Nghiên cứu chế tạo Blend trên cơ sở cao su tự nhiên và cao su Etylen propylen (EPDM)

- CAO SU THIÊN NHIÊN .
- Lịch sử hình thành và phát triển của cao su thiên nhiên .
- Cấu trúc hóa học của cao su thiên nhiên .
- Ứng dụng của cao su thiên nhiên .
- Các phương pháp sản xuất cao su thiên nhiên II.
- CAO SU ETHYLENE PROPYLENE DIENE MONOME (EPDM .
- Giới thiệu chung về cao su EPDM .
- Cấu trúc hóa học của cao su EPDM .
- Tính chất vật lý của cao su EPDM .
- Một số tính chất đặc trưng của cao su EPDM .
- Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của cao su EPDM .
- Ứng dụng của cao su EPDM III.
- BLEND TỪ CSTN VÀ CAO SU EPDM .
- Quy trình cán luyện cao su thiên nhiên (Masterbatch 1- M .
- Quy trình phối trộn cho cao su EPDM (Masterbath 2- M .
- KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN LƯU HÓA CỦA CAO SU TỰ NHIÊN II.
- KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN LƯU HÓA CỦA CAO SU EPDM III.
- b và c, EPDM biến tính với các độ phóng đại 500 và 10.000 lần.86 Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa MỞ ĐẦU Cao su thiên nhiên là hợp chất cao phân tử trong nhựa cây cao su có nhiều ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật.
- Cao su EPDM là cao su có độ bền cơ lý thấp nhưng ngược lại có khả năng chịu khí hậu rất tốt.
- Vật liệu này có một số ưu thế cơ bản so với các loại vật liệu cao su truyền thống như.
- Trên cơ sở đó xây dựng đề tài: “Nghiên cứu chế tạo blend trên cơ sở cao su tự nhiên và cao su etylen propylen (EPDM)” Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa CHƯƠNG I - TỔNG QUAN I.
- CAO SU THIÊN NHIÊN 1.1.
- Lịch sử hình thành và phát triển của cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên (CSTN) là hợp chất cao phân tử trong nhựa cây cao su (đặc biệt là cây Hevea Brasiliensis).
- Người Châu Âu đầu tiên biết đến cây cao su là Christophe Colomb.
- Cấu trúc hóa học của cao su thiên nhiên Cao su thiên nhiên là polizopren - polymer của isoprene có công thức: Mạch đại phân tử cao su thiên nhiên hình thành từ đồng phân cis của các mắt xích isoprene liên kết với nhau ở vị trí 1,4 như hình 1.1 dưới đây: Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Hình 1.1.
- Khối lượng phân tử trung bình cao su thiên nhiên là 1,3.106.
- Tính chất vật lý Ở nhiệt độ thấp, cao su thiên nhiên có cấu trúc tinh thể.
- Cao su thiên nhiên kết tinh với vận tốc lớn ở -250C.
- Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên [2] Khối lượng riêng [kg/m3] 913 Nhiệt độ hoá thuỷ tinh [oC] -70 Hệ số dãn nở thể tích [dm3/oC] 656.10-4 Nhiệt dẫn riêng [w/m.ok] 0,14 Nhiệt dung riêng [Kj/kgok] 1,88 Điện trở riêng crepe trắng [Ωm] 5.1012 Điện trở riêng crepe hong khói [Ωm] 3.1012 Tỷ trọng của nó [kg/m³] 920 Nửa chu kỳ kết tinh [giờ] -25°C: 2÷4 Thẩm thấu điện môi [Hz/s] 1000Hz/s: 2,4÷2,7 Tang của góc tổn thất điện môi 1,6.10-3 Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa .
- Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên người ta thường sử dụng độ dẻo PRI.
- Hệ số ổn định độ dẻo PRI cho các loại cao su khác nhau thì khác nhau.
- Cao su hong khói mắt sàng loại I: PRI = 80 đến 90.
- Cao su hong khói SMR – 5: PRI < 60.
- Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Độ dẻo (Po) và độ nhớt Muni(η) quan hệ với nhau theo công thức: 2ooP001,0P η Cao su thiên nhiên có khả năng phối trộn với các chất độn và phụ gia trên máy luyện kín, luyện hở, có khả năng cán tráng, ép phun tốt, mức độ co ngót kích thước sản phẩm nhỏ.
- Tình hình tiêu thụ cao su thiên nhiên trên thế giới năm 2005-2009.
- Sản xuất cao su sống bằng phương pháp keo tụ cho phép nhận được Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa sản phẩm có độ tinh khiết cao vì trong qúa trình keo tụ hầu hết các hợp chất tan trong nước được giữ lại ở phần nước thải (serum.
- Cho bay hơi nước ra khỏi mủ cao su.
- Phụ thuộc vào phương pháp sản xuất mà cao su thiên nhiên có những tên thương mại khác nhau.[2] II.
- CAO SU ETHYLENE PROPYLENE DIENE MONOME (EPDM) 2.1.
- Cấu trúc hóa học của cao su EPDM EPDM có cấu trúc hóa học dạng khối và cấu tạo từ các polyme như polyetylen (PE) và polypropylen(PP).
- [23] Cao su EPDM có cấu trúc vô định hình, có khả năng mềm dẻo ở nhiệt độ thấp và điểm chuyển trạng thái thủy tinh tại - 600C.
- Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Cao su EPDM có khả năng bền nhiệt tương đối tốt.
- Đối với cao su lưu hóa bằng lưu huỳnh khả năng lưu hóa nhiệt xảy ra ở 1300C và 1600C khi lưu hóa bằng peroxit.
- Dưới đây là một số tính chất tiêu biểu của cao su EPDM.[15,23] Bảng 1.2.
- Một số tính chất đặc trưng của cao su EPDM a.
- Một hướng sản phẩm mới của cao su EPDM là ứng dụng làm màng lợp với khả năng chống chịu tốt với thời tiết, ozon, nhiệt và ẩm.
- Cao su EPDM thường được bổ sung vào các chất dẻo này để nâng cao khả năng chống chịu với va đập.
- Loại và số lượng diene sẽ ảnh hưởng tới tính chất của cao su.
- Cao su EPDM với dien Dicyclopentadien (DCPD) có tốc độ lưu hóa chậm, có mùi khó chịu nhưng rẻ tiền.
- DCPD còn làm cho cao su ít nhạy cảm hơn với các tác nhân oxi hóa.
- Ethylen >60 %kl Tốc độ lưu hóa nhanh Chịu tải tốt Khả năng phun tốt Khối lượng phân tử cao Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Tính chất gia công, khả năng lưu hóa và tính chất của cao su EPDM không những phụ thuộc vào hàm lượng ethylen, hàm lượng dien, mà còn phụ thuộc vào khối lượng phân tử (hay độ nhớt Mooney), và sự phân bố khối lượng phân tử (molecular weight distribution – MWD).
- Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của cao su EPDM được tóm tắt trong bảng dưới đây [31].
- Ứng dụng của cao su EPDM Cao su EPDM có nhiều ứng dụng khác nhau, thường phụ thuộc vào các tính chất của chúng.
- Ảnh sản phẩm cao su EPDM làm gioăng chịu thời tiết Hình 1.6.
- Ứng dụng trong ngành công nghiệp săm lốp - Làm cao su thành lốp.
- Sản phẩm này có thể được sử dụng như là xúc tiến đặc biệt cho cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.
- Khi được sử Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa dụng trong hệ thống có hiệu quả lưu hóa tương đối cao, cao su liên kết với nhiệt tuyệt vời .
- BLEND TỪ CSTN VÀ CAO SU EPDM 4.1.
- Quá trình này có thể tăng cường sự tương hợp: cao su/cao su.
- cao su/nhựa nhiệt dẻo như: CSTN/PP.
- Phương pháp lưu hoá động thường được sử dụng để tăng Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa khả năng tương hợp của các polyme trong blend có cao su là thành phần chính với nhựa nhiệt dẻo.
- Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Do những ưu thế trên, trong những năm qua nhiều loại cao su blend tính năng cao đi từ CSTN và CSTH đã được nghiên cứu chế tạo trên thế giới, trong số đó nhiều loại đã trở thành thương phẩm có giá trị cao.
- nên đến đầu thế kỷ 20 nhiều loại cao su tổng hợp (CSTH) với những tính chất đặc biệt đã lần lượt được nghiên cứu sản xuất như cao su clopren (CR) năm 1931, butađien (BR) năm 1932, styren - butađien (SBR), nitril - butađien (NBR) năm 1937 và silicon (chẳng hạn cao su polydimetyl siloxan - PDMS) năm 1945.
- đến giai đoạn trên thị trường Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa xuất hiện tiếp các loại cao su nhiệt dẻo như cao su etylen-propylen-đien đồng trùng hợp (EPDM), polyuretan (PU.
- Blend của CSTN và cao su EPDM z S.
- TBBS có mức độ an toàn khi gia công, tăng khả năng tương thích giữa CSTN và cao su EPDM, nâng cao tính chất cơ lý của blend CSTN/EPDM.
- TMTD cho tốc độ lưu hóa cao, làm giảm khả năng tương thích của CSTN và cao su EPDM, dẫn đến tính chất của blend kém.
- Vật liệu PP biến tính EPDM có mặt chất trợ tương hợp cho độ bền môi trường, nhất là độ bền bức xạ tử ngoại vượt trội so với PP không biến tính.[5] z Tập thể tác giả Đỗ Quang Kháng, Lương Như Hải, Ngô Kế Khế đã nghiên cứu “Biến tính cao su thiên nhiên bằng cao su etylen-propylen-dien đồng trùng hợp”, đã chỉ ra rằng khi hàm lượng EPDM tăng độ bền kéo Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Hình 1.15.
- Độ trương nở của hỗn hợp cao su được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2752 – 78.
- V1n(V V2) χ1: Là hệ số tương tác của cao su với dung môi.
- V2=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛bhV0Vvới Vbh là thể tích mẫu cao su ngâm bão hòa trong benzen.
- V0 thể tích ban đầu của mẫu cao su.
- Đơn phối liệu Blend của cao su thiên nhiên và cao su EPDM (CSTN/EPDM) được chọn tỉ lệ phối trộn CSTN/EPDM là 50/50.
- Qui trình 1: Trộn hợp trực tiếp Cao su EPDM được biến tính với hàm lượng DTDM 0,5pkl trên máy trộn kín Brabender ở tốc độ trộn 40 vòng/phút.
- Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Quá trình biến tính trên máy trộn kín brabender như sau: từ 0÷1 phút 30 giây cho cao su EPDM, tới 1 phút 30 giây cho DTDM và trộn tiếp tục đến khi thời gian biến tính kết thúc.
- Quy trình cán luyện cao su thiên nhiên (Masterbatch 1- M1) Cao su thiên nhiên được trộn hợp với các hợp phần trên máy cán hai trục, tỉ tốc 1,1 theo đơn phối liệu sau: Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Bảng 2.3.
- Sau đó xuất tấm cao su 3mm và được đặt trên tấm vải sạch.
- Quy trình phối trộn cho cao su EPDM (Masterbath 2- M2) Cao su EPDM được phối trộn hóa chất theo đơn phối liệu: Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Bảng 2.4.
- Đơn phối liệu cho cao su EPDM STT Tên phối liệu Tỉ lệ, Pkl 1 Cao su EPDM 100 2 Dithiodimorpholine (DTDM) 0.
- Quá trình biến tính trên máy trộn kín brabender như sau: từ 0÷1 phút 30 giây cho cao su EPDM, tới 1 phút 30 giây cho DTDM và trộn tiếp tục đến khi thời gian biến tính kết thúc.
- Tạo blend CSTN/EPDM 50/50 Masterbach của cao su thiên nhiên (M1) và của cao su EPDM (M2) được trộn hợp với nhau theo tỉ lệ CSTN/EPDM 50/50 trên máy trộn barbender.
- Sau đây là biểu đồ mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu hóa đến độ bền kéo của cao su thiên nhiên.
- Biểu đồ mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến độ bền kéo của cao su thiên nhiên II.
- Ảnh hưởng của điều kiện lưu hóa của cao su EPDM đến độ bền kéo t0C,tg 4 phút 6 phút 10 phút 13 phút 15 phút 1350C C C 4,79 4,93 Trong điều kiện khảo sát, cao su EPDM có độ bền kéo cao nhất (8,37MPa) tại nhiệt độ lưu hóa là 1350C và thời gian là 13 phút.
- Điều này có thể giải thích là do trong quá trình hỗn luyện trực tiếp, các hóa chất lưu hóa sẽ khuếch tán chủ yếu vào cao su tự nhiên do đó làm giảm khả năng lưu hóa của cao su EPDM, dẫn đến sự suy giảm tính chất Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa chung của cả hệ thống.
- Xác định điều kiện biến tính Cao su EPDM được biến tính với DTDM 0,7pkl trên máy trộn kín Brabender, với các thông số công nghệ trong bảng 3.4.
- Biểu đồ mô tả quá trình biến tính EPDM 7500 Trong quá trình biến tính, xảy ra phản ứng của DTDM với cao su EPDM như mô tả ở hình 3.4 sau: Hình 3.4.
- Chế độ công nghệ khi trộn hợp các hóa chất của 2 loại cao su EPDM 4640 EPDM 7500 - Tốc độ trục quay là 40 vòng/phút - Nhiệt độ 900C - Thời gian 6 phút 30 giây - Tốc độ trục quay là 40 vòng/phút - Nhiệt độ 1000C - Thời gian 6 phút 30 giây Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Hình 3.5 và 3.6 mô tả quá trình trộn hợp hóa chất vào EPDM đã biến tính Hình 3.5.
- Momen xoắn của quá trình hỗn luyện EPDM DTDM Biểu đồ mô tả sự phụ thuộc của momen xoắn và nhiệt độ vào thời gian của quá trình phối trộn hóa chất cho cao su EPDM không biến tính (hình 3.7 và 3.8) Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Hình 3.7.
- Tuy nhiên ở nhiệt độ 1500C thì độ bền kéo lại giảm điều này có thể giải thích tại nhiệt độ cao và thời gian lưu hóa dài có sự tương tác giữa nhiệt độ và thời gian biến tính làm cho tính chất của cao su EPDM suy giảm, dẫn tới tính chất của blend giảm.
- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian biến tính t0,tg 3 phút 3 phút 30 giây 4 phút 30 giây 5 phút 30 giây 7 phút 30 giây 1400C C C C C C Biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc của độ bền kéo tới nhiệt độ và thời gian biến tính của cao su EPDM như sau: Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Hình 3.12.
- Điều kiện này nhận thấy gần giống điều kiện lưu hóa của cao su tự nhiên.
- Cao su EPDM không được biến tính, tính chất cơ lý của blend NR/EPDM rất thấp, độ bền kéo chỉ đạt 4,61 MPa, Modul 300% đạt 0,421 MPa, độ dãn dài 294 mm, độ cứng Shroe A đạt 51, đều thấp hơn khi so với blend sử dụng EPDM biến tính.
- Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa z Đối với EPDM 7500: Tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng DTDM biến tính vào cao su EPDM 7500 đến tính chất của blend.
- 0,7 pkl và 1 pkl so với cao su EPDM.
- Đối với cao su thiên nhiên, độ bền kéo là 18,56MPa (cao hơn blend chứa 1,5 pkl DTDM 26,77.
- Cao su EPDM không được biến tính, tính chất cơ lý của blend CSTN/EPDM thấp, độ bền kéo chỉ đạt 7,09 MPa, độ dãn dài 344,62 mm, modul 300% đạt 0,484 MPa, độ cứng Shroe A đạt 50, đều thấp hơn khi so với blend sử dụng EPDM biến tính.
- Biểu đồ khảo sát khả năng chịu lão hóa nhiệt của mẫu cao su Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Thị Thu Thủy – Khóa Để đánh giá mức độ suy giảm tính chất của vật liệu blend, đã sử dụng tỷ lệ phần trăm của độ bền kéo trước và sau khi chịu lão hóa : Bảng 3.17 .
- Cả hai nhiệt độ hóa thủy tinh đều giảm đối với cả hai loại cao su.
- Đã biến tính cao su EPDM 4640 và EPDM 7500 bằng DTDM (4,4-Dithiodimorpholine) để chế tạo vật liệu blend CSTN/EPDM

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt