TAP CHI HOA HOC T. 49(3)380-384 THANG 6 N A M 2011
NGHIEN CLFU CH^ TAO VAT LIEU BLEND BA CAU TU' TREN CO S(y CAO SU NITRIL BUTADIEN, CAO SU CLOPREN VA
POLYVINYLCLORUA
TrSn Kim Lien', Dd Thj Td Uyen-, Luony ^hu Hai" N«uyen Quang Khai', D6 Quang Khang"
'( //(• Hc'ia chdt. li" ('ong llunnig
•'licn Ih'ni hoc. lien Khoa hoc va ( dug nghe Vict \dm DC-n loa soan 18.3.201 1
.\bstract
Tcmarv blend material based on nitrilc butadiene mbbcr (NBR). chlomprene rubber (M<) and polvvinvl chloride (P\ C ) was prepared bv means of inlcmal mi.Miig method at I70'( with various ratios. The icsulis showed that the optimal compatible ratio of blend (NBR ( Rl I'VC is SO 20. ,\t this ratio, blend material show ^ better smooth structure, physico-mechanical properties and thermal resistance than these of blend at other ratios.
l.MODAU
Do nhung uu the phdi hgp dugc cac tinh nang co ly. ky thuat cua hai hay nhieu cau tu thanh phan. gia thanh ha va cdng nghe gia cdng dc7n gian. vat lieu polyme blend ndi chung v a cao su blend ndi rieng da dugc nghien ciru che tao va ung dung rdng rai trong khap cac Hnh vuc kinh te. kv thuat [1 3]. 0 \iet Nam. trong nhirng nam qua nhieu loai cao su blend dugc nghien ciru va trien khai irng dung vao thiic te san xuat nhu blend cua cao su thien nhien (CSTN) vdi polyetylen ty trgng thap (LDPE) img dung trong viec che lao cac san pham cao su kv thuat cho nganh hang hai. lam de giav xuat khau; blend cua C STN epoxy bda (ENR) voi PVC irng dung trong che tao cac loai doang phdt chiu dau. giiiv ung ciru hoa;
blend cua cao su elvlen-propylen-dien ddng triing hgp vdi CSTN img dung lam doang cua kinh nha cao tang va cac phuong lien giaii thdng:... Nhirng ket qua nghien cii'u trien khai nav da mang lai hicu qua kinh tc. xa hdi cao [4 6]. De che tao cac san pham cao su ky thual cao, cd kha nang ben dau md.
mdi trudng (nhiet dd cao va thdi licti. chiing ldi da su dung blend cua cao su nitril butadien (NBR) vdi cao su clopren (CR) [7] Tuy nhic-n loai vat lieu nav cd gia thanh kha cao. Vi vay. v di muc tieu tao ra v al lieu cao su blend van dam bao dugc uu the ve ben dau, md. ben nhiet va thdi tiet, gia thanh ha, cdng trinh nay nghien ciru che tao vat lieu cao su blend 3 cau til' tren co so NBR, CR va nhua polvv invl clorua (PVC).
2. VAT LIEU \'A PHI ONG PHAP NGHIEN CUU 2.1. \ at lieu nghien ciiu
+ Cao su NBR su dung la K( )SVN KNB (Han Qudc). Cao su C R su dung la loai skypren B5 cua hang Toson (Nhat Bam. P\X su dung la loai PVC-S cd kv hieu SG 710 san \uat tai \ ici Nam.
- Chat ddn va cac phu gia: axil stearic, oxit kem. than den. xiic lien luu hda D \a DM. luu huynh cua Trung Qudc. Silic dioxit loai /HOSIL 155 cua Han Quae.
- ehiit boa deo DOP (diociyl phtalai) cua Trung Oii^^^'- ^"ac chat dn dinh Cadimi >iearat va Bari .stearat san pham cua \'ien C dng nghe .\a Hiem.
- .\ang \92. diui hien the san pham cua Singapore.
Phucrng phdp clic tgo mau: Budc dau iron ricMig P \ l vol cac chat on dinh Cd-stearat. Ba- sicarai va chat hoa deo DOP sau dd dem u a nhiet dd ^O'C trong 6 gid. Ti^p theo trdn P \ C da dugc trdn hda deo vdi hai cao su CR. NBR va cac phu gia tren may trdn kin Haake a 1"0"C. thdi gian 7 phut va tdc do :^(i vong phin. Tiep dd phdi trdn blend PVC NBR CR vol cac chat xuc lien tren mav can hai true thi nghiem cua hang Toyoseiki (Nhat Ban).
Dc ngudi xudng dudi 50''C cho luu huynh vao tron ti^p cho d^u. Mau v at lieu dugc ep tren may ep thuy luc CO gia nhiet a nhiet do luu hoa 170T. vdi ap suat 6 kg cnr trong thdi gian 25 phiit.
Ni^hic}!! ciru cdu true, tinh chdt cua vdt lieu:
Tinh chat co ly. do ben xang dau dugc xac dinh theo tieu chuan hien hanh cua Viet Nam, cau true hinh thai cua vat lieu dugc khao sat bang kinh hien vi
TCHH, T. 49(3), 201 Dd Quang Khdng vd cdng sir dien tu quel (SEM) JSM-6490 cua hang .leol (Nhat
Ban), dd ben nhiet dugc xac dinh bang phuong phap phan tich nhiet trgng lugng tren mav phan tich nhiet Labsys TGA cua hang SETARAM (Phap) vdi loc do nang nhiet la I0"C/phiit trong mdi trudng khdng khi.
3. KET QUA VA THAO LUAN
3.1. Anh huong ciia ham lugng P\ C tdi tinh chat CO' hgc ciia vat lieu
De khao sat anh huong cua ham lugng PVC den cac tinh chat co' hgc cua vat lieu, chiing tdi che tao cac nmi NBR CR vdi ty le cd dinh 50 50 (dav la tv le hgp ly cho blend hai ciui tu nay [7. 8]) va thanh phan cac phu gia khac. chi thay ddi ham lircnig P\'C Mau vai lieu dugc do cac linh chat co hgc trong cimg dieu kien. Kin qua thu dugc the hien trong bang I.
Ket qua tren cho thav, khi bien tinh blend
NBR/CR (50/50) bang PVC thi ban dau do ben keo dirt cua vat lieu hau nhu khdng tang. Den khi ham lugng PVC dat khoang 10" o thi do ben keo dul tang dan va dat gia tri ldn nhat o ham lugng PVC la 20'^).
Khi ham lugng PVC tiep tuc tang (ldn ban 20^/0) thi do ben keo dirt cua vat lieu lai giam. Su bien ddi do ben keo dirt cd the dugc giai thich la do PVC la cau tu cd kha nang liuTiig tac vdi NBR va mdt phan vdi CR.
Do viiy. khi co mat PVC. cac phan tu PVC cd the xen V ao giira hai pha NBR va CR tao su ket dinh tdt giua hai pha cao su nhd' viiv lam cho vat lieu cd cau triic chat che hon. dan den do ben keo khi dirt cua vat lieu tang len. Gia tri ham lugng PVC khoang 20" o cd the la ham lugng tdi uu. boi tai day ham lugng PVC du de tao ldp trung gian giua hai pha. nhd viiv su tuong tiic giua cac pha la tdt nhat. do ben keo cua vai lieu dat gia tri cue dai. Khi ham lugng PVC cao ban. pha trung gian PVC se tap trung thanh pha rieng. liic nay tucmg giu'a cac pha se giam v a do v ay lam cho dd ben cua V cit lieu lai cd chieu hudng giam dan.
Bang 1: .Xnh huona cua ham liront: PVC tdi tinh chat co hoc cua vat lieu
PVC. °n
1
0 5 10 15 20 25
Tinh chat Do ben keo diit.
MPa 21.55 21,59 22.13 22.54 23.23 21,18
Do dan dai khi dii't. "/o
535 505 476 455 436 382
Do dan dai du. % 8,55 9,02 9.60 10,15 10,50 11.20
Do cirng.
Shore A 69,0 69,5 70,2 71,0 71,5 72.5
30 ^0.3: 315 12.50 73,5
Khac V dl xu the bien ddi cua dd ben keo diit. khi ham lugng PVC tang len. do dan dai khi dirt cua v ai lieu giam dan. cdn do dan du va do cimg tang dan.
Dieu dd cd the giai thich la do ban than PVC la nhua nhiet deo (vdi ham lugng boa deo DOP su dung la 20%) a nhiet do thudng cd dd cimg ldn hon cao su va kha nang dan hdi cua PVC kem ban so vdi cao su. Do vay. khi tang ham lugng PVC ddng nghTa vdi v iec ham lugng nhua trong vat lieu blend cung tang len do dd lam tang dd cimg va giam kha nang dan hdi cua vat lieu dan den ket qua tren. Tuv nhien xu the tang, giam liic dau cham va qua ham lugng 20 % PVC thi su tang, giam nay nhanh hon. Dieu niiv cung cd the dugc giai thich nhu a tren.
3.2. Nghien ciiu kha nang ben dau md ciia vat lieu
Vi muc tieu nghien cii'u vat lieu la de che tao mdt sd san pham cao su ky thuat lam viec trong mdi trudng dau bien the, v i vay kha nang ben dau md cua
vat lieu dugc danh gia thdng qua do truong trong xang A92 va dau bien the cua vat lieu. Dudi day la nhu'ng ket qua khao sat do truong trong xang A92 va dau bien the cua v at lieu.
3.2.1. Dp trucrng trong xdng .492
Nhung ket qua khao sat anh huong cua ham lugng PVC den do truang trong xang A92 cua vat lieu dugc the hien tren hinh 1.
Nhan thay rang, khi ham lugng PVC tang thi nhin chung dd truong cua vat lieu cd tang, khi ham lugng PVC tdi khoang 10"(, thi do truong cd xu the giam va dat cue tieu tai ham lugng PVC khoang 20" 0. Tuv nhien, khi ham lugng nay tiep tuc tang, do truo'ng cua vat lieu lai tiep tuc tang. Xu the thay ddi do truong kha phii hgp vdi xu the thay ddi cac tinh nang CO hgc cua vat lieu. Dieu nay cd the giai thich a khoang ty le (NBR/CR)/PVC la 80/20 cd klia nang tuong hgp tdt giua 3 cau tu lam cho v at lieu cd c^u trite chat che ban da ban che su xam nhap cua cac
TCHH.T. 49(3). 2011 Nghien ciru che tgo vdtTieu...
phan tu xang A92 vao vat lieu vii do vay da lam giam do truong cua vat lieu.
3.2.2. Dp trucrng trong ddu bien the
Vdi dinh hudng iing dung vat lieu nghien ciru
de che tao cac san pham tiep xuc vdi dau bien the.
Vi vay, chung tdi tiep tuc khao sat anh hudng ciia qua trinh bien tinh tdi do truang trong dau bien the cua vat lieu. NhCrng kdt qua nghien ciru dugc trinh bay trong bang 2.
S et 32- 30- 28- 26- 24- 22- 20- 18- 16- 14- 12- 10- 8- 6-
4 -
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35 Immg PVC 1 % j
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2 4 0 f K f
Hinh 1: Anh buong cua ham lugng PVC tdi do trucmg cua vat lieu trong xang A92 Bang 2: Anh huong cua ham lugng PVC tdi do truong cua vat lieu trong dau bien the
^~~~~~~~--~.-.__^^ Do truang PVC [%] ^ ^ ^ ^ - ^ ^ ^
0 5 10 15 20 25 30
Sau 120 gid, %
0.33 0,42 0.44 0.40 0.44 0,48
Sau 240 gid, % 0,39
0,48 0,60 0,63 0.59 0.63 0,69
Sau 480 gid, % 0,86 0,89 0,91 0,95 0.87 0,93 0,96
Sau 720 gid, %
0,90 0,92 0,95 0,98 0,92 0,97 1,00 Tir bang 2 nhan thay, khi ham lugng PVC tang
(tir 5% den 15%) thi do truong cua vat lieu cd xu hudng tang dan. Tuy nhien a ham lugng PVC la 20 % thi do truong cua vat lieu lai giam a mgi thdi gian ngam. Khi ham lugng PVC ti^p tuc tang (Idn ban 20%) thi do truong cua vat lieu lai tang. Didu nay chirng to PVC tuong hgp tdt vdi he blend NBR/CR o ham lugng 20%. Kel qua nay cung phii hgp vdi su thay ddi cac tinh nang co hgc o tren.Cung tu nhirng ket qua tren cho thay rang, sau thdi gian ngam 480 gid, do truang cua vat lieu trong dau bien the gan nhu dat can bang.
Tir nhirng ket qua nghien ciru thu dugc cho thay rang, vat lieu blend tren co sd (NBR/CR)/PVC vdi ty le 80/20 cd kha nang ben xang dAu rSt tdt.
3.3. Anh hirotig ciia qua trinh bien tinh tdi cau triic hinh thai va kha nang ben nhiet cua vat lieu
3.3. /. Anh hirdng cua qud trinh bien tinh tori cdu true hinh thdi cua vgt lieu
De khao sat anh hudng cua qua trinh bien tinh tdi cau tnic hinh thai cua vat lieu, chiing toi da tien hanh chup anh be mat gay cua vat lieu NBR/CR/PVC bang kinh hifin vi dien tu quet SEM.
Dudi day la anh SEM be mat gay ciia mgt so mau vat lieu tieu bieu.
Tir hinh 2 cho thay, d mau vat lieu blend (NBR/CR)/PVC d ham lugng PVC nhd hon 20%
cac cau tu phan tan vao nhau tot hon, dac biet d mau
TCHH, T. 49(3), 2011 Dd Quang Khdng vd cdng su cd ty le ^(NBR/CR)/PVC la 80/20 cac pha phan tan 70/30 thi cd the thay cac pha phan tan khdng tdt vdi tuong ddi deu, hien tugng phan chia pha khdng rd nhau, be mat phan each pha xuat hien rd hon. Vi vay, ret. Dieu nay chung td cac pha tuong hgp tot vdi vat lieu blend (NBR/CR)/PVC ty le 80/20 cd cac nhau. Cdn d mlu vat lieu (NBR/CR)/PVC ty le tinh nang co ly, ky thuat tdt ban a cac ty le khac.
•J^
•r..(NBR/CR)/PVC:90/10 (NBR/CR)/PVC:80/20 (NBR/CR)/PVC:70/30 Hinh 2: Anh SEM be mat gay cac mau vat lieu blend (NBR/CR)/PVC o cac ty le
3.3.2. Anh hudng cua qud trinh bien tinh tai kha nang hen nhiet cua vdt lieu
De khao sat anh hudng ciia qua trinh bien tinh tdi kha nang ben nhiet cua vat lieu, chiing tdi nghien ciiu do ben nhiet cua vat lieu bang phuang phap phan tich nhiet trgng lugng (TGA) tai Khoa Hda hgc. Trudng Dai hgc Khoa hgc Tu nhien, Dai hgc Qudc gia Ha Ndi. Ket qua dugc trinh bay trong bang 3.
Bdng 3: Ket qua phan tich TGA cua mdt sd mau vat lieu tieu bieu Mau vat lieu cd ty le
(NBR/CR)/PVC 100/0 90/10 80/20
Nhiet do bat dau phan buy, °C
268,01 260,08 284,00
Nhiet do phan buy manh nhat. "C
462,60 462,48 464,84
Tdc do tdn hao khdi lugng cue dai, mg/phiit
0,73 0.80 0.69
Tdn hao khdi lugng dkn 520T.
%
35,26 36,55 34.58 Thdng qua ket qua phan tich TGA cd the thay
rang mau vat lieu (NBR/CR)/PVC ty le 80/20 cd nhiet do bat dau phan huy cao hon ban (284,00°C) so vdi cac mau (NBR/CR)/PVC ty le 100/0 (268,0 r C ) va (NBR/CR)/PVC ty le 90/10 (260,08''C), ddng thdi nhiet do phan hiiy manh nhat cua mlu (NBR/CR)/PVC ty le 80/20 cung cao hon so vdi mlu (NBR/CR)/PVC ty le 100/0 va 100/10.
Dieu nay chiing td mau vat lieu (NBR/CR)/PVC ty le 80/20 cd do ben nhiet tdt hon so vdi cac mau vat lieu cdn lai.
4. KET LUAN
- Ham lugng PVC thich hgp nhat de bien tinh blend NBR/CR (50/50) la 20% khoi lugng so vdi blend. Tai ty le nay, cac cau tu tuong hgp vdi nhau tdt hon, vat lieu hau nhu khdng bi tnrong trong xang A92 sau 240 gid ngam va trong dau bien the sau 720 gid ngam. Nhu vay, cd the ndi vat lieu cao su blend 3 cSu tu tren co sd (NBR/CR)/PVC vdi ty le 80/20
cd kha nang ben trong mdi trudng xang dau.
Vat lieu cao su blend tren co so (NBR/CR )/PVC ty le 80/20 cd cAu tnic chat che va cac tinh chat co ly ky thuat tdt hon d cac ty le khac.
Vat lieu nay dap img dugc cac yeu cau che tao cac loai gioang dem cho may bien the ciing nhu de che tao mdt sd san pham cao su cd yeu cau ben dau md va mdi trudng khac.
T A I L I E U T H A M KHAO
1. Peter-Rolf Mueller. Vorteile der Basispolymere gezielt addieren, Plastverarbeiter 41 Jargang, Nr. 6, Seite 34-37 und Nr. 7. Seite 26-29 (1990^
2. Andrew J. Tinker, Kevin P. Jones. Blends of Natural Rubber, Published by Chapman & Hall, an imprint of Thomson Science, 2-6 Boundary Row. London SEI 8HN, UK. First Edition (1998).
3. Dd Quang Khang. Do Tnrdng Thien, Nguyen Van Khdi. Tap chi boat ddng khoa hpc. so 10, 37 41 (1995).
TCHH. T. 49(3). 201 1 Nghien ciru clu' tgo vdt lieu...
4. Chu Chien Huu. Nghien ciru che lao \ai lieu blend 23/12/2()OX,
tren CO so cao su ihicMi nhicn cpovv hoa bdi nhira ^, j^^,,,,„, ^^,^^ ^^^^^^ ^^^.^^^^ ^.^^^^ ,^„l^^. ^,^^ ^^^^ , ^ . j ^;
polyv inv I clorua va cao su clooren. I.uan an ticn si ^,„, ^^f^-,^^ ^,,^, ^^, ^- j , . , ^ ' . ^ ^^^^^ ^.^;„,-,^ ^^^ ^^ ^^^ ^^^
hoa hoc. I ia Noi-2()0.- j|^^..|^ ^.j^^, ^^^ j , ^ , . , ^ , ^ ^ ^^ ^..^ ^^j^,^,^^ j^,,.,!^ ^,^3 ^^^ ^^^^^
5. Do C.)uang Khanu. Liro'ng Nhu liai. I'iiam Anh Dung. Chuo'iig trinh KHCN cap Nha nucVc KC,02/06-10. Ha Nguven Manh cuong. Pham Quang Huy. Iran Ihi Noi 2010.
Kim Thanh. Che tao vat lieu cao su blcnd-lurou. ^ ,,.,,„ ,^„,, [ ,^,,^ Tirana Nhu Hai. Dd Quan<: Minh nghien cuu co hicu qua cao dc nang cao tinh nany co j ^ ^ , ()^,,,,,„ ^,^.j,^,^ j , ^ ^ ^ ^ ^ . ,_,^.^^ ^^^^ j ^^^^^-^ , , , lv. kv ihuat. mo'rgng pham \i uii'j diiiisj cho \al lieu "'''7(''OIOi
cao su ihicn nhiiai. Tuveii lap hao eao tai hoi thao
danh gia lac dpnu h p i n h a p sau hai nam gia nhiip ^' "'"""''' ' 3 i^'^lca. .loumal of Elastomers and Plastics.
\ \ T ( ) \ k M vcn lien kinh le \ iet Nam. ^ l a Noi Vol, S(4). 4,^^^ - 474 (IV76).
Lien he: Dd Quang Khang
\ icn I loa hgc
\ i c i i Khoa hgc va Cong nghe Vici Nam IS lloami (,)iidc \ iet. Ciui Giav. Ha Ndi,
