Trƣờng ĐHSP Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC ĐINH THỊ THANH DUNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BLEND BA THÀNH PHẦN TRÊN CƠ SỞ CAO SU THIÊN NHIÊN, CAO SU STYREN BUTADIEN VÀ POLYETYLEN TỶ TRỌNG THẤP KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hố Cơng nghệ - Mơi trƣờng Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hố học HÀ NỘI – 05/2010 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC …………… ĐINH THỊ THANH DUNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BLEND BA THÀNH PHẦN TRÊN CƠ SỞ CAO SU THIÊN NHIÊN, CAO SU STYREN BUTADIEN VÀ POLYETYLEN TỶ TRỌNG THẤP KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hố Cơng nghệ - Mơi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG TS NGÔ KẾ THẾ Đinh Thị Thanh Dung HÀ NỘI – 05/2010 Lớp K32A-Hố học LỜI CẢM ƠN Khóa luận đƣợc hồn thành Viện Hố học - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình đầy trách nhiệm PGS.TS Đỗ Quang Kháng phòng Cơng nghệ Vật liệu Polyme - Viện Hố học TS Ngơ Kế Thế phòng nghiên cứu Vật liệu Polyme & Composite - Viện Khoa học vật liệu Xin chân thành cảm ơn tập thể khoa học phòng cơng nghệ Vật liệu Polyme - Viện Hóa học, phòng nghiên cứu Vật liệu Polyme & Composite Viện Khoa học Vật liệu nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em việc chế tạo mẫu nghiên cứu, đo tính lý vật liệu để hồn chỉnh số liệu nghiên cứu cho khoá luận tốt nghiệp Nhân dịp em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Hố học trƣờng ĐHSP Hà Nội tận tình dạy dỗ dìu dắt, trang bị cho em kiến thức khoa học cần thiết trình học tập trƣờng Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2010 Sinh viên Đinh Thị Thanh Dung Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hoá học Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hoá học LỜI CAM ĐOAN Khố luận đƣợc thực hồn thành Viện Hoá học Viện Khoa học Vật liệu - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam, dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Đỗ Quang Kháng TS Ngô Kế Thế, với nỗ lực thân có tham khảo tài liệu số tác giả (phần tài liệu tham khảo) Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng tơi Các kết nghiên cứu, số liệu trình bày khóa luận trung thực khơng trùng với kết tác giả khác Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT MỞ ĐẦU……………………………………………… … ……………… PHẦN 1: TỔNG QUAN………………………………………… ……… .3 1.1 Tổng quan vật liệu blend……………………………… ………… 1.1.1 Một số khái niệm vật liệu polyme blend………… ………….… 1.1.2 Sự tƣơng hợp polyme………………………………… … 1.1.3 Những yếu tố ảnh hƣởng tới tính chấ t củ a vậ t liệ u tổ hợp ……… 1.1.4 Một số loại polyme blend…………………………………… 1.1.5 Các phƣơng pháp xác định tƣơng hợp polyme blend……… 1.1.6 Chất tƣơng hợp polyme……………………………… .7 1.1.7 Những biện pháp tăng cƣờng tính tƣơng hợp polyme…… 1.1.8 Công nghệ phƣơng pháp chế tạo vật liệu polyme blend…… 10 1.1.9 Ƣu điểm vật liệu polyme blend…………….………………… 11 1.2 Vật liệu polyme blend sở cao su thiên nhiên, cao su styren butadien polyetylen tỷ trọng thấp………………………….…… … 12 1.2.1 Cao su thiên nhiên………………………………………………… 12 1.2.1.1 Thành phần…………………………………… …………… 12 1.2.1.2 Cấu tao hóa học cao su thiên nhiên…………………… 13 1.2.1.3 Tính chất cao củ a su thiên nhiên……………………………… 13 1.2.1.4 Phƣơng pháp chế biến………………………………………… 16 1.2.1.5 Một số ứng dụng vật liệu blend sở CSTN………… 16 1.2.2 Cao su styren butadien……………………………………… …… 17 1.2.2.1 Đặc điểm cấu tạo……………………… ………………… 17 1.2.2.2 Các phƣơng pháp trùng hợp…………………………………… 17 1.2.2.3 Tính chất cơng nghệ, tính chất lý SBR… …………… 18 1.2.2.4 Đặc trƣng kỹ thuật số loại SBR…………….……… 19 1.2.2.5 Ứng dụng……………………………………….…………… 21 1.2.3 Polyetylen…………………………………………………… 22 1.2.3.1 Phƣơng pháp tổng hợp…………………….………………… 22 1.2.3.2 Cấu trúc, tính chất polyetylen…………………………… 22 1.2.3.3 Biến tính cao su polyetylen…………………… ……… 24 1.2.4 Dầu trẩu………………………………………………… ………… 27 PHẦN 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………… 29 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu………………………………………………… 29 2.2 Nội dung nghiên cứu………………………………….………………… 29 2.3 Vật liệu nghiên cứu máy móc, thiết bị…………………………… .29 2.3.1 Vật liệu nghiên cứu……………………………………………… 29 2.3.2 Máy móc, thiết bị………………………………………………… 30 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………… 31 2.4.1 Chế tạo mẫu……………………………………………………… 31 2.4.2 Khảo sát tính chất lý vật liệu…………………………… 31 2.4.3.Nghiên cứu khả bền nhiệt vật liệu…………………… .33 2.4.4.Nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu kính hiển vi điện tử quét (SEM)……………………………………….… …….……… 34 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng cao su styren butadien tới cấu trúc tính chất vật liệu…………………………………………………… 35 3.1.1 Ảnh hƣởng tới tính chất lý vật liệu………………… …… 35 3.1.2 Ảnh hƣởng tới cấu trúc hình thái vật liệu…………………… 40 3.1.3 Ảnh hƣởng tới khả bền nhiệt vật liệu………………… 42 3.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng dầu trẩu tới cấu trúc tính chất vật liệu… 45 3.2.1 Ảnh hƣởng tới tính chất lý vật liệu…………………… … 45 3.2.2 Ảnh hƣởng tới cấu trúc hình thái vật liệu…………………… 50 3.2.3 Ảnh hƣởng tới khả bền nhiệt vật liệu………………… 52 KẾT LUẬN……………………………………………………………………… 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trƣờng ĐHSP Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp Hình 3.19: Ảnh SEM bề mặt gãy bề mặt mẫu vật liệu cao su blend CSTN/LDPE/SBR + 9% dầu trẩu Quan sát hình ảnh mẫu vật liệu chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) thấy rằng: mẫu khơng có dầu trẩu bề mặt có cấu trúc thơ, khơng đồng có phân tách pha, với mẫu có hàm lƣợng dầu trẩu 3% bề mặt đồng cấu trúc vật liệu chặt chẽ hơn, với mẫu có hàm lƣợng dầu trẩu 9% bề mặt gãy vật liệu xuất kết tụ Điều đƣợc giải thích lƣợng dầu trẩu dƣ thừa nên nằm bề mặt phân cách pha dẫn đến kết tụ chất độn polyme q trình gia cơng 3.2.3 Ảnh hưởng tới độ bền nhiệt Dƣới biểu đồ phân tích bảng kết phân tích TGA số mẫu vật liệu CSTN/LDPE/SBR vớ i hàm lƣợng khác dầu trẩu Trƣờng ĐHSP Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hoá học Trƣờng ĐHSP Hà Nội Khố luận tốt nghiệp Hình 3.20: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend CSTN/LDPE/SBR Hình 3.21: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend CSTN/LDPE/SBR + 3% dầu trẩu Dung Lớp K Trƣờng ĐHSP Hà Nội Đinh Thị Thanh Khố luận tốt nghiệp 32A-Hố học Hình 3.22: Biểu đồ TGA mẫu vật liệu blend CSTN/LDPE/SBR + 9% dầu trẩu Bảng 9: Kết phân tích TGA mẫu vật liệu Mẫu vật liệu Vùng nhiệt độ phân huỷ mạnh ( C ) ∆T = T2 – Ti ( C) T1 ( C) CSTN/LDPE/SBR không dầu trẩu T1 369,86 T2 440,05 CSTN/LDPE/SBR + 3% dầu trẩu T1 374,94 T2 436,81 T1 373,25 (CSTN/LDPE/SBR + 9% dầu trẩu T2 458,65 Tổn hao khối lƣợng đến 400 C (%) 70,17 48,877 61,87 41,751 85,40 46,224 Các kết thu đƣợc từ biểu đồ TGA đƣợc biễu diễn bảng Qua kết nhận thấy vật liệu CSTN/LDPE/SBR có thêm dầu trẩu nhiệt độ phân huỷ mạnh tăng lên tổn hao khối lƣợng giảm Đặc biệt mẫu vật liệu có hàm lƣợng dầu trẩu 3% nhiệt độ phân huỷ mạnh tăng lên 374,94 C độ tổn hao khối lƣợng có 41,751% Điều chứng minh có mặt dầu trẩu làm tăng độ bền nhiệt vật liệu CSTN/LDPE/SBR Từ biểu đồ TGA ta thấy khoảng cách hai vùng nhiệt độ phân huỷ mạnh vật liệu có 3% dầu trẩu thu hẹp nhiều, có Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hoá học Đinh Thị Thanh Dung Lớp K32A-Hoá học 61,87 C Điều chứng tỏ với hàm lƣợng dầu trẩu 3% khả tƣơng hợp cấu tử vật liệu blend CSTN/LDPE/SBR tốt KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu đƣợc cho thấy rằng: Khi nghiên cứu biến tính vật liệu blend CSTN/LDPE cao su SBR thu đƣợc hàm lƣợng SBR tối ƣu 10% + Ở hàm lƣợng cao su SBR 10% làm tăng tính chất học vật liệu (độ bền kéo đứt, độ dãn dài đứt khả bền mài tăng) + Cấu trúc hình thái vật liệu blend cấu tử đƣợc cải thiện, cấu trúc chặt chẽ, khả bám dính pha tốt + Cao su SBR làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Hàm lƣợng dầu trẩu dùng để biến tính vật liệu blend cấu tử CSTN/LDPE/SBR 3% Ở hàm lƣợng này, cấu trúc hình thái vật liệu chặt chẽ hơn, làm tăng tính chất học làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Ở hàm lƣợng 3%, dầu trẩu ngồi việc đóng vai trò chất hóa dẻo giúp cho q trình gia cơng vật liệu dễ dàng hơn, đóng vai trò nhƣ chất tƣơng hợp cho hệ blend cấu tử Những kết nghiên cứu thu đƣợc cho thấy vật liệu blend cấu tử CSTN/LDPE/SBR với 3% dầu trẩu có tính chất học cao (đặc biệt độ bền mài mòn), bền nhiệt đáp ứng yêu cầu chế tạo số sản phẩm cao su kỹ thuật nhƣ đế giày chất lƣợng cao, ống hút chịu áp lực,… TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Thái Hoàng Vật liệu polyme blend, Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ quốc nghệ quốc gia, 2003 Đỗ Quang Kháng, Nguyễn Văn Khôi, Đỗ Trƣờng Thiện Vật liệu tổ hợp polyme khả ứng dụng, Tạp chí hoạt động khoa học, số 3, Tr.40 - 42, 1996 Phạm Hữu Lý Tính trộn hợp tương hợp: Những vấn đề nghiên cứu quan trọng vật liệu blend, Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ quốc nghệ quốc gia, 1993 Nguyễn Quang, Biến tính cao su tự nhiên PE, Tạp chí hố học, số 34-1996 Tập thể tác giả Kỹ thuật sản xuất chất dẻo, ĐHBKHN 1978 Ngô Phú Trù Kỹ thuật chế biến gia công cao su NXB trƣờng ĐHBKHN, 1995 w.w.w.vinachem.com.vn Vật liệu cao su sản xuất giầy chất lượng cao w.w.w.ruthimex.com.vn Từ vật liệu đến sản phẩm cao su kỹ thuật, 27/19/2007 TIẾNG ANH Jungnickel.B, J, Polymer blends, Carl Hasner Verlag, Muenchen, Wien, 1990 10.Khang.D.Q Dr Arb S 19 - 20, Merseburg 1988 11 Boddanow W W; Metjolkin, W.I Kenssowski, W.N Plaster und Kautschuk 29, S 286-290, (1982) 12 Bauer W ; Bos H.J; Katschuk: Gummi und Kuuststofe 35, S 15021054 (1982) 13.Zhang – Rendong; Luizhogcen Pige Keje, S 42-43, (1982) 14.Adamescu G.H ; Rsu M Acta PO Lymerica 32 S 704-708, 11 (1981) 15.Aliguliev R.M… Azerb Khim Zurual, 5, S 121-126 (1981) 16.Hans-Georg Elias Makrow lelule.5 Auflagl, Baud 2, S 603-653 17 K.E.George, R.Joseph, D.Joseph Francis, K.T.Thomas Polym Eng Sci, Vol 27, No 15, Pages 1137-1140, 1987 18 A.Tager Physical Chemistry of Polymer, Mir Publsher, Pages 575, 1972 19 N.Perbunan Handbuch fuer die Gummi- Industrie, Bayer Leverkysen, Pages 70, 1971 20.M.K.Stockdale Gummi Faser Kunstst, Vol.42, Nr 10 Pages 528-534, 1989 ... THANH DUNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BLEND BA THÀNH PHẦN TRÊN CƠ SỞ CAO SU THIÊN NHIÊN, CAO SU STYREN BUTADIEN VÀ POLYETYLEN TỶ TRỌNG THẤP KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hố Cơng nghệ... đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu blend ba thành phần sở cao su thiên nhiên, cao su styren butadien polyetylen tỷ trọng thấp làm chủ đề cho khóa luận tốt nghiệp 2.Mục đích nghiên cứu Mục... phƣơng pháp chế tạo vật liệu polyme blend … 10 1.1.9 Ƣu điểm vật liệu polyme blend ………….………………… 11 1.2 Vật liệu polyme blend sở cao su thiên nhiên, cao su styren butadien polyetylen tỷ trọng thấp ……………………….……