NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CÔNG TRÌNH

8/18/2019 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CÔNG TRÌNH

1/26

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

PHẠM THỊ ANH PHƯƠ NG

NGHIÊN CỨ U SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN

TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CÔNG TRÌNH

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌCMã số: 60.52.75

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2011


2/26

2

Công trình đượ c hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ngườ i hướ ng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN THỊ THU LOAN

Phản biện 1: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI

Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM NGỌC ANH

Luận văn đượ c bảo vệ trướ c Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp

thạc sĩ k ỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 07

năm 2011

* Có thể tìm hiể u luận vă n t ại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.


3/26

3

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay, loại độn đượ c sử dụng phổ biến trong công nghiệpcao su là than đen và silica. Tuy nhiên, vớ i sự phát triển vượ t bậc của

khoa học k ỹ thuật ngày nay, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ

nano, một hướ ng nghiên cứu mớ i đem lại hiệu quả cao trong ngành

công nghiệp sản xuất cao su, đó là sử dụng độn có kích thướ c nano,

tiêu biểu là độn silicate dạng lớ p đã đượ c biến tính hữu cơ hay còn

gọi là organoclay, khi phân tán vào cao su sẽ tách lớ p hoặc xen lớ p

trở thành độn có kích thướ c nano.

Trong sự cạnh tranh mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản

xuất lốp ô tô, việc hạ giá thành và quan trọng là nâng cao chất lượ ng

sản phẩm đóng vai trò quyết định sự thành công của các doanh

nghiệp. Trong bối cảnh đó, Công ty cổ phần cao su Đà Nẵng đã

không ngừng nghiên cứu đưa các loại nguyên vật liệu mớ i vào sử

dụng nhằm mục đích nâng cao chất lượ ng sản phẩm.

Chính vì vậy, tôi đã chọn và thực hiện đề tài: “NGHIÊN

C Ứ U SỬ DỤ NG NANOCLAY ĐỂ C Ả I THI Ệ N TÍNH N Ă NG CAO

SU M Ặ T LỐ P CÔNG TRÌNH” .

2. Mục đích nghiên cứ u

Nghiên cứu ảnh hưở ng của nanoclay đến tính năng cao su

mặt lốp công trình và đánh giá khả năng ứng dụng của nanoclaytrong ngành công nghiệp sản xuất lốp ô tô, xe đạp, xe máy,…

3. Đối tượ ng và phạm vi nghiên cứ u

Đối tượ ng nghiên cứ u:

- Cao su thiên nhiên cốm 1 SVR3L và cao su tổng hợ p

Polybutadien BR40.

- Các loại phụ gia cho cao su đượ c nhập trong và ngoài nướ c.


4/26

4

- Clay có tên thươ ng mại là Bentone SD-1, đã đượ c biến tính

hữu cơ , đượ c cung cấp bở i công ty Brenntag – TP. Hồ Chí Minh.

Phạm vi nghiên cứ u:- Khảo sát các điều kiện phân tán nanoclay, hàm lượ ng

nanoclay, quy trình luyện, các tính năng cơ lý của cao su sau lưu hóa.

- Phổ hồng ngoại truyền qua Fourier FT-IR, nhiễu xạ tia X -

XRD, kính hiển vi điện tử truyền qua - TEM, kính hiển vi điện tử

quét – SEM.

4. Phươ ng pháp nghiên cứ u

♦ Phươ ng pháp chế tạo mẫu:

- Quá trình hỗn luyện: khảo sát thờ i gian và quy trình luyện.

- Quá trình tạo mẫu: khảo sát thờ i gian lưu hóa ở nhiệt độ

lưu hóa 1600C.

♦ Phươ ng pháp phân tích và xác định các tính chất:

- Khảo sát định tính mẫu bột nanoclay.

- Phươ ng pháp khảo sát sự phân tán nanoclay vào cao su.

- Khảo sát ảnh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đến tính chất

cao su mặt lốp.

- Khảo sát sự phân tán bằng phươ ng pháp nhiễu xạ tia X

(XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).

- Khảo sát bề mặt mẫu phá hủy sau khi kiểm tra độ bền xé

rách bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM).5. Ý ngh ĩ a khoa học và tính thự c tiễn của đề tài

- Ý nghĩ a khoa học: đánh giá đượ c ảnh hưở ng của nanoclay

đến tính năng của sản phẩm cao su.

- Ý nghĩ a thực tiễn: Đánh giá khả năng ứng dụng của

nanoclay trong ngành công nghiệp sản xuất lốp ô tô, xe đạp, xe máy.


5/26

5

6. Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo luận văn

gồm có các chươ ng như sau :- Chươ ng 1: Lý thuyết tổng quan

- Chươ ng 2: Nghiên cứu thực nghiệm

- Chươ ng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

CHƯƠ NG 1

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

LỐP Ô TÔ

1.1.1. Lịch sử ra đờ i và phát triển của lốp ô tô

1.1.2. Phân loại lốp

1.1.3. Giớ i thiệu về lốp công trình – OTR Tire

Lốp công trình bao gồm các loại lốp chuyên dụng trên các

xe công trình như: máy xúc, máy ủi, máy đào, lốp chạy ở

cảng,…Lốp chạy vớ i tốc độ không cao, nhưng điều kiện mặt đườ ng

sử dụng và yêu cầu về tính năng phụ tải là rất khắc nghiệt. Lốp công

trình thườ ng sử dụng kết cấu của lốp bố chéo - Bias, không săm,

không khí đượ c bơ m trực tiếp vào trong lòng lốp.

Những tính năng chủ yếu ảnh hưở ng đến tuổi thọ sử dụngcủa lốp công trình đượ c khảo sát trên thực tế gồm: tính chịu mài

mòn, tính chịu cắt xé khi chạy, tính chịu đâm thủng, tính chịu ép nén

uốn gập, tính chịu lão hóa,… [21].


6/26

6

1.1.4. Quy trình công nghệ sản xuất lốp ô tô

1.1.5. Kết cấu và tác dụng của các thành phần lốp ôtô

Lốp ô tô do 4 thành phần chính cấu thành: Mặt lốp, thân lốp,gót lốp và cao su da dầu (hình 1.2).

Hình 1.2: K ế t cấ u mặ t lố p ô tô

1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG

TRONG ĐƠ N PHA CHẾ CAO SU MẶT LỐP CÔNG TRÌNH

♦ Cao su nguyên vật liệu:

- Cao su thiên nhiên SVR3L

- Cao su tổng hợ p Butadien

♦ Chất lưu hóa, chất xúc tiến, chất tươ ng hợ p và phòng tự lưu:

- Lưu hu ỳnh- Xúc tiến CZ

- Vulkalent PVI

- Chất tươ ng hợ p Si-69

♦ Chất trợ xúc tiến:

- Oxide kẽm

- Acid Stearic


7/26

7

♦ Chất độn:

- Than N330

- Silica- Nanoclay

♦ Chất hóa dẻo:

- Dầu Aromatic

♦ Chất phòng lão:

- Antilux 654

- Phòng lão RD

- Phòng lão 4020

1.2.1. Cao su thiên nhiên - NR

1.2.1.1. Khái niệ m

- Công thức phân tử của cao su thiên nhiên như sau: (C5H8)n

- Công thức cấu tạo:

H2C C CH CH2CH3 n

1.2.1.2. Sả n xuấ t cao su thiên nhiên

1.2.1.3. Tính chấ t cao su thiên nhiên

1.2.2. Cao su Butadien – BR

1.2.2.1. Các loại cấ u trúc Polybutadien

Monomer dùng để sản xuất BR là butadien, cấu tạo phân tử như sau:CH2 CH CH CH2

1.2.2.2. Phân loại cao su Butadien

1.2.2.3. C ấ u trúc cao su Butadien

Cấu trúc của BR đượ c biểu diễn như sau:


8/26

8

H2C CH CH CH2

n

1.2.2.4. Tính nă ng cao su Butadien 1.2.2.5. Ứ ng d ụ ng củ a cao su Butadien

1.2.3. Chất lư u hóa - lư u huỳnh

Lưu hu ỳnh dùng cho lưu hóa cao su thườ ng ở dạng α - dạng

tồn tại nhiều và bền vững ở nhiệt độ thườ ng, có tinh thể hình thoi,

màu vàng, t ỷ trọng 2.07, tnc = 112.80C. Lưu hu ỳnh dạng α ít tan trong

cao su.1.2.3.1. Hoạ t tính l ư u hóa củ a l ư u hu ỳ nh

1.2.3.2. Ả nh hưở ng củ a hàm l ượ ng l ư u hu ỳ nh trong hợ p

phầ n cao su

1.2.4. Chất xúc tiến lư u hóa

1.2.4.1. Khuyế t đ iể m củ a l ư u hu ỳ nh khi l ư u hóa cao su

1.2.4.2. M ụ c đ ích sử d ụ ng xúc tiế n l ư u hóa1.2.4.3. C ơ chế l ư u hóa củ a xúc tiế n

1.2.4.4. Yêu cầu đố i vớ i xúc tiế n l ư u hóa

1.2.4.5. Lự a chọ n xúc tiế n l ư u hóa

1.2.4.6. Xúc tiế n l ư u hóa CZ

- Xúc tiến sử dụng là xúc tiến CZ thuộc nhóm Sulfenamid

[23].

- Tên gọi là N-cyclohexyl-2-benzothiazol sulfonamide

- Công thức cấu tạo:

N

S

NH


9/26

9

1.2.5. Chất trợ xúc tiến ZnO và axit stearic

- ZnO: là chất bột hoặc tình thể màu trắng, trọng lượ ng riêng

5.41 ~ 5.67 g/cm

3

, nhiệt độ nóng chảy 1975

0

C, gia nhiệt đến 1800

0

Cthì thăng hoa, lượ ng dùng thườ ng từ 3 ~ 5 PKL [23].

- Acid Stearic: công thức cấu tạo là CH3(CH2)16COOH,

thườ ng có dạng hạt hay phiến, t ỷ trọng tươ ng đối 0.9480 (ở 200C),

nhiệt độ nóng chảy 70 ~ 710C. Lượ ng dùng Acid Stearic thông

thườ ng từ 0.5 ~ 2 PKL [23].

1.2.6. Chất chống lão hóa

1.2.6.1. Phòng lão vậ t lý Antilux

Là chất bảo vệ sự thâm nhập của Oxy không khí vào trong

cao su.

1.2.6.2. Chấ t phòng lão hóa họ c 4020 và RD

•••• Phòng lão 4020:

- 4020 là chất phòng lão kháng Ozon cho cao su thiên nhiên

và cao su tổng hợ p, ở thể rắn, màu xám đen, t ỷ trọng 0.986 ~ 1.00,

nhiệt độ nóng chảy 40 ~ 450C [23].

•••• Phòng lão RD:

- Phòng lão RD là chất chống lão hóa Oxy cho cao su NR,

SBR và NBR.

1.2.6.3. Các yêu cầu đố i vớ i chấ t phòng lão

1.2.7. Chất hóa dẻo1.2.7.1. Yêu cầu k ỹ thuậ t đố i vớ i chấ t hóa d ẻ o

1.2.7.2. Dầu hóa d ẻ o Aromatic

- Dầu hóa dẻo Aromatic ở thể lỏng nhớ t màu vàng, ánh xanh

đậm, mùi dầu nhẹ.


10/26

10

1.2.8. Chất độn

1.2.8.1. Than đ en N330

Than N330 còn gọi là than HAF hay than cứng thuộc loạithan lò chịu mài mòn cao. Than N330 có tốc độ lưu hóa trung bình,

kích thướ c bình quân của hạt than nằm trong khoảng 26 ~ 30 nm

[23].

1.2.8.2. Silica - SiO 2

Silica ở dạng vô định hình, trong kết cấu hóa học của than

trắng có đến 95 ~ 99% là SiO2, gồm nguyên tử Silic và Oxy sắp xếp

thành cấu trúc tứ diện. Kích thướ c hạt từ 1 – 100 nm [22].

1.2.9. Chất tươ ng hợ p Si-69

Chất tươ ng hợ p hay tác nhân liên kết là các hợ p chất Silane.

1.2.10. Chất phòng tự lư u - Vulkalent PVI

- Dạng tinh thể màu vàng nhạt. Nhiệt độ nóng chảy 89 -

940C. Điểm chớ p cháy 2800C.

1.3. CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CÔNG

TRÌNH BẰNG CLAY BIẾN TÍNH HỮ U CƠ - ORGANOCLAY

1.3.1. Giớ i thiệu về clay

1.3.1.1. C ấ u trúc clay

Clay hay còn gọi là khoáng sét, đượ c cấu tạo từ các lớ p

mỏng, mỗi lớ p có chiều dày gần 1 nanomet, còn chiều dài từ vài trăm

đến vài nghìn nanomet.1.3.1.2. Clay biế n tính hữ u cơ - Organoclay

♦♦♦♦ Các phươ ng pháp biến tính clay:

•••• Phươ ng pháp trao đổi ion:

•••• Sử d ụ ng chấ t liên diệ n:


11/26

11

1.3.2. Cao su gia cườ ng bằng nanoclay

Tùy theo độ bền liên kết bề mặt giữa cao su và clay, có thể

chia cao su-clay thành ba loại như sau [2]:- Dạng kết tụ (thông thườ ng)

- Dạng chèn lớ p (intercalated)

- Dạng tách lớ p

Hình 1.11: Các d ạng cấ u trúc của cao su gia cườ ng nanoclay

1.3.3. Các phươ ng pháp chế tạo cao su gia cườ ng bằng

nanoclay

♦ Trùng hợ p In-situ

♦ Sự chèn lớ p thông qua dung dịch

♦ Phươ ng pháp nóng chảy trực tiếp

♦ Sự chèn lớ p của cao su thông qua hỗn hợ p latex1.3.4. Các yếu tố ảnh hưở ng đến morphology của cao su gia

cườ ng bằng clay trong phươ ng pháp nóng chảy

1.3.5. Tính năng của cao su gia cườ ng bằng nanoclay


12/26

12

1.3.5.1. Kích thướ c nano

1.3.5.2. Tính xúc tác1.3.5.3. T ỷ l ệ kích thướ c (aspect ratio)

1.3.6. Ư u điểm và nhữ ng thách thứ c của cao su gia cườ ng

bằng độn kích thướ c nano

CHƯƠ NG 2

NGHIÊN CỨ U THỰ C NGHIỆM

2.1. ĐỐI TƯỢ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨ U

2.1.1. Nguyên vật liệu

♦Cao su:

- Cao su thiên nhiên SVR3L đượ c cung cấp bở i Công ty

Cao su Chưprông, Gia Lai, Việt Nam.

- Cao su Butadien BR40 đượ c cung cấp bở i Tập đoàn

Heartychem, Hàn Quốc.

♦ Chất lưu hóa, chất xúc tiến, chất tươ ng hợ p và phòng tự lưu:

- Chất tươ ng hợ p Si-69 - Silane JH S69 - Jingzhou Jianghan

Fine Chemical.

- Lưu hu ỳnh - Sulphur Powder Miwon Chemical Korea.

- Xúc tiến CZ - Accelerator CBS Taian Tianli China.- Vulkalent PVI - Shandong Yanggu Huatai Chemical China.

♦ Chất trợ xúc tiến:

- Oxide kẽm - ZnO xạ hiếm

- Acid Stearic - Taiko Malaysia.

♦ Chất hóa dẻo:


13/26

13

- Dầu Aromatic - Mexon P-140 của nhà cung cấp Mekong

Petrochemical, Vĩ nh Long, Việt Nam.

♦

Chất phòng lão:- Antilux 654 RheinChemie.

- Phòng lão RD - Antioxidant RD Henan Richon Chemical

China.

- Phòng lão 4020 - Santoflex 6PPD Flexsys Belgium.

♦ Chất độn:

- Than N330 Hitech Carbon, trực thuộc công ty Aditya Birla

Nuvo, Ấn Độ.

- Silica – Ultrasil VN3GR đượ c cung cấp bở i Công ty

Evonik Wellink Silica (Nangping), Trung Quốc.

- Clay có tên thươ ng mại là Bentone SD-1, đã đượ c biến

tính hữu cơ , dạng bột, sản xuất bở i công ty Elementis Specialties và

đượ c cung cấp bở i công ty Brenntag - Hồ Chí Minh.

2.1.2. Đơ n pha chế

Dựa trên cơ sở đơ n pha chế “Cao su mặ t l ố p công trình” ,

dựa vào các nghiên cứu trướ c đây, sử dụng thêm chất tươ ng hợ p Si-

69 [21] và thay đổi hàm lượ ng nanoclay 1PKL, 2PKL, 3PKL, 5PKL,

ta có các thí nghiệm như sau:

Bảng 2.1: Đơ n pha chế thí nghiệm

STT Nguyên vật liệu Hàm lượ ng (PKL)1 Cao su thiên nhiên SVR3L 802 Cao su Butadien BR40 203 ZnO xạ hiếm 54 Acid Stearic 25 Phòng lão RD 1.5

6 Phòng lão 4020 1.5


14/26

14

7 Antilux 18 Silica 59 Si-69 0.5

10 Than N330 5011 Dầu Aromatic 1212 Nanoclay 0, 1, 2, 3, 513 Lưu hu ỳnh 1.914 Xúc tiến CZ 1.215 Vulkalent PVI 0.2

2.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨ U

2.2.1.Quá trình nghiên cứ u

Quá trình nghiên cứu đượ c thể hiện bằng sơ đồ khối thể hiện

ở hình 2.12.

2.2.2. Quy trình gia công tạo mẫu

2.2.2.1. Luyệ n kín

2.2.2.2. Luyệ n hở

2.2.2.3. Kiể m tra đ iể m l ư u hóa

2.2.2.4. Lư u hóa mẫ u

2.2.3. Phân tích định tính nanoclay

2.2.4. Khảo sát sự phân tán của nanoclay trong cao su

2.2.4.1. Phươ ng pháp nhiễ u xạ tia X (XRD)

2.2.4.2. Phươ ng pháp hiể n vi đ iệ n tử truyề n qua (TEM)

2.2.5. Khảo sát ảnh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đến tính

chất của cao su lư u hóa

2.2.5.1. Đ o độ bề n xé rách

2.2.5.2. Kiể m tra các tính nă ng cơ lý

2.2.5.3. Đ o độ cứ ng


15/26

15

2.2.5.4. Đ o độ đ àn hồi - độ nả y cao su

2.2.5.5. Đ o mài mòn DIN 2.2.5.6. Đ o mài mòn AKRON

2.2.5.7. Đ o độ nội sinh nhiệ t do ép nén


16/26

16

Hình 2.1: S ơ đồ nghiên cứ u ảnh hưở ng của nanoclay đế n tính nă ng

cao su mặ t lố p công trình

Kết luận

Lưu hóa mẫu

Luyện kín

Khảo sát khả năngphân tán:

+ Phân tích nhiễuxạ tia X (XRD)

+ Phân tích hiểnvi điện tử truyềnqua (TEM)

Khảo sát các tính năng cơ lý của mẫu:+ Khả năng chịu mài mòn+ Độ cứng, độ đàn hồi+ Độ bền kéo đứt+ Độ bền xé rách+ Độ nội sinh nhiệt

Luyện hở

Ổn định 8h, to

Ổn định 24h, to

+ Lưu hu ỳnh+ Xúc tiến

Khảo sát điều kiệnphân tán:+ Thờ i gian phân tán

Cao su Nanocla

Các loại phụ gia FTIR

Kiểm tra điểm lưu hóa

Khảo sát bề mặt phá hủy

mẫu bằng kínhhiển vi điện tử

quét (SEM)

2.2.6. Khảo sát bề mặt phá hủy của mẫu sau khi đo độ bền xérách


17/26

17

CHƯƠ NG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH NANOCLAY

Các peak đặ c trư ng của octadecylamine tạ i số sóng

2922.9, 2851.8 cm-1 cũng xuấ t hiện trên phổ FTIR của mẫ u

nanoclay, so sánh vớ i nhữ ng phổ trong nhữ ng nghiên cứ u khác,

thấ y rằ ng clay đã đượ c biến tính bằ ng octadecylamine (hình

3.2) [10].

Hình 3.1: Phổ FTIR của mẫ u bột nanoclay

3.2. ẢNH HƯỞ NG CỦA HÀM LƯỢ NG NANOCLAY ĐẾN SỰ

PHÂN TÁN NANOCLAY TRONG HỢ P PHẦN CAO SU

3.2.1. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)Sau khi phân tán clay trong cao su thì các peak này dịch

chuyển về bên trái và diện tích peak giảm cho thấy đã xảy ra sự chèn

và tách lớ p clay.


18/26

18

Hình 3.3: Phổ XRD của nanoclay (a) và cao su gia cườ ng nanoclay

vớ i các hàm lượ ng khác nhau t ươ ng ứ ng: (b) 5 PKL, (c) 3 PKL, (d) 2

PKL, (e) 1 PKL

3.2.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

(a) (b) Hình 3.4: K ế t quả TEM của mẫ u nanoclay/cao su vớ i hàm lượ ng

nanoclay là 2PKL vớ i các độ phóng đại 30000 lầ n (a) và 200000 lầ n(b)

Ở độ phóng đại 30000 lần, có thể nhìn thấy nanoclay phân

tán đều trong hỗn hợ p cao su, và ở độ phóng đại 200000 lần, có thể

thấy rõ sự tách lớ p của clay trong hỗn hợ p cao su.

(a)

(c)(e)

(b)(d)


19/26

19

Cùng vớ i kết quả nhiễu xạ tia X (hình 3.3), kết quả khảo sát

hiển vi điện tử truyền qua (hình 3.4) đã khẳng định vật liệu

nanocomposite trên cơ sở cao su và nanoclay đượ c phân tán bằngphươ ng pháp nóng chảy có cấu trúc xen lớ p và tách lớ p. Các mạch

đại phân tử cao su đã chèn vào giữa các lớ p clay và các lớ p clay đã bị

bóc tách.

3.3. KHẢO SÁT THỜ I GIAN LUYỆN THEO NHIỆT ĐỘ

THÁO SU

Hình 3.5: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n thờ i gian hỗ n

luyện

Từ đồ thị cho thấy, ở cùng một nhiệt độ tháo liệu là 1500C, khi

tăng hàm lượ ng nanoclay thì thờ i gian hỗn luyện tăng.3.4. KHẢO SÁT THỜ I GIAN LƯ U HÓA

Từ đồ thị cho thấ y khi tă ng hàm lượ ng nanoclay thì làm

giả m thờ i gian lư u hóa.

Đồ thị biểu diễn thời gian hỗn luyện

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1 2 3 4 5 6

Hàm lượng nanoclay (PKL)

T h ờ i g i a n

h ỗ n l

u y ệ n (

s )


20/26

20

Hình 3.6: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n thờ i gian lư u hóa

3.5. ẢNH HƯỞ NG CỦA HÀM LƯỢ NG NANOCLAY ĐẾN ĐỘ

BỀN XÉ RÁCH

Dựa vào đồ thị ta thấy độ bền xé rách của mẫu cao su tăng

khi gia cườ ng bằng nanoclay và đạt kết quả tốt nhất ở 2PKL, sau đó

giảm dần khi tiếp tục tăng hàm lượ ng nanoclay.

Hình 3.8: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ bền xé rách

của cao su

Độ bền xé rách

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 1 2 3 4 5 6


Đ ộ b ề n x é

r á c h ( N / c m )

Thời gian lưu hóa

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4 5 6


T h ờ i g i a n (

p h ú t )

ts1

tc90


21/26

21

3.6. ẢNH HƯỞ NG CỦA HÀM LƯỢ NG NANOCLAY ĐẾN

TÍNH NĂNG CƠ LÝ CỦA CAO SU LƯ U HÓA

3.6.1. Độ bền kéo đứ tDựa vào đồ thị ta thấy rằng so vớ i mẫu không gia cườ ng

bằng nanoclay thì độ bền kéo đứt của mẫu gia cườ ng bằng nanoclay

vớ i hàm lượ ng 1PKL, 2PKL, 3PKL cao hơ n và đạt cực đại ở 1 PKL.

Tại 1PKL, độ bền kéo đứt của cao su tăng so vớ i cao su không gia

cườ ng bằng nanoclay và giảm nhẹ ở mẫu gia cườ ng 2PKL nanoclay.

Hình 3.10: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ bền kéo đứ t

3.6.2. Độ dãn dài khi đứ t

Độ dãn dài của hợ p phần cao su giảm dần khi tăng hàm lượ ngnanoclay

Độ bền kéo đứ t

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

0 1 2 3 4 5 6


Đ ộ b ề n k é o đ ứ t ( N / c m 2 )


22/26

22

Hình 3.11: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ dãn dài khi

đứ t

3.6.3. Độ cứ ng và Modul 300

Hình 3.12: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n modul 300

Độ dãn dài khi đứt

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6


Đ ộ

d ã n d à i k h i đ ứ t ( % )

Modul 300

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6

Hàm lượng nanoclay (%)

M o d u l 3 0 0 ( N / c m 2 )


23/26

23

Hình 3.13: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ cứ ng

3.7. MÀI MÒN DIN VÀ AKRON

Từ đồ thị ta thấy rằng gia cườ ng cao su bằng nanoclay vớ i

hàm lượ ng lớ n hơ n 2PKL làm tăng độ mài mòn, nghĩ a là làm giảm

khả năng kháng mài mòn của cao su.

Khi tăng hàm lượ ng clay làm giảm độ phân tán của clay, tạo

ra các kết khối liên kết yếu dễ bóc tách hơ n nên độ mài mòn càng

tăng.

3.8. ĐỘ ĐÀN HỒI – ĐỘ NẢY SUTừ đồ thị ta thấy, độ đàn hồi của hỗn hợ p cao su giảm dần

khi tăng hàm lượ ng nanoclay.

Độ cứng

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6


Đ ộ c ứ n g ( 0 A )


24/26

24

Độ nội sinh nhiệt

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6


Đ ộ s i n h

n h i ệ t ( 0 C )

Hình 3.16: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ đ àn hồi

3.9. ĐỘ NỘI SINH NHIỆT DO ÉP NÉN

Độ nội sinh nhiệt của hợ p phần cao su tăng lên khi tăng hàm

lượ ng độn nanoclay.

Hình 3.17: Ả nh hưở ng của hàm lượ ng nanoclay đế n độ nội sinh

nhiệt của cao su

Độ đàn hồi

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6


Đ ộ đ à n h ồ i ( % )


25/26

25

3.10. KHẢO SÁT BỀ MẶT PHÁ HỦY CỦA MẪU BẰNG KÍNH

HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM) SAU KHI ĐO ĐỘ BỀN XÉ

RÁCH

Hình 3.18: K ế t quả SEM của mẫ u cao su không gia cườ ng nanoclay

Hình 3.19: K ế t quả SEM của mẫ u cao su gia cườ ng 2PKL nanoclay


26/26

26

KẾT LUẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂN

1. KẾT LUẬN- Kết quả nghiên cứu cho thấy đã có sự chèn và tách lớ p clay

trong hợ p phần cao su khi mẫu cao su gia cườ ng bằng nanoclay đượ c

chế tạo theo điều kiện gia công hiện tại ở Công ty CP Cao su Đà

Nẵng.

- Đã khảo sát đượ c thờ i gian hỗn luyện phù hợ p vớ i

quy trình.

- Khi sử dụng nanoclay gia cườ ng cho cao su ở 2PKL thì độ

bền xé rách của vật liệu tăng đáng kể, độ đàn hồi tăng và độ nội sinh

nhiệt do ép nén là thấp nhất. Độ bền xé rách cao là một yêu cầu rất

quan trọng của cao su mặt lốp công trình – lốp làm việc ở điều kiện

khắc nghiệt. Bên cạnh đó, nanoclay biến tính bằng ODA làm giảm

thờ i gian lưu hóa của cao su, clay đóng vai trò như chất trợ xúc tiến

của quá trình lưu hóa làm rút ngắn thờ i gian lưu hóa.

2. HƯỚ NG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Do điều kiện của phòng thí nghiệm và thờ i gian hạn chế nên

đề tài còn nhiều vấn đề chưa khảo sát đượ c. Để phát triển đề tài và

đưa vào ứng dụng thực tiễn, cần nghiên cứu thêm các vấn đề sau:

- Khảo sát thêm quy trình luyện để xác định điều kiện

gia công tối ưu, giúp cho nanoclay phân tán tốt nhất trong hợ p phầncao su.

- Khảo sát thờ i gian lưu hóa thực tế, dải lưu hóa tối ưu của

cao su gia cườ ng bằng nanoclay trong sản xuất.

- Nghiên cứu khả năng chống thấm khí của cao su gia cườ ng

bằng nanoclay để áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu tính kín khí cao

như săm thiên nhiên và săm butyl.

Documents

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CÔNG TRÌNH