Luận án Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano để nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và một số blend của nó

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP PHỤ GIA NANO ĐỂ NÂNG CAO TÍNH NĂNG CƠ LÝ, KỸ THUẬT CHO VẬT LIỆU CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ MỘT SỐ BLEND CỦA NÓ

Ngành:

Hóa hữu cơ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano để nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và một số blend của nó" của Trần Hữu Quang tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của vật liệu cao su, vốn là thành phần thiết yếu trong nhiều lĩnh vực. Xuất phát từ nhu cầu về các vật liệu cao su có tính năng cơ lý, kỹ thuật cao hơn, bền hơn về nhiệt độ và môi trường, công trình nghiên cứu này đã đi sâu vào ứng dụng các phụ gia nano.

Mục tiêu chính của luận án là xác định hàm lượng thích hợp của các phụ gia nano để nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho cao su thiên nhiên (CSTN) và các blend của nó, bao gồm CSTN/BR và CSTN/EPDM. Đồng thời, luận án hướng đến chế tạo các vật liệu nanocompozit có độ bền nhiệt, bền mài mòn, bền trong môi trường kiềm, khả năng thoát nhiệt nhanh và giảm nhiệt nội sinh, phù hợp cho các ứng dụng như mặt lốp ô tô, băng tải chịu nhiệt và bền kiềm. Ngoài ra, một mục tiêu quan trọng khác là chế tạo vật liệu cao su xốp với nhiều tính năng ưu việt, có thể ứng dụng trong lốp xe không bơm hơi, vật liệu cách điện và cách nhiệt.

Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh thành công việc biến tính ống nano carbon (CNT) bằng phản ứng este hóa Fischer với hàm lượng PEG gắn trên bề mặt đạt 16,33%, và biến tính nanosilica bằng TESPT với hàm lượng 3,68%. Luận án đã xác định hàm lượng phụ gia tối ưu để gia cường CSTN là 3 pkl nanosilica (NS) phối hợp với 25 pkl than đen (CB), cho độ bền kéo đứt đạt 22,64-26,01 MPa và độ dãn dài khi đứt 683-693%, cùng với khả năng chống mài mòn và độ bền nhiệt tăng cường. Đối với blend CSTN/BR (75/25), hàm lượng thích hợp là 12 pkl NSTESPT, 25 pkl than đen và 0,6 pkl CNTPEG, kết hợp 2% D01, cho vật liệu có tính chất cơ lý, kỹ thuật và độ bền nhiệt được cải thiện đáng kể, phù hợp cho mặt lốp ô tô.

Đối với blend CSTN/EPDM (60/40), nghiên cứu tìm ra hàm lượng tối ưu là 10 pkl NSTESPT, 24 pkl than đen và 6 pkl bari sulfat, tạo ra vật liệu có cấu trúc chặt chẽ, độ bền kéo đứt 18,5 MPa, độ dãn dài 396%, cùng khả năng bền môi trường kiềm, bền nhiệt và chống mài mòn cao, đáp ứng yêu cầu cho băng tải chịu nhiệt và bền kiềm trong công nghiệp xi măng. Cuối cùng, luận án đã chế tạo thành công vật liệu cao su xốp từ CSTN bằng chất tạo xốp TXC kết hợp 3 pkl NS và 30 pkl CB, tạo ra vật liệu có cấu trúc lỗ xốp đều đặn, tính chất cơ lý và độ đàn hồi tốt, phù hợp cho lốp không cần bơm hơi. Những đóng góp này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần thúc đẩy ngành sản xuất các sản phẩm cao su kỹ thuật trong nước.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Giới thiệu về vật liệu cao su, cao su blend, cao su nanocompozit
  • 1.2. Phụ gia nano trong chế tạo vật liệu nanocompozit
  • 1.3. Tình hình nghiên cứu phát triển vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit trên thế giới và ở Việt Nam
  • 1.4. Ứng dụng của vật liệu cao su nanocompozit

• CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Vật liệu nghiên cứu
  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.2.1. Phương pháp biến tính phụ gia nano
      • Biến tính bề mặt ống nano carbon
      • Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan
    • 2.2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu cao su nanocompozit
      • 2.2.2.1. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở CSTN với phụ gia nano
      • 2.2.2.2. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien với phụ gia nano
      • 2.2.2.3. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su etylen propylen dien monome với phụ gia nano
      • 2.2.2.4. Chế tạo vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano
    • 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu khác
      • 2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tính chất cơ học của vật liệu
      • 2.3.2.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu
      • 2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc của vật liệu nano
      • 2.2.3.4. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu
      • 2.2.3.5. Phương pháp nghiên cứu độ bền môi trường, độ bền kiềm
      • 2.2.3.6. Xác định nhiệt độ bề mặt của vật liệu do chuyển động quay và ma sát
      • 2.2.3.7. Xác định độ dẫn nhiệt của vật liệu
      • 2.2.3.8. Xác định nhiệt độ phân hủy của chất tạo xốp
      • 2.2.3.9. Phương pháp xác định cấu trúc xốp bằng kính hiển vi quang học
      • 2.2.3.10. Phương pháp xác định độ biến dạng dư sau nén của cao su xốp
      • 2.2.3.11. Xác định khối lượng riêng của cao su xốp

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Kết quả nghiên cứu biến tính phụ gia nano
    • 3.1.1. Biến tính ống nano carbon
    • 3.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan
  • 3.2. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho cao su thiên nhiên bằng cách phối hợp nanosilica với than đen
    • 3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
    • 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
    • 3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường và tính chất nhiệt của vật liệu
  • 3.3. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho blend cao su thiên nhiên/cao su butadien bằng cách phối hợp nanosilica, than đen và phụ gia khác
    • 3.3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend trên cơ sở CSTN/BR
    • 3.3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR và nanosilica
    • 3.3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở CSTN/BR bằng cách phối hợp nanosilica và các phụ gia khác
    • 3.3.4. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR
  • 3.4. Nghiên cứu chế tạo, tính chất vật liệu cao su chịu nhiệt bền kiềm trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/etylen propylen dien monome
    • 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng EPDM đến tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/EPDM
    • 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/EPDM
    • 3.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM
    • 3.4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng bari sulfat phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/EPDM/NS/CB/BS
    • 3.4.5. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM
  • 3.5. Nghiên cứu sử dụng phụ gia nano để nâng cao tính chất cơ lý cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên
    • 3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia tạo xốp
    • 3.5.2. Nghiên cứu thời gian lưu hóa
    • 3.5.3. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý cho vật liệu cao su xốp bằng một số phụ gia nano
    • 3.5.4. Nghiên cứu phối hợp nanosilica và than đen để nâng cao tính năng cơ lý cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở CSTN
    • 3.5.5. Cấu trúc xốp của vật liệu sử dụng các phụ gia nano khác nhau