Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung giảm chấn trên cơ sở cao su thiên nhiên
Luận án này tập trung vào nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su chống rung giảm chấn trên cơ sở cao su thiên nhiên nhằm giải quyết vấn đề rung động và tiếng ồn phát sinh trong quá trình vận hành máy móc, thiết bị, vốn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến con người và hệ thống. Nhận thấy cao su thiên nhiên có nhiều tính chất cơ học quý giá như kháng mỏi, độ bền cơ lý cao và khả năng bám dính tốt với kim loại, nhưng còn tồn tại nhược điểm về khả năng chịu thời tiết và lão hóa kém. Vì vậy, việc nghiên cứu nâng cao khả năng chống rung và chống lão hóa của loại vật liệu này là cần thiết.
Mục đích chính của luận án là phát triển vật liệu cao su chống rung giảm chấn từ cao su thiên nhiên, phù hợp cho các kết cấu chịu tải trọng động. Các nội dung nghiên cứu bao gồm đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật, chế tạo vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên, nghiên cứu tính chất mỏi và lão hóa, đặc trưng chống rung, và thử nghiệm các kết cấu chống rung.
Những đóng góp nổi bật của luận án bao gồm việc xây dựng thành công đơn phối liệu và công nghệ chế tạo vật liệu cao su chống rung từ cao su thiên nhiên. Đặc biệt, luận án đã sử dụng phụ gia nano ZnO để tăng cường tính chất cơ lý và công nghệ, cùng với sắt từ oxit và bari pherit để cải thiện độ bám dính với thép. Nghiên cứu cũng đánh giá chi tiết sự thay đổi cấu trúc cao su trong quá trình lão hóa nhiệt và tải trọng động, từ đó đưa ra phương trình dự đoán tính chất với độ tin cậy cao. Một phương pháp và thiết bị mới để đánh giá các đặc trưng chống rung như hệ số nhớt, hệ số đàn hồi, độ truyền qua và hệ số cản cũng đã được phát triển.
Kết quả cho thấy, vật liệu cao su chống rung tối ưu được chế tạo với các hàm lượng xúc tiến TBBS (1,3pkl), TMTD (0,19-0,21pkl), lưu huỳnh (1,52-1,6pkl) và than N330 (33pkl). Việc bổ sung nano ZnO với hàm lượng nhỏ (2pkl) đã cải thiện đáng kể các tính chất của vật liệu. Quá trình lão hóa cao su được mô tả qua bốn giai đoạn biến đổi mật độ mạng và các tính chất cơ học. Cao su chống rung chế tạo có hệ số tắt rung tanδ khoảng 0,16-0,25, tần số dao động riêng 3,4 – 5Hz, hệ số truyền qua 8-15% và độ cách ly 85-92%. Các cơ cấu chống rung dạng bánh kẹp được thử nghiệm đạt độ cách ly cao (82-92%), đặc biệt khi sử dụng cao su chứa nano ZnO cho thấy hệ số tắt rung cao và khả năng chịu mỏi động tốt hơn so với cao su chứa ZnO thường.