- 18 1.3 Cao su nhiệt dẻo (TPE. - 28 1.4 Cao su butadien acrylonitril (NBR) và nhựa polypropylen (PP. - 28 1.4.1 Cao su butadien acrylonitril (NBR. - 35 1.5 Vật liệu polyme blend NBR/PP. - NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP. - 47 2.2.1 Phương pháp chế tạo mẫu cao su NBR. - 47 2.2.1.1 Thành phần phối liệu cao su chế tạo vật liệu. - 47 2.2.2 Phương pháp chế tạo mẫu blend NBR/PP. - 48 2.2.2.1 Chế tạo mẫu blend NBR/PP. - 56 3.1 Nghiên cứu vật liệu đầu cho blend NBR/PP. - 56 3.1.2 Khảo sát tính chất của cao su butadien acrylonitril (NBR. - 57 3.1.2.1 Lựa chọn phối liệu dựa vào đường cong lưu hóa của cao su NBR. - 57 3.1.2.2 Lựa chọn phối liệu dựa vào tính chất cơ học của cao su NBR. - 60 3.2 Nghiên cứu chế tạo cao su nhiệt dẻo (TPE) bằng phương pháp lưu hóa động. - 64 3.2.1 Ảnh hưởng của phương pháp chế tạo blend NBR/PP. - 64 3.2.1.2 Tính chất cơ học của blend NBR/PP chế tạo theo 3 phương pháp. - 66 vi 3.2.1.3 Hình thái cấu trúc SEM của blend NBR/PP ở tỷ lệ 50/50. - 68 3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ trộn đến tính chất blend NBR/PP. - 70 3.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP. - 70 3.2.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP. - 71 3.2.3 Đánh giá sự hình thành cao su nhiệt dẻo. - 73 3.2.4 Ảnh hưởng của chất trợ tương hợp lên tính chất của blend NBR/PP. - 75 3.2.5 Tối ưu hóa các thông số công nghệ để chế tạo blend NBR/PP. - 82 3.2.5.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ NBR/PP (A. - 87 3.2.5.6 Ảnh hưởng tương tác tỷ lệ NBR/PP và hàm lượng chất trợ tương hợp PP-g-MA. - 87 3.2.5.7 Ảnh hưởng tương tác của hai yếu tố tỷ lệ NBR/PP và thời gian trộn. - 90 3.3 Nghiên cứu tính chất TPE từ blend NBR/PP. - 124 vii DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải ABS Copolyme styren- butadien - acrylonitril CR Cao su clopren CSTN Cao su thiên nhiên DCP Dicumyl peoxit DMA Dynamic Mechanical Analysis: Phân tích cơ học động DM Disulfit benzothiazil DMTA Dynamic Mechanical Thermal Analysis: phân tích cơ nhiệt động DOP Dioctyl phthalat DSC Differential Scanning Calorimetry: Nhiệt lượng vi sai quét EMA Copolyme etylen-co-axit metacrylic EPDM Etylen-propylen-dien monome EP-g-MA Cao su etylen-propylen-ghép-anhydrit maleic EPDM-g-MMA EPDM ghép metyl metacrylat EPDM-MA Copolyme EPDM-anhydrit maleic FTIR Fourier transform infrared spectroscopy: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier LDPE Polyetylen tỷ trọng thấp LDPE-g-AA LDPE ghép axit acrylic MA Anhydrit maleic MMA Metyl metacrylat NBR Butadien acrylonitril PA Polyamit PA-g-MMA PA ghép metyl metacrylat PBO 2,2’-(1,3-phenylene)-bis-(2-oxazolin) PBT Poly(butylen terephtalat) PC Polycacbonat PE-g-AA Polyetylen ghép axit acrylic PE-PA Copolyme polyetylen-polyamit PET Poly(etylen terephtalat) viii pkl Phần khối lượng PMA Poly(metyl acrylat) PMMA Polymetyl metacrylat PP Polypropylen PP-g-AA Copolyme PP-ghép-axit acrylic PP-g-MA Copolyme PP-ghép-anhydrit maleic PPO Poly(2,6-dimetyl-1,4-phenylen oxit) PS Polystyren PU Polyuretan PVC Polyvinyl clorua RD Phòng lão RD SAN Copolyme styren-acrylonitril SBR Styrene Butadiene Rubber: Cao su styren-butađien SEM Scanning Electron Microscopy: Hiển vi điện tử quét TEM Transmission electron microscopy: Hiển vi điện tử truyền qua Tg Nhiệt độ thuỷ tinh hoá TGA Thermogravimetric Analyzer: Phân tích nhiệt trọng lượng Tm Nhiệt độ chảy nhớt TMA Thermo-Mechanical Analysis: Phân tích cơ nhiệt TMTD Tetrametyl tiuram disunfit TPE Thermoplastic Elastomer: Cao su nhiệt dẻo ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mô tả sự thay đổi momen xoắn của vật liệu polyme blend NBR/PP Hình 1.2 Các dạng của các chất trợ tương hợp tại bề mặt phân chia pha của các blend dị thể………...12 Hình 1.3 Sự tương hợp nhờ liên kết trên bề mặt phân chia pha. - 13 Hình 1.4 Sự phân tán cao su trong nhựa nền nhựa nhiệt dẻo. - 21 Hình 1.5 Giản đồ pha của vật liệu đàn hồi. - 21 Hình 1.6 Hình thái của blend nhựa nhiệt dẻo và cao su trước và sau khi lưu hóa động. - 25 Hình 1.7 Hình thái học trong quá trình lưu hóa động của polyme blend. - 26 Hình 1.8 Quá trình sản xuất polyme blend PP/EPDM lưu hoá động trong máy trộn kín. - 27 Hình 1.9 Phản ứng tổng hợp của NBR Hình 1.10 Cấu trúc của NBR Hinh 1.11 Phản ứng tạo PP Hình 1.12 Các hình thái cấu trúc của PP Hình 1.13 Phản ứng hình thành PP-g-MA Hình 1.14 Mô tả phản ứng hình thành cấu trúc của polyme blend NBR/PP. - 37 Hình 1.15 Quá trinh phản ứng tạo thành cấu trúc vật liệu blend NBR/PP Hình 1.16 Ảnh hưởng của %KL của NBR vào độ bền xé Hình 1.17 Sơ đồ biểu diễn các bề mặt phân chia pha giữa NBR và PP trong lưu hóa động blend NBR/ PP /ZDMA /PP-g-MA. - 41 Hình 1.18 Mô men xoắn của blend NBR/PP/ZDMA/PP-g-MA trong quá trình lưu hóa động ở các hàm lượng tương hợp khác nhau. - 42 Hình 1.19 Đường góc tổn hao cơ học tanδ phụ thuộc vào nhiệt độ ở tần số 10Hz trong quá trình lưu hóa động của blend NBR/PP/ZDMA/PP-g-MA. - 42 Hình 1.20 Biểu đồ độ bền kéo và Modun đàn hồi của blend NBR/PP/PKS. - 42 Hình 2.1 Thiết bị trộn kín Brabender. - 44 Hình 2.2 Kính hiển vi điện tử phát xạ trường và phân tích nguyên tố FE-SEM/EDS. - 45 Hình 2.3 Máy đo lưu hóa Ektron EKT 2000P Hình 2.4 Thiết bị đo DMA 8000 dynamic Mechanical Analyser- PerkinElmer. - 46 Hình 2.5 Quy trình chế tạo blend NBR/PP theo phương pháp I Hình 2.6 Quy trình chế tạo blend NBR/PP theo phương pháp II Hình 2.7 Quy trình chế tạo blend NBR/PP theo phương pháp III Hình 2.8 Mẫu đo độ bền kéo đứt. - 49 Hình 2.9 Đồng hồ đo độ cứng. - 50 Hình 2.10 Nguyên lý thiết bị đo SEM/EDS. - 51 Hình 2.11 Cân phân tích bốn số Hình 3.1 Sự thay đổi độ nhớt của PP trong quá trình chảy ở 1600C Hình 3.2 Đường cong ứng suất-giãn dài của PP Hình 3.3 Đường cong lưu hóa của phối liệu cao su NBR 1, nhiệt độ 1600C x Hình 3.4 Đường cong lưu hóa của phối liệu cao su NBR 2, nhiệt độ 1600C. - 58 Hình 3.5 Đường cong lưu hóa của phối liệu cao su NBR 3, nhiệt độ 1600C Hình 3.6 Độ bền kéo đứt của 3 phối liệu cao su ở 3 chế độ lưu hóa khác nhau. - 59 Hình 3.7 Đường cong ứng suất – giãn dài phối liệu Hình 3.8 Đường cong ứng suất – giãn dài phối liệu Hình 3.9 Đường cong ứng suất – giãn dài phối liệu Hình 3.10 Modul của ba phối liệu cao su ở tại 3 nhiệt độ khảo sát Hình 3.11 Biểu đồ thay đổi momen xoắn trong quá trình trộn hợp NBR/PP 1. - Phương pháp I. - 3.Phương pháp III. - 64 Hình 3.12 Đường cong ứng suất –giãn dài của vật liệu blend (50/50) khi chưa chó chất trợ tương hợp 1. - 66 Hình 3.13 Độ bền kéo đứt của blend NBR/PP theo 3 phương pháp ở các tỷ lệ khác nhau……………67 Hình 3.14 Ảnh SEM bề mặt gẫy mẫu blend I ở độ phóng đại (a):300 lần và (b):1000 lần……………68 Hình 3.15 Ảnh SEM bề mặt gẫy mẫu ở độ phóng đại 1000 lần , (a): blend II, (b) blend III …………68 Hình 3.16 Đường cong ứng suất – giãn dài của mẫu blend theo nhiệt độ. - 70 Hình 3.17 Đường cong ứng suất – giãn dài của mẫu blend theo tốc độ trộn. - 71 Hình 3.18 Ảnh chụp FE-SEM/EDS bề mặt gẫy của blend NBR/PP theo phương pháp III……………72 Hình 3.19 Hình ảnh EDS phân tích thành phần chất tại từng vị trí ở hình Hình 3.20 Ảnh mẫu vật liệu trước và sau khi tái sinh Hình 3.21 Biểu đồ mô tả sự biến đổi của momen xoắn vào thời gian phối trộn khi có chất trợ tương hợp NBR/PP/PP-g-MA(40/60/5. - 75 Hình 3.22 Biểu đồ mô tả sự biến đổi của momen xoắn vào thời gian phối trộn khi có chất trợ tương hợp NBR/PP/Fusabond(40/60/5. - 75 Hình 3.23 Đường cong ứng suất – giãn dài của mẫu blend chưa có trợ tương hợp (3), blend NBR/PP/5% Fusabond (2)và blend NBR/PP/5% PP-g-MA (1. - 77 Hình 3.24 Sơ đồ phản ứng giữa PP-g-MA và NBR. - 78 Hình 3.25 Đồ thị khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ NBR/PP đến độ bền kéo của blend NBR/PP. - 85 Hình 3.26 Đồ thị khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng trợ tương hợp đến độ bền kéo của blend NBR/PP. - 85 Hình 3.27 Đồ thị khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian trộn đến độ bền kéo của blend NBR/PP. - 86 Hình 3.28 Tương tác giữa hai yếu tố NBR/PP và hàm lượng trợ tương hợp PP-g-MA……………….87 Hình 3.29 Đường đồng mức độ bền kéo dưới ảnh hưởng của hàm lượng trợ tương hợp và tỷ lệ NBR/PP. - 87 Hình 3.30 Mặt đáp của hai yếu tố Tỷ lệ NBR/PP và hàm lượng PP-g-MA. - 88 Hình 3.31 Tương tác giữa hai yếu tố tỷ lệ NBR/PP và thời gian trộn. - 89 Hình 3.32 Mặt đáp của hai nhân tố hàm lượng chất trợ tương hợp và thời gian Hình 3.33 Độ trương nở của blend NBR/PP trong xăng A95 khi chưa có chất trợ tương hợp. - 92 Hình 3.34 Độ trương nở của blend NBR/PP trong xăng A95 khi có 5% PP-g-MA. - 93 Hình 3.35 Độ trương nở của blend NBR/PP (50/50) trong xăng A95 khi có PP-g-MA………………93 Hình 3.36 Độ trương nở của blend NBR/PP trong toluen khi chưa có trợ tương hợp. - 95 xi Hình 3.37 Độ trương nở của blend NBR/PP trong toluen khi có trợ tương hợp PP-g-MA. - 95 Hình 3.38 Đường cong ứng suất –giãn dài của blend NBR/PP/5% PP-g-MA Hình 3.39 Ảnh hiển vi điện tử SEM của blend ở độ phóng đại 1000 lần (a) blend 40/60/0. - 100 Hình 3.40 Ảnh hiển vi điện tử của blend ở độ phóng đại 1000 lần (a) blend 5050/0. - 100 Hình 3.41 Đường cong cơ nhiệt động của PP. - 101 Hình 3.42 Đường cong cơ nhiệt động của cao su NBR Hình 3.43 Đường cong cơ nhiệt động của blend NBR/PP/PP-g-MA Hình 3.44 Đường cong cơ nhiệt động blend NBR/PP/PP-g-MA (50/50/5. - 103 Hình 3.45 Giản đồ DSC của cao su NBR Hình 3.46 Giản đồ DSC của PP. - 104 Hình 3.47 Giản đồ DSC của blend NBR/PP/PP-g-MA (50/50/5. - 105 Hình 3.48 Giản đồ DSC của blend NBR/PP/PP-g-MA (60/40/5. - 105 Hình 3.49 Giản đồ TGA của NBR Hình 3.50 Giản đồ TGA của PP Hình 3.51 Giản đồ TGA của blend NBR/PP/PP-g-MA (50/50/5. - 108 Hình 3.52 Ảnh SEM bề mặt mài mòn của blend ở độ phóng đại 500 lần (a) blend 50/50. - (b) blend NBR/PP/PP-g-MA (50/50/5. - 109 Hình 3.53 Ảnh ngâm mẫu vật liệu trong hỗn hợp dung dịch iso octan và toluen. - 19 Bảng 1.2 Tính chất của cao su NBR theo hàm lượng acrylonitril tăng dần. - 33 Bảng 1.4 Trình tự và thời gian trộn của các chất trong quá trinh trộn hơp NBR/PP (50/50 pkl. - 40 Bảng 1.6 Tính chất cơ lý và độ kết tinh của blend NBR/PP. - 44 Bảng 2.2 Thành phần phối liệu cao su NBR. - 55 Bảng 3.2 Các thông số chính của quá trình lưu hóa các phối liệu cao su NBR ở hai nhiệt độ lưu hóa 1500C đến 1600C. - 58 Bảng 3.3 Thành phần phối liệu của blend NBR/PP khi chưa có chất trợ tương hợp. - 63 Bảng 3.4 Một số tính chất cơ học cơ bản của blend NBR/PP (50/50) chưa có chất trợ tương hợp.. - 65 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP (50/50. - 69 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tốc độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP (50/50. - 90 Bảng 3.17 Khảo sát tính chất của blend NBR/PP (50/50) quanh tâm. - 90 Bàng 3.18 Độ trương nở của blend NBR/PP trong xăng A95 khi có chất trợ tương hợp PP-g-MA vàkhông. - 94 Bảng 3.19 Độ trương nở của blend NBR/PP trong toluen khi có và không có chất trợ tương hợp PP-g-MA. - 96 Bảng 3.20 Mật độ mạng của mẫu vật liệu có và không có chất trợ tương hợp Bảng 3.21 Tính chất cơ học của blend NBR/PP chưa có chất trợ tương hợp Bảng 3.22 Tính chất cơ học của NBR/PP khi có 5%PP-g-MA. - 106 Bảng 3.25 Kết quả khảo sát khả năng chịu lão hóa nhiệt Bảng 3.26 Độ mài mòn của blend NBR/PP/PP-g-MA Bảng 3.27 Sự thay đổi thể tích của mẫu thử sau khi ngâm. - Hệ blend NBR với CR sử dụng chế tạo các sản phẩm gioăng, phớt chịu dầu làm việc ngoài trời rất tốt. - Tuy nhiên, trên thế giới việc nghiên cứu chế tạo blend trên cơ sở cao su NBR và nhựa nhiệt dẻo PP vẫn rất được quan tâm do blend NBR/PP ngày càng được sử dụng nhiều, đặc biệt là trong ngành sản xuất ô tô. - Vì vậy, luận án đã chọn đối tượng nghiên cứu là chế tạo blend giữa polypropylen và cao su butadien acrylonitril bằng phương pháp lưu hóa động. - Xác định được chế độ gia công và đơn phối liệu phù hợp để chế tạo blend giữa cao su NBR và PP bằng phương pháp lưu hóa động. - Nghiên cứu các phương pháp trộn hợp giữa NBR và PP để tạo ra cao su nhiệt dẻo bằng lưu hóa động. - Khảo sát ảnh hưởng của các chất trợ tương hợp đến tính chất của blend NBR/PP chế tạo bằng phương pháp lưu hóa động. - Thực hiện quy hoạch thực nghiệm để tìm các điều kiện tối ưu chế tạo blend NBR/PP bằng phương pháp lưu hóa động. - Đã tìm được các điều kiện tối ưu để chế tạo cao su nhiệt dẻo trên cơ sở blend giữa cao su butadien acronitril và polypropylen theo phương pháp lưu hóa động trên máy trộn kín. - Vật liệu blend NBR/PP sau khi sử dụng có thể tái sinh được dễ dàng như các loại nhựa nhiệt dẻo thông thường giúp giảm thiểu phát thải ra môi trường góp phần tăng trưởng xanh, tiết kiệm chi phí mua nguyên liệu mới khi sản xuất blend NBR/PP
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt