Tên luận án:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU THIÊN NHIÊN
Ngành:
HOÁ HỮU CƠ
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC BLEND TRÊN CƠ SỞ CAO SU THIÊN NHIÊN" tập trung giải quyết những hạn chế của cao su thiên nhiên (CSTN) và nâng cao tính chất của nó cho các ứng dụng kỹ thuật, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam là nhà sản xuất CSTN hàng đầu. Mục tiêu chính là chế tạo các blend từ CSTN với cao su tổng hợp (CSTH) và sử dụng các chất độn nano.
Nghiên cứu đã khảo sát bốn phương pháp chế tạo blend CSTN/NBR, và kết luận phương pháp 4 mang lại tính chất tốt nhất cho blend, chủ yếu do sự phân bố pha được cải thiện. Các chất tương hợp như dicumyl peroxide (DCP), cao su thiên nhiên epoxy hóa (CSE) và cao su clopren (CR) cùng các hệ tương hợp phức tạp đã được sử dụng để tăng cường tương hợp giữa các pha cao su. Các chất tương hợp này đã cải thiện đáng kể liên kết hóa học và vật lý giữa các pha, thể hiện qua việc giảm độ trương trong xăng dầu, giảm thời gian hồi phục t1 và giảm tổn hao năng lượng.
Cụ thể, DCP ở hàm lượng 1,5 pkl đã tăng độ bền kéo của blend lên 25%, đồng thời cải thiện khả năng chịu dầu, chịu nhiệt và tương hợp pha. CSE giúp tăng khả năng chịu xăng dầu và giảm năng lượng tổn hao. CR ở hàm lượng 7 pkl làm tăng độ bền kéo lên 34,9%, tối ưu hóa thời gian hồi phục và năng lượng tổn hao, đồng thời tăng khả năng chịu nhiệt và tương hợp pha đồng nhất. Việc kết hợp DCP/CSE và DCP/CR mang lại hiệu quả tương hợp cao hơn.
Sử dụng phần mềm Design-Expert, mô hình lý thuyết về mối quan hệ giữa hàm lượng CR và DCP đã được xây dựng thành công, với độ tin cậy cao. Các tỷ lệ tối ưu đã được xác định, ví dụ: 0,3 pkl DCP và 7 pkl CR cho độ bền kéo cao nhất (23 MPa) và độ bền xé (43,7 N/mm), giảm tổn hao năng lượng 75,5%. Ngoài ra, nanocompozit trên nền blend CSTN/NBR được chế tạo thành công bằng phương pháp trộn hợp nóng chảy với nano silica biến tính silan (kích thước 30-300 nm). Vật liệu nanocompozit với 1,5 pkl DCP và 30 pkl nano silica biến tính silan cho độ bền kéo 26,7 MPa, độ bền xé 74,3 N/mm, khả năng chịu tải tốt và thời gian hồi phục t2 kéo dài (278,6 giây). Nghiên cứu cũng mở rộng sang các hệ blend CSTN/CSE, CSTN/SBR-BPO và nanocompozit CSTN/CSE (80:20) với nano silica, đều cho thấy sự cải thiện tính chất cơ học.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục đích nghiên cứu
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- a.- Nghiên cứu chế tạo blend CSTN và cao su butadien nitril (NBR)
- b.- Nghiên cứu chế tạo blend của CSTN với một số cao su khác
- 4. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án
- 5. Cấu trúc luận án
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Thực nghiệm
- 2.1. Vật liệu và hoá chất
- a. Các loại cao su
- b. Chất độn và các phụ gia
- c. Dung môi hữu cơ
- 2.2 Thiết bị
- 2.2.1 Thiết bị chế tạo blend
- 2.2.2 Thiết bị thử nghiệm và phân tích
- 2.3 Phương pháp
- 2.3.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu blend
- 2.3.2 Các phương pháp thử nghiệm và phân tích
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- 3.1Nghiên cứu chế tạo blend trên cơ sở CSTN và cao su NBR
- 3.1.1. Blend không có chất tương hợp.
- 3.1.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ các cao su đến tính chất công nghệ của blend
- 3.1.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ cao su đến tính chất cơ học và độ trương của blend
- 3.1.1.3 Ảnh hưởng của phương pháp chế tạo đến tính chất blend
- a) Tính chất công nghê
- b) Tính chất cơ học
- c) Khả năng hồi phục ứng suất
- d) Đường cong trễ của vật liệu
- e) Độ trương bão hòa
- f) Tính chất nhiệt
- g) Hình thái học
- 3.1.2.Blend có chất tương hợp
- 3.1.2.1. Chế tạo blend CSTN/NBR với chất tương hợp DCP
- a). Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến tính chất cơ học của blend
- b) Ảnh hưởng của DCP đến hồi phục ứng suất và đường cong trễ của blend
- c) Ảnh hưởng của DCP đến tính chất nhiệt của blend
- d) Ảnh hưởng của DCP đến hình thái học của blend
- 3.1.2.2 Chế tạo blend CSTN/NBR với chất tương hợp là cao su thiên nhiên epoxy hóa (CSE)
- a). Ảnh hưởng của hàm lượng CSE-20 đến tính chất cơ học của blend
- b) Ảnh hưởng của CSE-20 đến độ trương trong xăng dầu
- c) Ảnh hưởng của CSE-20 đến hồi phục ứng suất và đường cong trễ
- 3.1.2.3. Chế tạo blend CSTN/NBR với chất tương hợp là cao su clopren (CR)
- a) Ảnh hưởng của hàm lượng CR đến tính chất cơ học của blend
- b) Ảnh hưởng của hàm lượng CR đến độ trương của blend trong xăng A92
- c) Ảnh hưởng của hàm lương CR đến hồi phục ứng suất và đường cong trễ
- d. Ảnh hưởng của hàm lượng CR đến tính chất nhiệt của vật liệu blend CSTN/NBR
- 3.1.2.4. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Design Expert tối ưu hoá hàm lượng cao su clopren và dicumyl peroxyt tương hợp kết hợp cho blend CSTN/NBR
- a. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP và CR đến độ bền kéo của cao su blend CSTN/NBR
- b. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP và CR đến độ bền xé của blend CSTN/NBR
- c. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP và CR đến độ trương trong dầu nhờn của vật liệu cao su blend CSTN/NBR
- d. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP và CR đến đường cong trễ của vật liệu cao su blend CSTN/NBR
- e. Ảnh hưởng của hàm lượng DCP và CR đến tính chất nhiệt của blend CSTN/NBR
- f. Hình thái học vật liệu blend CSTN/NBR tương hợp bằng cao su clopren và dicumyl peroxyt
- 3.1.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocompozit
- 3.1.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nano silica biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu nanocompozit
- 3.1.3.2. Ảnh hưởng của chất độn nano silica biến tính đến độ trương trong xăng dầu
- 3.1.3.3. Hình thái học vật liệu cao su blend nanocompozit
- 3.1.3.4. Ảnh hưởng của DCP và các loại chất độn nano silica đến vật liệu nanocompozit từ blend CSTN/NBR(4/1)
- a) Ảnh hưởng của DCP và các loại nano silica đến quá trình hỗn luyện
- b) Ảnh hưởng của các loại nano silica và DCP đến tính chất cơ lý của blend
- c) Ảnh hưởng của chất độn nano đến khả năng hồi phục ứng suất và đường cong trễ của vật liệu nanocompozit
- 3.2. Nghiên cứu chế tạo một số hệ blend khác trên cơ sở cao su thiên nhiên
- 3.2.1. Nghiên cứu chế tạo cao su blend CSTN/CSE-20 và nanocompozit từ blend CSTN/CSE-20
- 3.2.1.1. Nghiên cứu chế tạo cao su blend CSTN/CSE-20
- a) Ảnh hưởng của hàm lượng CSE đến tính chất cơ học của blend CSTN/CSE
- b) Ảnh hưởng của hàm lượng CSE đến hình thái học vật liệu cao su blend
- 3.2.1.2. Nghiên cứu chế tạo nanocompozit từ blend CSTN/CSE và nanoslica
- a. Ảnh hưởng của CSE đến tính chất cơ học của CSTN/Silica10 và CSTN/CSE/Silica10
- b. Ảnh hưởng của hàm lượng nano silica đến tính chất cơ học của blend CSTN/CSE
- c. Hình thái học blend cao su CSTN/CSE nanocompozit
- 3.2.2. Nghiên cứu chế tạo hệ blend CSTN/SBR (1:1) tăng cường khả năng tương hợp bằng benzoyl peroxyt (BPO)
- 3.2.2.1. Ảnh hưởng của chất tương hợp BPO đến quá trình hỗn luyện
- 3.2.2.2. Ảnh hưởng của BPO đến tính chất cơ học blend
- 3.2.2.3. Ảnh hưởng của BPO đến khả năng hồi phục ứng suất của blend
- 3.2.2.4. Ảnh hưởng của BPO đến tính chất nhiệt của vật liệu blend CSTN/SBR
- 3.2.2.5. Hình thái học blend CSTN/SBR (1:1) tương hợp BPO
- KẾT LUẬN
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH