Nghiên cứu chế tạo vật liệu blend trên cơ sở cao su tự nhiên và cao su clopren

T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (5A), Tr. 165 - 169, 2007<br /> <br /> <br /> <br /> Nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu blend trªn c¬ së cao su<br /> tù nhiªn vµ cao su clopren<br /> §Õn Tßa so¹n 16-8-2007<br /> Ho ng nam, TrÇn vÜnh diÖu, ph¹m anh tuÊn, h thu h êng, lª nh ®a<br /> Trung t©m Nghiªn cøu VËt liÖu Polyme, Tr2êng §¹i häc B¸ch khoa H7 Néi<br /> <br /> <br /> Summary<br /> The HN-06 compound was found as compatibilizer for natural rubber (NR)-chloroprene<br /> rubber (CR) blend. The blend containing 0.8 wt% HN-06 compound gave good compatibility and<br /> it can be observed by scanning electron microscopy (SEM) image of two rubbers layer’s interface.<br /> Blend of NR/CR/HN-06 = 70/30/0.8 wt% have high mechanical properties the tensile strength<br /> 25.1 MPa, the tear strength 43.1 N/mm, the abrasion loss 0.044 g, good ozone and oil resistance.<br /> <br /> <br /> I - Më §Çu - ChÊt l;u hãa S, MgO (Trung Quèc), ZnO<br /> (Singapore).<br /> Cao su tù nhiªn (CSTN) s½n cã v gi¸ thanh - NaOH kü thuËt 96%, H2SO4 kü thuËt 98%<br /> h¹, dÔ phèi trén víi c¸c phô gia,chÊt ®én. C¸c (Trung Quèc).<br /> s¶n phÈm tõ CSTN cho c¬, lý tÝnh tèt. Tuy nhiªn<br /> - Mét sè phô gia kh¸c nh;: axit stearic,<br /> kh¶ n¨ng chÞu dÇu, chÞu nhiÖt, chÞu hãa chÊt v<br /> phßng lEo RD...(Trung Quèc).<br /> chÞu ozone rÊt kÐm. Ng;îc l¹i cao su clopren<br /> (CSCP) cã thÓ kh¾c phôc ®;îc nh÷ng nh;îc 2. Ph ¬ng ph¸p chuÈn bÞ mÉu<br /> ®iÓm cña CSTN, song tÝnh chÊt c¬ lÝ l¹i kh«ng<br /> Hçn hîp cao su ®;îc c¸n trén trªn m¸y c¸n<br /> cao, h¬n n÷a gi¸ th nh ®¾t. §Ó kÕt hîp ®;îc<br /> 2 trôc (Trung Quèc) SLIMC cã ®;êng kÝnh 160<br /> nh÷ng ;u ®iÓm, kh¾c phôc nh÷ng nh;îc ®iÓm<br /> cña hai lo¹i cao su trªn ®E nghiªn cøu chÕ t¹o mm v ®;îc l;u hãa trªn m¸y Ðp cã gia nhiÖt ®Ó<br /> taä mÉu ®o.<br /> Blen CSTN/CSCP nh»m øng dông cho nh÷ng<br /> kÕt cÊu cao su chÞu lùc trong m«i tr;êng nhiÖt 3. C¸c ph ¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña<br /> ®íi víi gi¸ th nh hîp lý. vËt liÖu<br /> - §é bÒn kÐo ®øt, ®é bÒn kÐo bãc, ®é dEn<br /> II - thùc nghiÖm<br /> d i khi ®øt, ®é dEn d; sau khi ®øt ®;îc x¸c ®Þnh<br /> theo tiªu chuÈn ISO 37-94, thùc hiÖn trªn m¸y<br /> 1. Nguyªn liÖu v hãa chÊt<br /> HOCHSTKRAFT 250 (§øc) víi tèc ®é kÐo mÉu<br /> - CSCP cña hEng Bayer (§øc) cña t¶i träng 150mm/phót.<br /> - CSTN: d¹ng creep hong khãi m¾t s ng lo¹i - §é bÒn xÐ ®;îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn<br /> I (I- RSS) (ViÖt Nam). ISO 34-1, thùc hiÖn trªn m¸y LLOYD-LR 0,5<br /> - Than HAF- LSC (Singapore) KN (Anh) víi tèc ®é xÐ mÉu 100 mm/phót.<br /> - ChÊt xóc tiÕn l;u hãa lo¹i M, DM - §é m i mßn ®;îc x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn<br /> (Singapore). DIN 35588, thùc hiÖn trªn m¸y APGI (§øc),<br /> giÊy r¸p cuèn xung quanh trôc m i mßn, tèc ®é<br /> <br /> 165<br /> m i 100 vßng/phót, sè vßng quay 100, t¶i träng th;êng (23±2oC), mÉu ®o cã h×nh vu«ng, kÝch<br /> 2000 g. th;íc 180×180 (mm).<br /> - §é bÒn ozon ®;îc x¸c ®Þnh trªn m¸y 700-<br /> 10 LTA (Mü), mÉu ®o ë 3 tr¹ng th¸i: tr¹ng th¸i III - KÕt qu¶ v th¶o luËn<br /> kh«ng kÐo dEn, kÐo dEn 20% v kÐo dEn 40%.<br /> §iÒu kiÖn tiÕn h nh thö mÉu: nång ®é ozon 0,05 1. X¸c ®Þnh ®é co ngãt cña CSTN v CSCP<br /> ppm, nhiÖt ®é 55oC, thêi gian thö mÉu 24 giê. §é co ngãt cña c¸c lo¹i cao su kh¸c nhau cã<br /> - §é biÕn d¹ng nÐn d; ®;îc x¸c ®Þnh theo ¶nh h;ëng ®Õn kh¶ n¨ng t¸ch pha khi chÕ t¹o<br /> tiªu chuÈn TCVN 5320-91, lùc Ðp ®;îc t¹o ra blend. NÕu hai pha cao su cã ®é co ngãt chªnh<br /> bëi lùc xiÕt bu l«ng cña dông cô ®o. Thêi gian lÖch nhiÒu, khi chÕ t¹o blend dÔ bÞ t¸ch pha ¶nh<br /> Ðp liªn tôc trong 72 giê ë 23±2oC. h;ëng xÊu ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña blend.<br /> - Ph;¬ng ph¸p ®o ®é tr;¬ng trong dung m«i Trªn c¬ së ®¬n c¬ b¶n lùa chän cho CSTN<br /> (dÇu, axit, baz¬...) x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn v CSCP, ®E x¸c ®Þnh ®é co ngãt cña hai lo¹i<br /> TCVN 2752-78. cao su n y. KÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng<br /> - §é co ngãt ®;îc tiÕn h nh ë ®iÒu kiÖn 1.<br /> <br /> B¶ng 1: §é co ngãt cña CSTN v CSCP<br /> Thêi gian CSTN (mm/mm) CSCP (mm/mm)<br /> Ban ®Çu 180 × 180 180 × 180<br /> Sau 2 giê 179 × 179 178,5 × 178,5<br /> Sau 4 giê 178,5 × 178,5 178 × 178<br /> Sau 18 giê 178 × 178 177,5 × 177, 5<br /> Sau 24 giê 177 × 177 176,5 × 176,5<br /> Sau 48 giê 176 × 176 176 × 176<br /> Sau 96 giê 176 × 176 176 × 176<br /> (Chó thÝch: kÝch th;íc ®;îc ®o b»ng th;íc kÑp sai sè ± 0,01)<br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ tr×nh b y ë b¶ng 1 nhËn thÊy, ë §E ®;a 2 PTL hîp chÊt HN-06 v o CSTN v<br /> c¸c thêi gian t;¬ng øng v khi æn ®Þnh, ®é co CSCP råi tiÕn h nh Ðp líp (h×nh 1).<br /> ngãt cña hai lo¹i cao su xÊp xØ nhau. KÕt qu¶ ®o ®é bÒn kÐo bãc gi÷a hai líp cao<br /> 2. Nghiªn cøu t×m chÊt trî t ¬ng hîp cho su v h×nh ¶nh SEM bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a hai<br /> blend CSTN/CSCP lo¹i cao su ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 2 v c¸c h×nh<br /> 2a, 2b.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> : Líp CSTN : Líp CSCP : TÊm thÐp<br /> <br /> H×nh 1<br /> <br /> <br /> <br /> 166<br />  B¶ng 2: Lùc kÐo bãc mÉu khi Ðp líp<br /> MÉu 2a 2b<br /> §é bÒn kÐo bãc, KG/cm 2 17,8 (MÉu r¸ch ®øt, kh«ng bÞ bãc t¸ch)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 2a: ¶nh SEM khi Ðp líp CSTN/CSCP H×nh 2b: ¶nh SEM khi Ðp líp CSTN/CSCP cã<br /> kh«ng cã hîp chÊt HN-06trong mçi cao su 2 PTL hîp chÊt HN-06 trong mçi cao su<br /> <br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ tr×nh b y ë b¶ng 2 v c¸c h×nh tÝnh t;¬ng hîp cao. Nh; vËy hîp chÊt HN-06<br /> 2a, 2b nhËn thÊy hîp chÊt HN-06 cã thÓ l m ®;îc kh¼ng ®Þnh l m chÊt trî t;¬ng hîp cho hÖ<br /> chÊt trî t;¬ng hîp cho blend CSTN/CSCP. vËt liÖu blend CSTN- CSCP.<br /> §E tiÕn h nh t¹o blend CSTN/CSCP cã hîp 3. Nghiªn cøu ¶nh h ëng cña h m l îng chÊt<br /> chÊt HN-06 b»ng ph;¬ng ph¸p c¸n luyÖn v trî t ¬ng hîp ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña blend<br /> chôp ¶nh SEM cña mÉu. KÕt qu¶ nhËn ®;îc<br /> tr×nh b y ë h×nh 3. §E tiÕn h nh kh¶o s¸t ¶nh h;ëng cña h m<br /> l;îng chÊt trî t;¬ng hîp HN-06 ®Õn mét sè tÝnh<br /> Tõ kÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë h×nh 3a v chÊt c¬ lÝ hãa cña blend CSTN/CSCP=70/30<br /> 3b nhËn thÊy blend chøa hîp chÊt HN-06 cã (PTL). KÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 3a: ¶nh SEM cña blend CSTN/ CSCP H×nh 3b: ¶nh SEM cña blend CSTN/ CSCP<br /> =70/30 (PTL) khi kh«ng cã 2 PTL hîp chÊt =70/30 (PTL) khi cã 2 PTL hîp chÊt HN-06<br /> HN-06<br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 3 4. Nghiªn cøu ¶nh h ëng cña tû lÖ CSTN/<br /> nhËn thÊy, ë h m l;îng hîp chÊt HN-06= 0,8 CSCP ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña blend<br /> /100 (PTL) cña hçn hîp hai cao su, blend cã c¸c<br /> tÝnh chÊt c¬ lÝ tèt nhÊt. §E tiÕn h nh kh¶o s¸t ¶nh h;ëng cña tû lÖ<br /> CSTN/CSCP ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña blend khi cã<br /> <br /> 167<br /> 0,8 PTL chÊt t;¬ng hîp HN-06. KÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 4.<br /> <br /> B¶ng 3: ¶nh h;ëng cña h m l;îng hîp chÊt HN-06 ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña blend<br /> H m l;îng chÊt §é bÒn §é dEn d i §é dEn d; sau §é cøng, §é bÒn xÐ,<br /> HN-06, PTL kÐo, MPa khi ®øt, % khi ®øt, % Shore A N/mm<br /> 0,0 8,7 187,0 22 64 10,5<br /> 0,4 23,3 365,0 17,3 65 32,4<br /> 0,6 24,4 376,7 16,5 65 38,7<br /> 0,8 25,1 380,0 16,2 65 43,1<br /> 1,0 23,1 358,3 16,2 65 42,9<br /> 1,2 22,3 346,7 16,0 66 42,0<br /> 1,6 22,1 343,3 15,7 68 40,4<br /> <br /> B¶ng 4: ¶nh h;ëng cña tû lÖ CSTN/CSCP ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña blend<br /> Tû lÖ §é bÒn §é dEn d i §é dEn d; sau §é cøng, §é bÒn xÐ,<br /> CSTN/CSCP,PTL kÐo, MPa khi ®øt, % khi ®øt, % Shore A N/mm<br /> 50/50 15,6 316,7 21,0 62 12,0<br /> 55/45 17,5 348,3 20,5 62 29,4<br /> 60/40 21,8 350,0 20,5 63 31,1<br /> 65/35 22,3 363,3 18,4 64 39,2<br /> 70/30 25,11 380,0 16,2 65 43,1<br /> 75/25 23,37 352,5 19,9 66 37,6<br /> 80/20 22,65 325,0 20,662 67 35,6<br /> <br /> Tõ kÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 3 v Nam.<br /> b¶ng 4 nhËn thÊy ë tû lÖ CSTN/CSCP/HN-06 = ** KÕt qu¶ ®o t¹i phßng thÝ nghiÖm cña<br /> 70/30/0,8 (PTL), blend cã mét sè tÝnh chÊt c¬ lÝ<br /> Trung T©m Kü thuËt cao su khu vùc Ch©u ¸<br /> nh;: ®é bÒn kÐo ®øt, ®é dEn d i d;, ®é bÒn xÐ<br /> Th¸i B×nh D;¬ng cña hEng Bayer ®Æt t¹i<br /> tèt nhÊt.<br /> Singapore.<br /> §E tiÕn h nh chÕ t¹o mÉu v x¸c ®Þnh tÝnh<br /> C¸c kÕt qu¶ kh¸c ®o t¹i Phßng thÝ nghiÖm<br /> chÊt c¬ lÝ cña blend v cña CSTN, CSCP. KÕt<br /> träng ®iÓm Quèc Gia, Trung T©m NCVL<br /> qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë b¶ng 5.<br /> Polyme, Tr;êng §¹i häc B¸ch Khoa H Néi.<br /> + §é tr;¬ng në trong axit: ng©m 35 ng y<br /> Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nhËn ®;îc tr×nh b y ë<br /> trong dung dÞch H2SO4 40%<br /> b¶ng 5 nhËn thÊy: Blend CSTN/CSCP/HN-06=<br /> + §é tr;¬ng në trong baz¬: ng©m 35 ng y 70/30/0,8 (PTL) cã c¸c tÝnh chÊt c¬ lÝ v;ît tréi:<br /> trong dung dÞch NaOH 30%<br /> + So víi CSTN blend n y ®E kh¾c phôc ®;îc<br /> + §é tr;¬ng në trong dÇu: ng©m 35 ng y nh÷ng nh;îc ®iÓm nh;: kh¶ n¨ng chÞu dÇu cao<br /> trong dÇu thuû lùc (Singapore). gÊp 31,5 lÇn (75,9% ë CSTN v 2,4% ë blend);<br /> * KÕt qu¶ ®o t¹i phßng thÝ nghiÖm cña ViÖn ®é chÞu axit tèt h¬n tíi 27 lÇn (7,28% ë CSTN<br /> Hãa häc, ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt v 0,27% ë blend) v ®Æc biÖt l kh¶ n¨ng chÞu<br /> <br /> 168<br />  B¶ng 5: TÝnh chÊt c¬ lÝ cña CSTN, CSCP v c¸c blend t;¬ng øng<br /> Blend Blend<br /> TÝnh chÊt c¬, lÝ, ho¸ CSTN CSCP CSTN/CSCP/HN-06 = CSTN/CSCP/HN-06<br /> 70/30/0,0 (PTL) = 70/30/0,8 (PTL)<br /> §é bÒn kÐo, MPa 25,2 22,0 8,7 25,1<br /> §é dEn d i khi ®øt, % 630 295 187 380<br /> §é dEn d; sau khi ®øt, % 10,5 23,5 22 16,2<br /> §é nÐn d;, % 3,0 25,4 22,6 9,6<br /> §é cøng, Shore A 65 42 64 65<br /> §é bÒn xÐ, N/mm 42 28,5 10,5 43,1<br /> §é m i mßn, gr 0,14 0,1 0,18 0,044<br /> §é chÞu axit, % 7,28 0,23 5,66 0,27<br /> §é chÞu baz¬, % 3,4 0,7 1,7 0,8<br /> §é chÞu dÇu, % 75,9 2,1 14,2 2,4<br /> * ** **<br /> §é chÞu ozon 4 0 0 0<br /> <br /> ozon cña blend tèt h¬n cña CSTN rÊt nhiÒu. cao su, §¹i häc B¸ch Khoa H Néi (1995).<br /> + So víi CSCP, blend ®E kh¾c phôc ®;îc 3. NguyÔn Phi Trung. LuËn ¸n tiÕn sÜ hãa häc.<br /> nh÷ng nh;îc ®iÓm sau: ®é bÒn xÐ t¨ng tõ 28,5 ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt Nam<br /> N/mm ë CSCP lªn 43,1 N/mm ë blend; ®é bÒn (2003).<br /> kÐo ®øt t¨ng tõ 22 MPa ë CSCP lªn 25,1 MPa ë<br /> 4. Ph¹m H÷u Lý. TÝnh trén hîp v t;¬ng hîp:<br /> blend; ®é bÒn m i mßn t¨ng gÊp 2,3 lÇn (gi¶m<br /> Nh÷ng vÊn ®Ò nghiªn cøu quan träng nhÊt<br /> tõ 0,1 gr ë CSCP xuèng cßn 0,044 gr ë blend).<br /> cña vËt liÖu blend, Trung t©m Khoa häc Tù<br /> nhiªn v C«ng nghÖ Quèc gia (1993).<br /> IV - KÕt luËn<br /> 5. Th¸i Ho ng. VËt liÖu polyme blend, Trung<br /> 1. §E tiÕn h nh kh¶o s¸t v t×m ra hîp hîp t©m Khoa häc Tù nhiªn v C«ng nghÖ Quèc<br /> chÊt HN-06 l m chÊt trî t;¬ng hîp cho blend gia (2003).<br /> CSTN/CSCP víi tû lÖ thÝch hîp = 0,8/100 (PTL) 6. NguyÔn H÷u TrÝ. Khoa häc kü thuËt v c«ng<br /> so víi tæng khèi l;îng cña hai lo¹i cao su. nghÖ Cao su thiªn nhiªn, Nxb. TrÎ, 01/2001.<br /> 2. §E chÕ t¹o ®;îc blend CSTN/CSCP/HN- 7. G. S. Whitby, C. C Davis, R. F. Dunbrook,<br /> 06 =70/30/0,8 (PTL), blend n y cã c¸c tÝnh chÊt Synthetic Rubber (chapter 22, P. 167 - 194)<br /> c¬ lÝ tèt nh;: ®é bÒn kÐo 25,1 MPa, ®é bÒn xÐ Chapman and Hall, Lmt, London (1954).<br /> 43,1 N/mm; ®é m i mßn 0,044 gr; ®é cøng 65<br /> shore A; ®é chÞu dÇu 2,4% v kh¶ n¨ng chÞu 8. Maurice Morton, Introduction to Rubber<br /> ozone rÊt tèt. Technology (chapter 14), Chapman and<br /> Hall, London (1978).<br /> T i liÖu tham kh¶o 9. P. J. George. C. Kuruvilla Jacob. Natural<br /> Rubber, Agromanagement and Crop<br /> 1. Ho ng Nam. LuËn ¸n phã tiÕn sÜ KHKT: Processing (1978).<br /> Tr;êng §¹i häc B¸ch Khoa H Néi (1996). 10. Jungnickel. B... J. Polymer blends, Carl<br /> 2. Ng« Phó Trï. Kü thuËt chÕ biÕn v gia c«ng Hasner Verlag, Muenchen, Wien (1990).<br /> <br /> <br /> 169<br />