TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - - NGUYỄN THỊ LÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CAO SU BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU EPDM VÀ NHỰA LDPE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : Hóa Công Nghệ Và Môi Trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG Hà Nội,5/2012 ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu polyme blend 1.1.1 Một số khái niệm vật liệu polyme blend 1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu polyme blend 1.1.3 Sự tương hợp polyme 1.1.4 Một số loại polyme blend 1.1.5 Những biện pháp tăng cường tính tương hợp polyme 10 1.1.6 Cơ sở lựa chọn phương pháp chế tạo vật liệu polyme blend 13 1.1.7 Ưu điểm ứng dụng vật liệu polyme blend 14 1.2 Cao su EPDM nhựa LDPE .16 1.2.1 Cao su EPDM (etylen – propylen – dien đồng trùng hợp) 16 1.2.2 Nhựa polyetylen tỷ trọng thấp 20 1.3 Tình hình nghiên cứu chế tạo triển vọng ứng dụng cao su blend Việt Nam 25 Chương 2: THỰC NGHIỆM 27 2.1 Thiết bị hóa chất 27 2.1.1 Thiết bị 27 2.1.2 Hóa chất .27 2.2 Phương pháp chế tạo mẫu nghiên cứu 27 2.3 Phương pháp xác định tính chất vật liệu 27 2.3.1 Cắt mẫu 27 2.3.2 Xác định tính chất học vật liệu 29 2.3.3 Đánh giá độ bền nhiệt vật liệu phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 30 2.3.4 Xác định cấu trúc hình thái vật liệu .31 Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học 2.3.5 Phương pháp xác định hệ số già hóa vật liệu cao su blend 31 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng LDPE tới tính chất học vật liệu 33 3.2 Ảnh hưởng trình biến tính tới cấu trúc hình thái khả bền nhiệt vật liệu 35 3.2.1 Ảnh hưởng trình biến tính tới cấu trúc hình thái vật liệu 35 3.2.2 Ảnh hưởng trình biến tính tới khả bền nhiệt vật liệu 37 3.3 Ảnh hưởng trình biến tính tới hệ số già hóa vật liệu 39 KẾT LUẬN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học DANH MỤC VIẾT TẮT EPDM LDPE HDPE CSTN PP PVC NBR SBR CNCS TGA SEM PSU PC PA PMPA ASA Nguyễn Thị Lân Etylen-propylen-dien đồng trùng hợp Nhựa polyetylen tỷ trọng thấp Polyetylen tỷ trọng cao Cao su thiên nhiên Polypropylen Cao su polyvinyl colorua Cao su nitril Cao su styren butadien Công nghiệp cao su Phân tích nhiệt trọng lượng Cấu trúc vật liệu kính hiển vi điện tử quét Polysunfua Polycacbonat Polyamit Polymetylmetacrylat Acrynitril styrol acrylester Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học MỞ ĐẦU Một thành tựu quan trọng kỷ 20 phát triển ứng dụng vật liệu tổ hợp polyme (polyme blend) loại vật liệu có nhiều tính quý báu mà không vật liệu khác có Vật liệu polyme blend loại vật liệu với tính vượt trội có khả làm việc môi trường khắc nghiệt, chịu mài mòn, bền nhiệt, giá thành hạ, Chúng sử dụng nhiều lĩnh vực từ ngành kỹ thuật cao kỹ thuật điện, điện tử, công nghiệp chế tạo máy máy xác, công nghiệp hóa chất nơi đòi hỏi có vật liệu có khả chịu hóa chất, sản phẩm dân dụng đế giầy, dép đồ dùng khác Với khả ứng dụng rộng rãi vật liệu polyme blend hứa hẹn vật liệu tương lai Bản thân vật liệu polyme blend loại vật liệu tổ hợp, người ta chế tạo nhiều loại blend từ polyme thành phần khác Những loại blend có tính chất vượt trội tùy thuộc vào mục đích sử dụng loại polyme thành phần Cao su etylen-propylen-dien đồng trùng hợp (EPDM) nhựa polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) polyme sử dụng từ lâu, nhiều lĩnh vực khác đời sống sản xuất Trong cao su EPDM chịu tác động lớn môi trường tính chất học thấp, giá thành cao, LDPE có độ bền kéo đứt cao, bền với thời tiết vừa phải song giá thành thấp Vì vậy, phối hợp hai loại vật liệu tạo vật liệu phối hợp ưu điểm hạn chế nhược điểm cấu tử riêng biệt Ở Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo ứng dụng loại vật liệu polyme blend mang lại hiệu kinh tế, xã hội đáng Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học kể Tuy nhiên, vật liệu polyme blend sở EPDM LDPE chưa có tác giả nghiên cứu Vì chọn chủ đề: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend sở cao su EPDM nhựa LDPE” để thực luận văn tốt nghiệp với mục tiêu tạo vật liệu cao su blend có tính lý tốt, bền môi trường, bền với nhiệt độ cao có giá thành hợp lý, đáp ứng yêu cầu chế tạo số sản phẩm cao su kỹ thuật Để thực mục tiêu trên, tiến hành nội dung nghiên cứu sau đây: - Chế tạo vật liệu cao su blend EPDM/LDPE, thay đổi hàm lượng LDPE để tìm tỷ lệ tối ưu cấu tử (thông qua khảo sát biến đổi tính học theo hàm lượng LDPE) - Nghiên cứu cấu trúc hình thái phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) thực máy JSM - 6490 hãng Jeol (Nhật Bản) - Độ bền nhiệt xác định phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) thực máy DTG – 60H hãng Shimadzu - Nghiên cứu độ bền môi trường vật liệu thông qua khảo sát hệ số già hóa vật liệu môi trường không khí môi trường nước muối Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu polyme blend 1.1.1 Một số khái niệm vật liệu polyme blend Vật liệu tổ hợp polyme (polyme blend) cấu thành từ hay nhiều polyme nhiệt dẻo polyme nhiệt dẻo với cao su để tăng độ bền vật liệu Trong nghiên cứu vật liệu tổ hợp người ta cần quan tâm tới khái niệm sau: Sự tương hợp polyme: Mô tả tạo thành pha tổ hợp ổn định đồng thể từ hai hay nhiều polyme [13] Khả trộn hợp: Nói lên khả polyme điều kiện định trộn vào tạo thành tổ hợp đồng thể dị thể Có tổ hợp polyme cấu tử trộn lẫn vào tới mức độ phân tử cấu trúc tồn trạng thái cân bằng, người ta gọi hệ là: “Tương hợp mặt nhiệt động” hay “Miscibility” hệ tạo thành nhờ biện pháp gia công định người ta gọi tương hợp mặt kỹ thuật hay “Compatible blends”.[13] Những tổ hợp polyme tồn pha khác dù nhỏ (micro) gọi tổ hợp không tương hợp: “Incompatible blend” “alloy” Trong thực tế có cặp polyme tương hợp với mặt nhiệt động học Còn đa phần polyme không tương hợp với Khi trộn với chúng tạo thành dạng: + Một pha liên tục, pha phân tán (hay gặp) + Hai pha liên tục + Hai pha phân tán (rất gặp) [ 1,13] Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Bảng 1.1: Một số hệ polyme blend tương hợp [ 13] Cis 1,4-polybutadien Poly(butadien-co-styren) (75/25) Phạm vi tương hợp (% polyme so với polyme 1) 20 – 80 Polyisopren Poly(butadien-co-styren) (75/25) 50 Polymetylstyren Poly-2,6– dimetyl-1,4-phenylenete – 100 Polyacrylic Polyetylen >50 Nitroxenlulozơ Polyvinylaxetat - 100 Polyisopropylacrylat Polyisopropylmetacrylat - 100 Polyvinylaxetat Polymetylacrylat 50 Polymetylmetacrylat - 100 Polymetylmetacrylat Polyvinylfluorid >65 Polyetylmetacrylat Polyvinylfluorid >49 Polyvinylaxetat Polyvinylnitrat - 100 Polyvinylaxetat Polyє-caprolacton >49 Polyme Polymetylmetacrylat (iso) Polyme 1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật liệu polyme blend Tính chất vật liệu polyme blend định tương hợp polyme tổ hợp Từ kết nghiên cứu người ta tương hợp polyme phụ thuộc vào yếu tố sau: Bản chất hóa học cấu trúc phân tử polyme Khối lượng phân tử phân bố khối lượng phân tử Tỷ lệ cấu tử tổ hợp Năng lượng bám dính ngoại phân tử Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Nhiệt độ Tính chất vật liệu tổ hợp không tương hợp phụ thuộc: Sự phân bố pha Kích thước hạt Loại bám dính pha [ 13] 1.1.3 Sự tương hợp polyme 1.1.3.1 Nhiệt động trình trộn hợp polyme blend Quá trình tương hợp có liên quan chặt chẽ đến nhiệt động trình trộn hợp hòa tan polyme Về mặt nhiệt hóa học tương hợp polyme không tương đương mặt cấu trúc, cấu tạo, khối lượng phân tử Trong polyme blend, không tương hợp 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 kia.[ 12] Các polyme tương hợp với lượng tự tương tác (trộn) chúng mang giá trị âm ∆Gtr < đạo hàm bậc hai lượng tự trình trộn theo tỷ lệ thể tích polyme thành phần phải dương.[9] Trong thực tế polyme có giá trị nhiệt độ tách pha tới hạn nhiệt độ tách pha tới hạn trên, giá trị phụ thuộc vào tỷ lệ polyme thành phần 1.1.3.2 Các phương pháp xác định tương hợp polyme  Phương pháp tán xạ ánh sáng Hòa tan polyme dung môi, xảy tách pha polyme không tương hợp với Tạo màng mỏng từ dung dịch loãng đồng thể hỗn hợp polyme màng thu mờ dễ vỡ vụn polyme không tương hợp Quan sát bề mặt hình dạng bên sản phẩm polyme blend thu trạng thái nóng chảy Nếu mỏng thu bị mờ Nguyễn Thị Lân Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học polyme không tương hợp Nếu mỏng thu suốt polyme tương hợp.[9]  Phương pháp dựa vào việc xác định chiều dày bề mặt tiếp xúc pha polyme Sự tương hợp polyme liên quan tới bề mặt pha polyme, ảnh hưởng tới chiều dày bề mặt tiếp xúc pha polyme Chiều dày bề mặt tiếp xúc pha không lớn (từ đến mm) Khi đặt màng polyme lên gia nhiệt tới nhiệt độ lớn nhiệt độ hóa thủy tinh chúng, polyme tương hợp bề mặt tiếp xúc pha tăng dần theo thời gian.[9]  Phương pháp dựa vào nhiệt độ hóa thủy tinh Nếu polyme thu có nhiệt độ hóa thủy tinh nhiệt độ hóa thủy tinh polyme ban đầu hai polyme không tương hợp Nếu polyme blend thu có hai nhiệt độ hóa thủy tinh nhiệt độ chuyển dịch từ giá trị nhiệt độ hóa thủy tinh polyme đến nhiệt độ hóa thủy tinh polyme hai polyme tương hợp không hoàn toàn Nếu polyme thu có nhiệt độ hóa thủy tinh nằm khoảng nhiệt độ hóa thủy tinh polyme thành phần polyme hoàn toàn tương hợp.[9, 13]  Phương pháp chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) Chụp ảnh kính hiển vi bề mặt cắt gẫy polyme blend quan sát thấy tính đồng nhất, đồng thể hay dị thể polyme blend.[9]  Phương pháp đo độ nhớt dung dịch polyme blend Khi trộn lẫn hai polyme hòa tan tốt dung môi, hai polyme tương hợp độ nhớt thực hỗn hợp tăng lên Nếu hai polyme không tương hợp độ nhớt thực hỗn hợp giảm xuống.[9]  Tạo màng mỏng từ dung dịch loãng hỗn hợp polyme Nếu màng thu mờ dễ vỡ vụn polyme không tương hợp Nguyễn Thị Lân 10Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Bước 1: nhựa LDPE đưa vào máy trộn kín Brabender (CHLB Đức) với tốc độ 50 vòng/phút, nhiệt độ 110oC, thời gian phút Sau cho cao su EPDM, phụ gia khác (trừ DCP) vào, thời gian trộn phút Bước 2: lấy mẫu blend EPDM/LDPE cán trộn với DCP nhiệt độ thường máy cán hai trục hãng Toyoseiki (Nhật Bản) Bước 3: Tổ hợp vật liệu sau cán trộn xuất chuẩn bị cho vào ép lưu hóa khuôn máy ép thủy lực hãng Toyoseiki (Nhật bản) đặt phòng Công nghệ Vật liệu Polyme thuộc Viện Hóa Học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Các thông số trình ép lưu hóa: - Nhiệt độ ép: 1450C ± 20C - Thời gian ép: 10 phút - Lực ép: 6kg/cm2 2.3 Phƣơng pháp xác định tính chất vật liệu 2.3.1 Cắt mẫu Máy cắt mẫu cao su hãng GOTECH Để đo độ bền kéo đứt cao su, mẫu chuẩn bị theo tiêu chuẩn ASTM-638-IV với kích thước hình vẽ Hình 2.1: Máy cắt mẫu đo độ bền kéo đứt Nguyễn Thị Lân 30Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học 2.3.2 Xác định tính chất học vật liệu a Phương pháp xác định độ bền kéo đứt - Độ bền kéo đứt ứng suất kéo ghi thời điểm mẫu đứt - Mẫu đo độ bền kéo đứt chế tạo theo hình tạ - Độ bền kéo đứt xác định theo TCVN 4509 – 2006 ISO37 2006: Độ bền kéo đứt tính theo công thức: kđ kđ : F BH độ bền kéo đứt (N/mm2, MPa) F : lực kéo đứt mẫu (N) B : bề rộng mẫu trước kéo (mm) H : chiều dày mẫu trước kéo (mm) b Phương pháp xác định độ giãn dài đứt - Độ dãn dài đứt độ dãn kéo chiều dài thử điểm đứt - Các tiêu chuẩn phép đo mẫu đo giống phương pháp xác định độ bền kéo đứt (Theo TCVN 4509 – 2006) Độ dãn dài đứt xác định theo công thức: l1 l0 100 l0 (%) l0: độ dài hai điểm đánh dấu lên mẫu trước kéo [mm] l1: chiều dài hai điểm đánh dấu mẫu đứt [mm] c Phương pháp đo độ dãn dài dư - Tiêu chuẩn mẫu đo, thiết bị giống phương pháp xác định độ bền kéo đứt (theo TCVN 4509 – 2006) - Độ dãn dài dư (Edư) tính theo công thức: Edư = Nguyễn Thị Lân l2 l0 100% l0 31Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học l0 : độ dài điểm đánh dấu trước kéo đứt (mm) l2 : độ dài điểm đánh dấu sau bị kéo đứt phút (mm) Kết tính trung bình từ mẫu đo d Phương pháp xác định độ cứng (Shore A) - Độ cứng vật liệu cao su blend đươc xác định theo TCVN 1595 – 1: 2007 tiêu chuẩn ISO 7619 – 1:2004 - Nguyên tắc phép đo đo chiều sâu mũi ấn ấn vào vât liệu điều kiện xác định - Phép đo thực đồng hồ đo độ cứng (Shore A) TECLOCK (Jis K6301A) Nhật Bản Cách đo: lau bề mặt mẫu, đặt mẫu lên mặt phẳng nằm ngang Dùng ngón tay ấn mạnh đồng hồ đo xuống mẫu Đọc ghi giá trị đồng hồ hiển thị sau giây Mỗi vật liệu đo vị trí khác lấy giá trị trung bình 2.3.3 Đánh giá độ bền nhiệt vật liệu phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) phương pháp phân tích thay đổi liên tục khối lượng mẫu theo nhiệt độ Phương pháp đưa thông tin nhiệt độ bắt đầu phân hủy, tốc độ phân hủy phần trăm khối lượng vật liệu nhiệt độ khác Các điều kiện để phân tích TGA: - Chén đựng mẫu: platin - Môi trường khảo sát: không khí - Tốc độ tăng nhiệt độ: 10oC/phút - Nhiệt độ khảo sát: từ nhiệt độ phòng đến 600oC Quá trình phân tích TGA thực máy phân tích nhiệt trọng lượng TGA máy DTG-60H hãng Shimadzu (Nhật Bản), đặt tổ Hóa lý, Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyễn Thị Lân 32Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học 2.3.4 Xác định cấu trúc hình thái vật liệu Cấu trúc hình thái vật liệu nghiên cứu kính hiển vi điện tử quét (SEM), thiết bị JSM-6490 (JEOL-Nhật Bản) Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu, Viện khoa học vật liệu Mẫu nghiên cứu ngâm vào nitơ lỏng, dùng kìm bẻ gẫy, cắt lấy kích thước thích hợp Mẫu tạo thành gắn lên đế, bề mặt gẫy phủ lớp platin mỏng phương pháp bốc bay chân không Ảnh SEM bề mặt gẫy thể cấu trúc độ tương hợp pha mẫu đo Hình 2.2: Máy JEOL JSM 6490 2.3.5 Phương pháp xác định hệ số già hóa vật liệu cao su blend Phương pháp xác định hệ số già hóa môi trường không khí xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2229-77 Các mẫu thử nghiệm chuẩn bị theo kích thước tiêu chuẩn phép đo tương ứng (độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt,…) sấy tủ sấy Memmert (Đức) 70oC thời gian 96 Sau thời gian quy định mẫu lấy để yên nhiệt độ phòng, tiến hành đo tính chất so sánh với mẫu thử cao su blend chưa già hóa Hệ số già hóa tính theo thay đổi giá trị tính chất tính toán theo công thức: xa x0 xo: giá trị tính chất vật liệu trước già hóa Nguyễn Thị Lân 33Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học xa: giá trị tính chất vật liệu sau già hóa Nguyễn Thị Lân 34Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng LDPE tới tính chất học vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng hàm lượng LDPE đến tính chất học vật liệu, thay đổi hàm lượng LDPE mẫu Mẫu tạo thành đo tính chất học điều kiện Kết thu thể hình đây: Hình 3.1: Ảnh hưởng hàm lượng LDPE tới độ bền kéo đứt vật liệu Hình 3.2: Ảnh hưởng hàm lượng LDPE tới độ dãn dài đứt vật liệu Nguyễn Thị Lân 35Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Hình 3.3: Ảnh hưởng hàm lượng LDPE tới độ dãn dài dư vật liệu Hình 3.4: Ảnh hưởng hàm lượng LDPE tới độ cứng vật liệu Các kết khảo sát cho ta thấy, hàm lượng LDPE tăng từ đến 30% tính lý độ bền kéo đứt, độ dài kéo đứt, độ cứng tăng Điều lý giải hàm lượng LDPE từ 20 đến 30 %, cao su blend đạt tỷ lệ tương hợp tốt nên tính chất lý đề tăng Bên cạnh độ cứng vật liệu tăng dần giải thích LDPE có độ cứng cao so với EPDM, nên tổ hợp chúng lại, blend có xu hướng tính chất Nguyễn Thị Lân 36Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Có thể giải thích nguyên nhân tăng độ dãn dư độ cứng hàm lượng LDPE tăng thân LDPE nhựa nhiệt dẻo độ cứng lớn cao su khả đàn hồi LDPE so với cao su Vì vậy, tăng hàm lượng LDPE đồng nghĩa với việc hàm lượng nhựa vật liệu blend tăng lên làm tăng độ cứng giảm khả đàn hồi vật liệu Từ kết thu cho thấy rằng: với tăng hàm lượng LDPE, hầu hết tính chất lý khảo sát (độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt, độ dãn dài dư độ cứng) tăng Tuy nhiên, hàm lượng LDPE cao (30%) tính chất đàn hồi cao su giảm mạnh (độ dãn dư tăng) độ cứng cao Do vậy, chọn hàm lượng LDPE 20% để tiếp tục nghiên cứu 3.2 Ảnh hƣởng trình biến tính tới cấu trúc hình thái khả bền nhiệt vật liệu 3.2.1 Ảnh hưởng trình biến tính tới cấu trúc hình thái vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng trình biến tính tới cấu trúc hình thái vật liệu, tiến hành chụp ảnh bề mặt gẫy vật liệu EPDM/LDPE kính hiển vi điện tử quét SEM Căn vào tính chất học vật liệu, đánh giá cấu trúc hình thái mẫu vật liệu cao su blend EPDM/LDPE tỷ lệ 80/20 với độ phóng đại khác Dưới ảnh SEM bề mặt gẫy mẫu vật liệu Nguyễn Thị Lân 37Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Hình 3.5: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu EPDM/LDPE (80/20) với độ phóng đại 2000 lần Hình 3.6: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu EPDM/LDPE (80/20) với độ phóng đại 5000 lần Nguyễn Thị Lân 38Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Qua ảnh SEM mẫu vật liệu thấy rằng, với độ phóng đại khác từ 2000 lần đến 5000 lần, cấu trúc hình mẫu vật liệu blend EPDM/LDPE tỷ lệ 80/20 mịn màng, chặt chẽ tượng phân pha Một mặt, cấu tử nhựa LDPE có cấu trúc phân tử giống với cao su EPDM nên chúng phân tán tốt cao su EPDM Mặt khác, phương pháp cảm quan cho thấy, mẫu vật liệu blend từ cao su EPDM nhựa LDPE có độ cao Điều chứng tỏ cao su EPDM nhựa LDPE tương hợp với tỷ lệ Vì vậy, vật liệu blend EPDM/LDPE tỷ lệ 80/20 có tính lý, kỹ thuật tốt so với cao su EPDM 3.2.2 Ảnh hưởng trình biến tính tới khả bền nhiệt vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng trình biến tính tới khả bền nhiệt vật liệu nghiên cứu độ bền nhiệt vật liệu phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) khoa Hóa học – Đại học Sư phạm Hà Nội Kết trình bày : Hình 3.7: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu cao su EPDM Nguyễn Thị Lân 39Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học Hình 3.8 : Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend EPDM/LDPE Từ kết phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) mẫu vật liệu thu số liệu bảng Bảng 3.1 : Kết phân tích TGA mẫu vật liệu Mẫu vật liệu Nhiệt độ bắt đầu phân hủy (oC) Nhiệt độ phân hủy Tổn hao khối lượng mạnh đến 600oC, EPDM 255,28 (oC) 436,97 EPDM/LDPE 215,34 419,58 [%] 99,961 99,958 Thông qua kết phân tích TGA thấy rằng, mẫu vật liệu EPDM có nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hẳn (255,28oC) so với mẫu EPDM/LDPE (215,34oC), đồng thời nhiệt độ phân hủy mạnh mẫu EPDM cao so với mẫu EPDM/LDPE Điều giải thích, EPDM có độ bền nhiệt, nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hơn, LDPE có độ Nguyễn Thị Lân 40Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học bền nhiệt, nhiệt độ bắt đầu phân hủy thấp Khi phối trộn với làm cho độ bền nhiệt nhiệt độ bắt đầu phân hủy blend giảm xuống Mặt khác, nhìn vào biểu đồ phân tích nhiệt thấy biểu đồ TGA mẫu EPDM/LDPE tỷ lệ 80/20 có điểm phân hủy mạnh Điều chứng tỏ cao su EPDM nhựa LDPE tương hợp tốt với (như phần cấu trúc hình thái vật liệu trình bày) 3.3 Ảnh hƣởng trình biến tính tới hệ số già hóa vật liệu Hệ số già hóa vật liệu xác định theo TCVN 2229 – 77 môi trường không khí nước muối 10% nhiệt độ 70 0C thời gian 96 Kết thu bảng Bảng 3.2: Hệ số già hóa vật liệu (70oC/96 giờ) Hệ số già hóa Trong không khí Trong nước muối Mẫu vật liệu EPDM 0,96 0,95 EPDM/LDPE (80/20) 0,92 0,90 LDPE 0,87 0,86 Nhận thấy rằng, vật liệu EPDM có khả bền môi trường cao LDPE bền môi trường thấp Khi biến tính EPDM LDPE hệ số già hóa vật liệu nằm khoảng hệ số già hóa hai vật liệu EPDM LDPE Do hai vật liệu tương hợp với nhau, phối trộn, đại phân tử LDPE phân tán tốt EPDM đại phân tử EPDM bền môi trường cao che chắn với tác động môi trường làm cho độ bền môi trường vật liệu cao su blend cao nhựa LDPE Nguyễn Thị Lân 41Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu thu cho thấy rằng: Hàm lượng LDPE thích hợp để biến tính blend EPDM 20% khối lượng so với blend Tại tỷ lệ này, vật liệu blend có tính chất học cao so với cao su EPDM Cụ thể sau: + Độ bền kéo đứt: 4,27 MPa + Độ dãn dài đứt: 347,70 % + Độ dãn dài dư: 25 % + Độ cứng: 63 Shore A + Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 215,340C + Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất: 436,970C + Hệ số già hóa - Trong không khí: 0,92 - Trong nước muối: 0,90 Vật liệu cao su blend EPDM/LDPE có cấu trúc hình thái mịn màng, chặt chẽ, tượng phân pha Vật liệu cao su blend tạo thành có độ cao Dựa vào cấu trúc hình thái biểu đồ TGA vật liệu cao su blend EPDM/LDPE tỷ lệ 80/20, cao su EPDM tương hợp tốt với nhựa LDPE tỷ lệ Vật liệu cao su blend EPDM/LDPE đáp ứng yêu cầu chế tạo loại sản phẩm cao su kỹ thuật có yêu cầu bền môi trường cao Nguyễn Thị Lân 42Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1.http://www.truongdinh.edu.vn/lab/2106/H%C3%B3a/Polime-va-vat-lieupolime.tde 2.http://www.prt.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=632:c ao-su-blend-tinh-hinh-nghien-cu-va-ng-dng vit-nam&catid=3:cong-nghnganh-cao-su&Itemid=6 Ngô Phú Trù, Kỹ thuật chế biến gia công cao su, ĐH Bách Khoa Hà Nội 1995 Tiêu chuẩn TCVN 4509-2006, cao su, lưu hóa nhiệt dẻo Xác định tính chất ứng suất – dãn dài kéo TCVN 1595-1:2007, Cao su Phương pháp xác định độ cứng So (Shore A) TCVN 1594-1987, Cao su Xác định lượng mài mòn theo phương pháp Akron Tiêu chuẩn TCVN 2229:77, Cao su, phương pháp xác định hệ số già hóa Bộ môn cao phân tử Đại học Bách Khoa Hà Nội (1997), “Kỹ thuật gia công sản xuất chất dẻo”, tập 1A.NXB Khoa học kỹ thuật Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trường Thiện (1995), “Vật liệu tổ hợp Polyme ứng dụng”, Tạp chí hoạt động khoa học (10), tr.37 - 41 10 Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Nguyễn Quang (1998), “Một số kết nghiên cứu biến tính cao su tự nhiên Việt Nam Polyletylen tỷ trọng thấp”, Tuyển tập báo cáo hội nghị Hóa Học toàn quốc lần thứ 3(1), tr.332 - 335 11 Đỗ Quang Kháng đồng tác giả (2000), “Ảnh hưởng chất biến đổi cấu trúc tới cấu trúc, tính chất vật liệu tổ hợp từ cao su tự nhiên Polyetylen”, Tạp chí hóa học (1), tr.59 - 63 12 Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thị Ngọc Lân (2005), “Nghiên cứu tính chất blend sở polyvinyl clorua, cao su butadien acrylonitryl cao su tự nhiên”, Tạp chí hóa học (1), tr.42 – 45 Nguyễn Thị Lân 43Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội Khoa Hóa Học 13 Thái Hoàng, Vật liệu polyme blend, Tập giảng cho lớp công nghệ vật liệu polyme khóa 45 Tiếng Anh 14 Abhijit Jha, Anil K.Bhowmick (2000), “Mechanical and Dynamic Mechanical Thermal Properties of Heat and Oil Resistant Thermoplastic Elatomeric Blend of Poly (butylen terephthalate) and Acrylate Rubber”, Journal of Applied Polymer Science, 78, 1001 – 1008 15 BDA.Asian Specially chemiscals News, August, 2002 16 Chakrit Sirisinha, Pongdhorn Saeoui, Jantagarn Guaysomboon (2003), “Relationship among Phase Morphology, Oil Resistance, and Thermal Aging in CPE/NR Blend: Effect of blending conditions”, Journal of Applied Polymer Science, 90, 4038 – 4046 17 Chakrit Sirisinha, Pongdhorn Saeoui, Jantagarn Guaysomboon (2003), “Mechanical Properties, Oil Resistance, and Thermal Aging Properties in Chlorinated polyethylene/natural Rubber blend”, Journal of Applied Polymer Science 84, 22 – 28 18 Chakrit Sirisinha, Pongdhorn Saeoui (2004), “Reological Properties, Oil and Thermal Aging resistance in compatibilized and thermally stabilized chlorinated polyethylene/Natural rubber blend”, Polymer, 45, 4909 – 4916 Nguyễn Thị Lân 44Khóa luận tốt nghiệp [...]... vấn đề nghiên cứu cao su blend mới chỉ được quan tâm từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước, nhưng lĩnh vực này đang có cơ hội phát triển Theo các chuyên gia trong ngành, việc phát triển nghiên cứu chế tạo và ứng dụng cao su blend là nhằm vào mục tiêu sản xuất các sản phẩm cao su kỹ thuật từ loại vật liệu này trên cơ sở sử dụng CSTN theo hướng cải thiện các tính năng cơ lý, kỹ thuật của vật liệu và áp... dùng để chế tạo các sản phẩm cao su có yêu cầu bền thời tiết (vải địa kỹ thuật không thấm nước, tấm lợp cao su, ) Ngoài các vật liệu cao su blend trên cơ sở CSTN, một số tác giả trong nước đã tiến hành nghiên cứu chế tạo một số vật liệu cao su blend cho các lĩnh vực công nghệ cao đi từ cao su tổng hợp như blend từ NBR/CR hoặc NBR/CR/PVC có khả năng bền dầu mỡ, bền nhiệt và thời tiết để làm các loại... cầu cao của hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật - Quá trình nghiên cứu chế tạo sản phẩm trên cơ sở cao su blend (hoặc polyme blend nói chung) thường nhanh hơn nhiều so với nghiên cứu chế tạo sản phẩm từ vật liệu mới khác vì người ta có thể sử dụng những vật liệu với những tính chất đã biết và công nghệ sẵn có.[9] 1.1.7.2 Ứng dụng Bảng dưới đây hệ thống lại những tổ hợp polyme điển hình đã được nghiên cứu và. .. cho nhà cao tầng, v.v đi sâu nghiên cứu chế tạo và ứng dụng một cách có hệ thống các loại cao su blend là nhóm tác giả tại Viện Hóa học thuộc VAST Các nhà nghiên cứu này đã phối hợp với một Nguyễn Thị Lân 27Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa Học số đơn vị nghiên cứu, sản xuất khác chế tạo và ứng dụng có hiệu quả các loại cao su blend trên cơ sở CSTN với polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) ... đã nghiên cứu chế tạo cao su blend từ CSTN và một số nhựa nhiệt dẻo như polypropylen (PP) hoặc polyetylen (PE) để chế tạo tấm đệm ray đường sắt, đệm chống va đập tàu biển Cao su blend từ CSTN epoxy hóa (ENR) với nhựa polyvinyl clorua (PVC) được các tác giả của Viện Hóa học Vật liệu (Viện KHKT & CNQS) nghiên cứu chế tạo và ứng dụng làm các loại gioăng, phớt chịu dầu, ủng chữa cháy, một số dụng cụ cứu. .. cao su kỹ thuật và dân dụng khác nhau (đệm chống va tàu thuyền cho các cảng dầu khí, giầy và ủng chịu dầu mỡ, ) Một số loại cao su blend khác cũng đang nằm trong tầm ngắm của các cơ sở nghiên cứu trong nước: cao su blend từ CSTN với SBR phù hợp để chế tạo ống mềm cao su chịu áp lực cho tàu nạo vét sông, biển; blend từ CSTN với CR hoặc với EPDM bền môi trường và thời tiết, có thể được dùng để chế tạo. .. thế,v.v Tuy những kết quả nghiên cứu chế tạo và ứng dụng cao su blend ở nước ta trong những năm qua mới chỉ là bước đầu, nhưng qua đó có thể thấy xu thế và khả năng chế tạo cao su blend cũng như các sản phẩm cao su kỹ thuật trên cơ sở vật liệu này đang rất có triển vọng.[1,2] Nguyễn Thị Lân 28Khóa luận tốt nghiệp ĐH Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Hóa Học CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị và hóa chất 2.1.1 Thiết... Loại vật liệu này có khả năng bền môi trường vượt trội so với CSTN, gia công đơn giản với năng su t cao nên được ứng dụng để chế tạo các loại đệm chống va đập tàu biển và các loại giầy đế nhẹ chất lượng cao phục vụ xuất khẩu Ngoài ra, Viện cũng nghiên cứu cao su blend từ CSTN với NBR Vật liệu này có khả năng bền dầu mỡ, bền cơ học cao, giá thành hạ và đã đựơc ứng dụng để chế tạo nhiều loại sản phẩm cao. .. hoá như nhóm thiazol, sulphenamit, thiuram, dithiocacbamat, ngoài ra cũng có thể lưu hoá bằng peroxit, tạo cho EPDM có khả năng chịu nhiệt tốt và độ ổn định kích thước cao Ngoài ra EPDM cũng được sử dụng làm thành phần trong tổ hợp polyme để chế tạo các sản phẩm chịu dầu, bám dính tốt và có tính chất cơ lý cao cũng như chế tạo các chất tương hợp cho vật liệu blend trên cơ sở EPDM và các polyme có cực... độn với các polyme thành phần.[12] 1.1.6 Cơ sở lựa chọn và phương pháp chế tạo vật liệu polyme blend 1.1.6.1 Cơ sở lựa chọn các polyme thành phần trong chế tạo polyme blend Những căn cứ để lựa chọn những polyme phối hợp được với nhau và đem lại hiệu quả cao là: Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu cần có; Bản chất và cấu tạo của polyme ban đầu; Cấu trúc tính chất vật lý của polyme; Giá thành Đối với các polyme ... nhiên, vật liệu polyme blend sở EPDM LDPE chưa có tác giả nghiên cứu Vì chọn chủ đề: Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend sở cao su EPDM nhựa LDPE để thực luận văn tốt nghiệp với mục tiêu tạo. .. thấm nước, lợp cao su, ) Ngoài vật liệu cao su blend sở CSTN, số tác giả nước tiến hành nghiên cứu chế tạo số vật liệu cao su blend cho lĩnh vực công nghệ cao từ cao su tổng hợp blend từ NBR/CR... giống với cao su EPDM nên chúng phân tán tốt cao su EPDM Mặt khác, phương pháp cảm quan cho thấy, mẫu vật liệu blend từ cao su EPDM nhựa LDPE có độ cao Điều chứng tỏ cao su EPDM nhựa LDPE tương