Sự tương hợp polyme [5]: tạo thành pha tổ hợp ổn định đồng thể từ hai nhiều polyme Sự tương hợp polyme khả trộn lẫn tốt polyme vào nhau, tạo nên vật liệu polyme - vật liệu polyme blend Khả trộn hợp [5]: khả polyme điều kiện định trộn lẫn vào tạo thành tổ hợp đồng thể dị thể Phân loại vật liệu polyme blend (cao su blend) [6]: polyme blend nói chung cao su blend nói riêng, cấu tử hòa trộn với tới mức độ phân tử cấu trúc tồn trạng thái cân bằng, gọi hệ tương hợp mặt nhiệt động học hay “miscibility”, hệ tạo thành nhờ biện pháp gia công định, gọi tương hợp mặt kĩ thuật hay “compatible blends” Những tổ hợp polyme tồn pha khác dù nhỏ (micrô), gọi tổ hợp không tương hợp hay “incompatible blends” “alloys” Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 1.1.2 Sự tương hợp polyme blend Trong thực tế có cặp polyme tương hợp mặt nhiệt động đa số tương hợp mặt kĩ thuật không tương hợp Với polyme tương hợp nhau, trộn chúng tạo thành thể đồng pha, gọi polyme hòa tan polyme Bảng sau trình bày số tổ hợp polyme tương hợp Bảng 1.1: Một số tổ hợp polyme tương hợp [5] Phạm vi tương Polyme Polyme hợp (% so với polyme 1) Cis 1,4 poly butadien Poly (butadien-co-styren) (75/25) Poly isopren Poly (butadien-co-styren) Poly metyl styren Poly 2,6-dimetyl-1,4 phenylen ete 20-80 50 0-100 Poly acrylic Poly etylen oxit >50 Nitro xenlulozơ Poly vinyl axetat 0-100 Poly isopropyl acrylat Poly isopropyl 0-100 Poly vinyl axetat Poly metacrylat 50 Poly metyl acrylat (iso) Poly metyl acrylat (syndio) Poly metyl metacrylat Poly vinyl florit >65 Poly etyl metacrylat Poly vinyl florit >49 Poly vinyl axetat Poly vinyl nitrat 0-100 Poly vinyl axetat Poly -caprolacton 0-100 Poly vinyl florit Poly (metyl styren/ metacrylonitrin/etyl axetat) 0-100 0-100 (50/40/2) Poly vinyl clorit Phạm Thị Ngoãn Poly -caprolacton >49 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Đa số polyme không tương hợp với nhau, trộn với chúng tạo thành tổ hợp vật liệu có cấu trúc phân bố theo ba dạng sau:  Một pha liên tục pha phân tán  Hai pha liên tục  Hai pha phân tán Về mặt động học [1, 2]: trộn polyme với nhau, tính chất nhiệt động học hệ blend định đến hình thái học tính chất lí khác Khi hai polyme gọi tương hợp hoàn toàn bền vững chúng thỏa mãn điều kiện sau: GM = HM – T SM < Khi HM < (tỏa nhiệt) SM > Trong đó: GM biến thiên lượng tự trình trộn; HM nhiệt trộn lẫn polyme (thay đổi entanpy); SM thay đổi entropy trộn lẫn polyme; T nhiệt độ trộn Và đạo hàm bậc hai lượng tự trình trộn theo tỉ lệ thể tích polyme thành phần phải dương: Trong tỉ lệ pha trộn blend Về mặt hóa học, tương hợp polyme không tương tự nặt cấu trúc, cấu tạo, khối lượng phân tử,… dường quy luật tương hợp polyme tạo thành hỗn hợp đồng thể ngoại lệ Sự ngoại lệ xảy với polyme phân cực, polyme tương hợp với polyme Nhiệt entanpi tự blend phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất tỉ lệ phối trộn Khi hai polyme tương hợp hoàn toàn Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp trộn hợp tạo pha bền vững Một cách đơn giản để đánh giá độ tương hợp polyme blend từ hệ số hòa tan chúng Polyme có hệ số hòa tan giống khả tương hợp chúng tốt Ngoài tương hợp phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Mỗi cặp polyme đặc trưng thông số tương tác Khả hòa tan polyme hạn chế, phụ thuộc nhiều vào yếu tố cấu trúc, khối lượng phân tử, độ phân cực, nhiệt độ hòa tan,… polyme không trộn lẫn với trở thành trộn lẫn đun nóng, ngược lại có polyme trộn lẫn bị tách pha đun nóng Nhiệt độ xảy trình tách pha hỗn hợp hàm thành phần với nhiệt độ tách pha thấp nhất, gọi nhiệt độ tách pha tới hạn Nằm phía đường hai pha không trộn lẫn vào phía đường hai pha trộn lẫn tốt với tạo thành pha Người ta xác định hỗn hợp polyme có hiệu ứng trộn lẫn âm (tỏa nhiệt) có giá trị nhiệt độ tách pha tới hạn dưới, với hiệu ứng trộn lẫn dương có giá trị nhiệt độ tách pha tới hạn Bình thường, hai polyme không trộn lẫn với tăng nhiệt độ đến nhiệt độ tách pha tới hạn chúng trộn lẫn tốt với Thực tế polyme có giá trị nhiệt độ tách pha tới hạn tới hạn trên, giá trị phụ thuộc vào tỉ lệ polyme thành phần 1.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu polyme blend Tính chất vật liệu polyme blend định tương hợp polyme thành phần (cao su, nhựa) blend Từ kết nghiên cứu, người ta tương hợp polyme phụ thuộc vào yếu tố như: chất hóa học cấu trúc phân tử polyme; khối lượng phân tử phân bố khối lượng phân tử; tỉ lệ cấu tử tổ hợp; lượng bám dính ngoại phân tử; nhiệt độ Tính chất tổ hợp không tương hợp phụ thuộc yếu tố như: phân bố pha; kính thước hạt; loại bám dính pha Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Có thể nhận thấy tăng nồng độ hợp chất silan từ 1% lên 5% thời gian lưu hóa 90% (TC90) vật liệu tăng dần Sự gia tăng thời gian lưu hóa hình thành liên kết ngang cao su gây có mặt Si69 Điều giải thích, có phản ứng hóa học xảy tro bay xử lý Si69 cao su lưu hoá (FA-Si69-CSTN), điều làm giảm hội để hình thành liên kết ngang lưu huỳnh tự với mạch cao su Một lý khác Si69 có nhóm trietoxysilylpropyl cuối mạch, nhóm cồng kềnh dẫn đến trở ngại không gian cho trình khâu mạch cao su, dẫn đến thời gian lưu hóa bị kéo dài Giá trị momen xoắn cực tiểu mẫu CSTN/SBR/FA bé nhất, điều chứng tỏ mẫu blend với tro bay không xử lý có độ dẻo ban đầu tốt cho thấy tro bay xử lý nhiều tương tác với phân tử cao su trình cán trộn Ở nồng độ dung dịch silan 3%, giá trị Mmin Mmax vật liệu đạt giá trị cao Điều cho thấy nồng độ này, Si69 có khả tương tác tốt với pha CSTN SBR vật liệu Vì vậy, vào tính chất học tính lưu biến, chọn nồng độ dung dịch silan Si69 3% cho trình biến đổi bề mặt tro bay nhằm tạo sản phẩm có tính lý cao có tính kinh tế hợp lý 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới tính chất blend CSTN/SBR 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới tính chất học blend CSTN/SBR Luận văn tiếp tục khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tro bay biến đổi Si69 với nồng độ 3% đến tính chất vật liệu blend CSTN/SBR để xác định hàm lượng tro bay tối ưu sử dụng Các hàm lượng tro bay 10, 20, 30, 40,50 60 pkl khảo sát, thông qua đánh giá tính chất học vật liệu Kết khảo sát hàm lượng tro bay khác Phạm Thị Ngoãn 47 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp thể hình Hình 3.9: Ảnh hưởng hàm lượng tro bay tới độ bền kéo đứt vật liệu Hình 3.10: Ảnh hưởng hàm lượng tro bay tới độ dãn dài vật liệu Phạm Thị Ngoãn 48 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.11: Ảnh hưởng hàm lượng tro bay tới độ cứng vật liệu Hình 3.12: Ảnh hưởng hàm lượng tro bay tới độ mài mòn vật liệu Từ kết hình 3.8 đến 3.12 cho thấy, hàm lượng tro đổi (FAs) tăng từ 10 đến 30 pkl, độ bền kéo đứt cao su blend tăng giảm dần hàm lượng FAs lớn 30 pkl Có thể giải thích, hàm lượng 30 pkl tro đổi bề mặt hàm lượng tro bay tối ưu nên khả Phạm Thị Ngoãn 49 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp tương tác chất độn chất cao su tốt nhất, dẫn đến độ bền kéo đứt đạt cực đại Độ dãn dài đứt cao su blend giảm hàm lượng FAs tăng Trong đó, độ cứng độ mài mòn tăng tăng hàm lượng tro bay Điều giải thích, vật liệu cao su nói chung cao su blend nói riêng tăng hàm lượng chất độn độ cứng, độ mài mòn vật liệu tăng 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng tro đổi bề mặt tới trình lưu hóa blend CSTN/SBR Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến trình lưu hóa với mẫu ký hiệu sau: CSTN/SBR/FA3S-10, CSTN/SBR/FA3S-30 CSTN/SBR/FA3S-60 có hàm lượng tro bay biến đổi Si69 10, 30 60 pkl Kết nghiên cứu thể hình 3.13, 3.14 3.7 bảng 3.2 Hình 3.13: Giản đồ lưu hóa mẫu CSTN/SBR/FA3S-10 Phạm Thị Ngoãn 50 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.14: Giản đồ lưu hóa mẫu CSTN/SBR/FA3S-60 Bảng 3.2: Khả lưu hóa blend CSTN/SBR/FA3S với hàm lượng tro bay khác Ký hiệu mẫu Hàm lượng Mmin Mmax tro bay (pkl) (kgf.cm) (kgf.cm) TC90 (phút-giây) CSTN/SBR/FA3S-10 10 2,82 8,26 17-46 CSTN/SBR/FA3S-30 30 3,93 10,12 18-46 CSTN/SBR/FA3S-60 60 3,53 11,81 14-29 Trong đó: - FA3S-10: tro đổi bề mặt 3% Si69 với hàm lượng 10 pkl - FA3S-30: tro đổi bề mặt 3% Si69 với hàm lượng 30 pkl - FA3S-60: tro đổi bề mặt 3% Si69 với hàm lượng 60 pkl Từ kết thấy rằng, hàm lượng tro bay tăng từ 10 pkl lên 30 pkl thời gian lưu hóa 90% (TC90) tăng nhẹ từ 30 pkl lên 60 pkl thời gian lưu hóa giảm mạnh Điều giải thích, lượng tro bay tăng lên Phạm Thị Ngoãn 51 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp lớn hàm lượng silan tăng lên phần bị tách làm chất dẻo hóa, mặt khác lượng tro bay lớn mà lượng cao su mẫu nên thời gian trình lưu hóa nhanh đạt giá trị tối ưu 3.3 Nghiên cứu cấu trúc hình thái, khả bền nhiệt blend CSTN/SBR/tro bay 3.3.1 Cấu trúc hình thái CSTN/SBR/tro bay Để đánh giá khả tương tác tro bay với chất cao su, dùng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Các kết chụp bề mặt gãy số mẫu vật liệu tiêu biểu trình bày đây: Hình 3.15: Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu CSTN/SBR/FA-30 Phạm Thị Ngoãn 52 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.16: Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu CSTN/SBR/FA3S-30 Hình 3.17: Ảnh SEM bề mặt mẫu vật liệu CSTN/SBR/FA3S-60 Phạm Thị Ngoãn 53 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Từ kết ảnh SEM cho thấy hàm lượng 30 pkl, mẫu blend có tro bay chưa biến đổi bề mặt, hạt tro bay cao su, bề mặt tro bay trơn nhẵn dẫn đến tương tác tro bay cao su không tốt Khi tro đổi bề mặt (FAs) Si69, hạt tro bay bị mờ viền xung quanh hạt tro bay điều chứng tỏ tro bay biến đổi bề mặt tương tác tốt với cao su Do hàm lượng tro đổi bề mặt, blend CSTN/SBR có tính chất học tốt Tuy nhiên tro bay biến đổi bề mặt, hàm lượng tro bay cao (60 pkl), bề mặt gãy mẫu có số hạt tro bay tương tác với cao su không tốt Điều giải thích mặt hàm lượng tro bay cao, mặt khác hàm lượng cao phối trộn hạt tro bay va chạm với với cao su lớp silan bề mặt tro bay dễ bị tách dẫn đến tương tác tro bay với cao su giảm 3.3.2 Độ bền nhiệt vật liệu CSTN/SBR/tro bay Trên sở kết tính lưu biến tính chất học cao su blend CSTN/SBR với tro bay Chúng chọn số mẫu tiêu biểu để đánh giá khả bền nhiệt vật liệu, kết nghiên cứu khả bền nhiệt mẫu vật liệu: Phạm Thị Ngoãn 54 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.18: Biểu đồ TGA mẫu blend CSTN/SBR/FA-30 Hình 3.19: Biểu đồ TGA mẫu blend CSTN/SBR/FA3S-30 Phạm Thị Ngoãn 55 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.20: Biểu đồ TGA mẫu blend CSTN/SBR/FA5S-30 Hình 3.21: Biểu đồ TGA mẫu blend CSTN/SBR/FA3S-60 Phạm Thị Ngoãn 56 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.3: Khả bền nhiệt mẫu CSTN/SBR có chứa tro bay Nhiệt độ phân hủy Tổn hao khối lượng mạnh (°C) 480oC (%) CSTN/SBR/FA-30 368,17 67,338 CSTN/SBR/FA3S-30 376,04 67,084 CSTN/SBR/FA5S-30 370,48 68,692 CSTN/SBR/FA3S-60 370,38 57,685 Tính chất Mẫu blend Kết hình 3.18, 3.19, 3.20 bảng 3.3 cho thấy, tro bay biến đổi bề mặt làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Tro đổi bề mặt 3% Si69, nhiệt độ phân hủy mạnh vật liệu tăng đáng kể (gần 8oC) so với tro bay không biến đổi Khi nồng độ Si69 tăng (5%) độ bền nhiệt vật liệu lại giảm Điều giải thích nồng độ Si69 cao, trình phối trộn phần Si69 bị tách đóng vai trò chất hóa dẻo, dẫn đến làm giảm độ bền nhiệt vật liệu Hàm lượng tro đổi bề mặt ảnh hưởng đáng kể tới tính chất vật liệu Trên hình 3.19, 3.21 bảng 3.3 cho thấy, tro bay biến đổi bề mặt với hàm lượng 30 pkl tro bay cho độ bền nhiệt cao (376,04 oC), nhiên hàm lượng tro bay 60 pkl độ bền nhiệt lại giảm Điều giải thích hàm lượng tro bay cao giảm khả tương tác tro bay với cao su, cấu trúc vật liệu chặt chẽ dẫn đến độ bền nhiệt vật liệu giảm Phạm Thị Ngoãn 57 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu thu cho thấy rằng: - Nồng độ silan Si69 dùng để biến đổi bề mặt tro bay 3%, nồng độ chất độn tro bay tương tác tốt với cao su dẫn đến tính chất học vật liệu tốt Với hàm lượng tro bay 30%, độ bền kéo đứt blend CSTN/SBR/FA3S tăng 37,12% so với blend CSTN/SBR/FA Tro đổi bề mặt 3% Si69 làm chất gia cường cho cao su blend CSTN/SBR với hàm lượng 30 pkl - Đối với cao su blend CSTN/SBR (80/20), tro bay biến đổi bề mặt Si69 cải thiện khả bền nhiệt vật liệu so với tro bay không biến đổi bề mặt Hàm lượng tro bay biến đổi bề mặt ảnh hưởng lớn tới khả bền nhiệt vật liệu Cao su blend CSTN/SBR chứa 30 pkl tro đổi 3% silan có độ bền nhiệt tốt - Chế độ lưu hóa tối ưu cho hệ cao su blend CSTN/SBR/FA3S-30 là: thời gian lưu hóa 20 phút (mẫu có chiều dày mm) nhiệt độ 140 oC Vật liệu cao su blend CSTN/SBR chứa 30 pkl tro đổi 3% silan đáp ứng yêu cầu chế tạo sản phẩm cao su kỹ thuật nói chung đế giầy bền mài mòn nói riêng Phạm Thị Ngoãn 58 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: Ngô Duy Cường, Hóa học hợp chất cao phân tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 Trần Kim Liên, Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend bền môi trường dầu mỡ, Luận án tiến sĩ hóa học, 2012 Ngô Kế Thế, Nghiên cứu khả gia cường tro đổi bề mặt cho vật liệu cao su thiên nhiên, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, 2012 Ngô Phú Trù, Chế biến gia công cao su, NXB Đại học Bách khoa Hà Nội, trang 24 ÷ 42, 1995 Đỗ Quang Kháng, Cao su – cao su blend ứng dụng, NXB KHTN&CN, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, 2012 Đỗ Quang Kháng, Đỗ Trường Thiện, Nguyễn Văn Khôi, Vật liệu tổ hợp polyme – Những ưu điểm ứng dụng, Tạp chí hoạt động khoa học, 10, 37 – 41, 1995 http://d.violet.vn/uploads/resources/50/892938/preview.swf Tiếng Anh A R R Menon, T A Sonia, J D Sudha Journal of Applied Polymer Science, Vol 102, No 5, 4801-4808, 2006 American Coal Ash Association www.acaa-usa.org 10 Baogua Ma et al Environment International, vol 25, No 4, 423-432, 1999 11 C.R.G Furtado, J.L Leblanc, R.C.R Nunes European Polymer Journal, (36), 1717-1723, 2000 Phạm Thị Ngoãn 59 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 12 D G Hundiwale, U R Kapadi, M C Desai, A G Patil, S H Bidkar New economical filler for elastomer composites, Polymer-Plastics Technology and Enngineering, Vol 43 (3), 615-630, 2004 13 European Coal Combustion Products Association , www.ecoba.com 14 Fariborz Goodarzi Fuel, No 85, 1418-1427, 2006 15 Fly Ash in China www.albertachina.com 16 G Skodras et al Fuel Processing Technology, vol 88, 77-85, 2007 17 Guhanathan S, Saroja Devi m Composites Interfaces, Vol 11, No 1, 4366, 2004 18 Henry A Foner et al Fuel, vol 78, 215-223, 1999 19 M Hossain, M Sadeq, L Funk and R Maag Proceedings of the 10th Annual Conference on Hazardous Waste Research, 188-197 20 N A N Alkadasi, D G Hundiwale, U R Kapadi Poly Plast Technol and Engin., Vol 45, 415 – 420, 2006 21 N A N Alkadasi, D G Hundiwale, U R Kapadi Poly Plast Technol and Engin., Vol 45, 415-420, 2006 22 Nabil A N Aldakasi, D G Hundiwale and U R Kapadi Journal of Scientific and Industrial Research, Vol 63, 287-292, 2004 23 O Figovsky, D Beilin, N Bank, J Poltapov, V Chernyshev Cement and Concrete Compostes, Vol 18 (6), 437-444, 1996 24 Railroad grade crossing surfaces, Comprehensive procurement guideline program 2002, www.epa.gov.cpg 25 Ramesh C Joshi, Rajinder P Lohtia Fly ash in concrete, Gordon and Breach Science, 1997 26 Richard A Kruger, Mark Hovy and David Wardle The use of fly ash fillers in rubber, 1999 International Ash Utilization Symposium, University of Kentucky Phạm Thị Ngoãn 60 Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 27 Richard A Kruger, Mark Hovy and David Wardle The use of fly ash fillers in rubber, 1999 International Ash Utilization Symposium, University of Kentucky, 1999 28 Rothon and Roger “Particulate filler for Polymer”, Smithers Rapra, 2002 29 S S Potgieter-Vermaak et al Fuel, No 84, 2295-2300, 2005 30 S Thongsang and N Sombatsompop Antec, 3278-3282, 2005 31 Sidney Diamond Cement and concrete Research, vol 16, 569-579, 1986 32 Sudheen Anantharaman A Thesis Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Master of Science, Arizona State American, May 2008 33 T Chaowasakoo, N Sombatsompop Composites Science and Technology, No 67, 2282-2291, 2007 34 T Matsugana, J K Kim, S Hardcastle, P K Rohatgi Materials Science and Engineering, A, Structural Material, Vol 325 (1-2), 333-343, 2002 35 Yang Yu-Fen et al Journal of Hazardous Materials B133, 276-282, 2006 36 Z Sarbak, A Stanczyk and M Kramer-Wachowiak Powder Technology, vol 145, 82-87, 2004 Phạm Thị Ngoãn 61 Lớp K35B - Hóa [...]... có tính chất cơ lí cao, giá thành hạ,… Một số hệ blend có tính năng cao:  Hệ blend trên cơ sở cao su NBR với CSTN  Hệ blend trên cơ sở cao su NBR với CSTN epoxy hóa (ENR)  Hệ blend trên cơ sở cao su NBR với PVC  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 1.1.5 Các phương pháp xác định tương hợp của polyme blend. .. như cao su tổng hợp đã được nghiên cứu chế tạo, trong đó có nhiều loại cao su blend đã trở thành thương phẩm trên thị trường quốc tế như: Geolast (blend của cao su NBR với cao su EPDM) có khả năng bền nhiệt, bền dầu; JSR NV (blend của NBR với nhựa PVC) có khả năng bền dầu, hóa chất và nhiệt độ thấp; Royalene (blend của cao su EPDM với nhựa PP) có khả năng bền va đập, bền thời tiết và được sử dụng trong... cơ sở CSTN có độ bền kết dính nội cao, có khả năng cán tráng và ép phun tốt, mức độ co ngót kích thước sản phẩm nhỏ - Cao su thiên là cao su không phân cực do đó nó không có khả năng làm việc trong môi trường dầu mỡ - Cao su thiên nhiên ít độc - Cao su thiên nhiên có khả năng trộn tốt với các loại cao su và nhựa nhiệt dẻo không phân cực khác theo bất cứ tỉ lệ nào 1.24 Tính chất cơ lý CSTN có khả năng. .. công nghiệp cao su Tro bay có hiệu quả rõ rệt khi làm chất độn gia cường cho các vật liệu từ CSTN, cao su clopren, cao su butadien và cao su nitril [8, 12, 21, 24] Tro bay đã làm tăng độ bền kéo đứt và modul đàn hồi của vật liệu Tro bay cùng với các phụ gia khác như bột kim loại và với chất dẻo đưa vào cao su tái sinh để chế tạo tấm lát đường ngang xe lửa [24] M.Hossain và tập thể nghiên cứu của trường... quả nghiên cứu ứng dụng rất đa dạng tro bay vào công nghiệp, chủ yếu làm phụ gia cho các vật liệu xi măng, cao su và nhựa tổng hợp Nhóm nghiên cứu ở Nam Phi đã sử dụng hai loại tro bay thương phẩm plasfill 5 và plasfill 15 để nghiên cứu gia cường cho CSTN [34] Qua khảo sát tính chất lưu biến (momen quay cực đại và cực tiểu, thời gian lưu hóa,…) thấy rằng độ nhớt của cao su giảm thiểu và như vậy tro bay. .. Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của Shanghai–Trung Quốc, tro bay được phân làm hai loại [15]: tro bay có hàm lượng canxi thấp và tro bay có hàm lượng canxi cao Tro bay có chứa hàm lượng canxi 8% hoặc cao hơn (hoặc CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lượng canxi cao Và do đó, CaO trong tro bay hoặc CaO tự do được sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lượng canxi cao với tro bay có hàm lượng canxi thấp... trình giao thông đường bộ; blend của ENR với CR để chế tạo một số dụng cụ cứu hộ hỏa hỏa hoạn cao tầng; hệ blend chống cháy trên cơ sở PVC-ENR và hệ CR-ENR; cao su blend trên cơ sở CSTN với polyetylen tỉ trọng thấp (CSTN/LDPE) để chế tạo các loại đệm chống va đập tàu biển cũng như các loại giầy đế nhẹ chất lượng cao phục vụ xuất khẩu; cao su blend với cao su nitril butadien (NBR) có khả năng bền dầu... trình gia công tốn ít thời gian hơn Ảnh hưởng của tro bay đến tính chất cơ lý của vật liệu không khác nhiều so với chất độn khác như CaCO3 ở các hàm lượng 50, 100 và 150% Với các tính chất cơ lý nổi trội, chủ yếu là độ bền kéo đứt và modul đàn hồi của vật liệu có bột kaolin gia cường, sự gia tăng độ dãn dài khi đứt của vật liệu có sử dụng plasfill, chứng tỏ tính ưu việt của tro bay cũng như kaolin trong... loại cao su tổng hợp thông dụng được dùng làm mặt lốp trong công nghiệp sản xuất săm lốp xe cộ và đồ dùng bằng cao su, với hàm lượng 23,5% styren và 76,5% butadien Với hàm lượng styren cao hơn thì cao su này trở thành một chất dẻo, tuy nhiên vẫn giữ được tính đàn hồi Cao su SBR có độ ổn định cao trong môi trường axit hữu cơ và vô cơ cũng như bazơ hay nước và rượu, nên trong công nghiệp hóa chất thường... thấy rằng khi tăng hàm lượng tro bay thì độ bền Marshall của vật liệu tăng Tuy nhiên, khi đưa tro bay vào, quá trình trộn hợp cũng bị thay đổi Tro bay đã được nghiên cứu gia cường cho cao su clopren [21] Tác giả đã thấy rằng tro bay không xử lý và đã xử lý đều có tác dụng làm tăng độ bền kéo đứt và modun đàn hồi của vật liệu Khi sử dụng 10-100% tro bay được xử lý bề mặt bởi 1% neopentyl (diallyl) oxi, ... Đánh giá khả gia cường tro đổi bề mặt cho cao su blend sở cao su thiên nhiên (CSTN) cao su styren butadien (SBR) - Xác định hàm lượng tro đổi bề mặt chế độ lưu hóa thích hợp cho cao su blend CSTN/SBR... đề tài Nghiên cứu khả gia cường tro đổi bề mặt tới tính chất cao su blend sở cao su thiên nhiên cao su Phạm Thị Ngoãn Lớp K35B - Hóa Trường ĐH Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp styren butadien ... với CSTN  Hệ blend sở cao su NBR với CSTN epoxy hóa (ENR)  Hệ blend sở cao su NBR với PVC  Hệ blend sở cao su NBR với cao su CR  Hệ blend sở cao su CR với PVC  Hệ blend sở cao su NBR với CR