Nghiên Cứu Chế Tạo Vật Liệu Cao Su Blend Bền Môi Trường Và Dầu Mỡ
-
Upload
trancongdua -
Category
Documents
-
view
34 -
download
11
description
Transcript of Nghiên Cứu Chế Tạo Vật Liệu Cao Su Blend Bền Môi Trường Và Dầu Mỡ
-
1
B GIO DC V O TO VIN KHOA HC V CNG NGH VIT NAM
VIN HO HC
TRN KIM LIN
NGHIN CU CH TO VT LIU
CAO SU BLEND BN MI TRNG V DU M
LUN N TIN S HO HC
H NI - 2012
-
2
B GIO DC V O TO VIN KHOA HC V CNG NGH VIT NAM
VIN HO HC
TRN KIM LIN
NGHIN CU CH TO VT LIU
CAO SU BLEND BN MI TRNG V DU M
Chuyn ngnh: Ho Hu c
M s: 62.44.27.01
LUN N TIN S HO HC
Ngi hng dn khoa hc
1. PGS.TS. Quang Khng
2. PGS.TS. Phm Th Trinh
H NI - 2012
-
3
M U
Ngy nay, vt liu polyme blend ni chung v cao su blend ni ring c
nghin cu ng dng trn khp th gii. Vi mc tiu th hng nm c 1,5 triu
tn, tng ng vi tc tng trng 810% mi nm [1], c th thy y l
loi vt liu c tc pht trin nhanh v ngy cng c vai tr quan trng trong
nn kinh t, k thut hin ti v trong tng lai. Nhiu loi cao su blend c tnh
nng c bit nh bn c, bn nhit, bn mi trng, ha cht v du m tr
thnh thng phm trn th trng quc t [2].
Vit Nam, trong nhng nm qua cng c nhiu cng trnh nghin cu
ch to v ng dng cc loi cao su blend mang li nhng hiu qu khoa hc,
kinh t - x hi ng k. Tuy nhin, nhng nghin cu ny ch yu tp trung vo
mt s h blend trn c s cao su thin nhin nn phm vi ng dng cn hn ch.
Ring cc vt liu cao su blend c tnh nng cao, bn mi trng v du m,
nht l cc h blend trn c s cao su tng hp, ch to cc sn phm cho
cng ngh cao vn cn cha c quan tm nghin cu, ng dng nhiu. Trong
khi , hng nm nc ta vn phi nhp hng trm tn sn phm cao su k thut
cc loi vi gi cao phc v cho pht trin kinh t, x hi [3]. T thc t ,
chng ti chn ti: Nghin cu ch to vt liu cao su blend bn mi
trng v du m lm ch cho lun n ca mnh.
Mc tiu ca lun n l: Ch to c vt liu cao su blend c tnh nng
c l tt, bn du m v mi trng (thi tit), c gi thnh hp l, p ng yu
cu ch to cc sn phm cao su k thut c yu cu cao v bn du m v
thi tit. T vt liu nhn c ch to ra sn phm ng dng trong thc t.
thc hin mc tiu trn, trong lun n ny, chng ti chn i tng
nghin cu l cc h cao su blend hai cu t v ba cu t trn c s cao su nitril
butadien (NBR), cao su cloropren (CR) v polyvinylclorua (PVC), vi nhng ni
dung nghin cu sau y:
- Nghin cu ch to vt liu cao su blend hai cu t NBR/PVC, NBR/CR,
-
4
CR/PVC. Trong la chn kho st nh hng ca t l cu t ti tnh cht ca
vt liu blend nh cc tnh cht c l, bn du m (thng qua trng trong
xng A 92 v du bin th), cu trc hnh thi (bng phng php knh hin vi
in t qut - SEM), bn nhit (bng phng php phn tch nhit trng
lng - TGA), bn mi trng theo tiu chun Vit Nam v th gii (TCVN
2229-77 v ASTM D 4857-91), t rt ra t l cu t thch hp ca tng loi
blend cng nh kh nng bn du m v thi tit ca chng lm c s nghin
cu ch to h blend ba cu t NBR/CR/PVC v trin khai cc nghin cu tip
theo.
- Nghin cu s dng cc cht bin i cu trc, lm tng hp trn c s
du tru (D01) v nha phenol formandehyt bin tnh du v ht iu (DLH)
nng cao tnh nng c l, k thut ca blend NBR/CR v NBR/CR/PVC.
- Dng phng php quy hoch ha thc nghim xc nh t l ti u
ca blend ba cu t NBR/CR/PVC.
- nh gi kh nng ng dng ca cc vt liu ch to c.
- Xy dng cng ngh ch to sn phm cao su k thut bn du m v
thi tit t vt liu ch to c ng dng trong thc t.
-
5
CHNG 1: TNG QUAN
1.1. Nhng khi nim c bn v polyme blend [4-10]
Vt liu polyme blend l loi vt liu polyme c cu thnh t hai hoc
nhiu polyme nhit do hoc polyme nhit do vi cao su lm tng bn c
l hoc h gi thnh ca vt liu. Gia cc polyme c th tng tc hoc khng
tng tc vt l, ha hc vi nhau.
Polyme blend c th l h ng th hoc d th. Trong h ng th cc
polyme thnh phn khng cn c tnh ring, cn trong polyme blend d th th
cc tnh cht ca cc polyme thnh phn hu nh vn c gi nguyn. Polyme
blend thng l loi vt liu c nhiu pha, trong c mt pha lin tc (pha nn,
matrix) v mt hoc nhiu pha phn tn (pha gin on) hoc tt c cc pha u
phn tn, mi pha c to nn bi mt polyme thnh phn.
S tng hp ca cc polyme: L s to thnh mt pha t hp n nh v
ng th t hai hoc nhiu polyme. S tng hp ca cc polyme cng chnh l
kh nng trn ln tt ca cc polyme vo nhau, to nn mt vt liu polyme mi
- vt liu polyme blend .
Kh nng trn hp: L kh nng nhng polyme di nhng iu kin nht
nh c th trn ln vo nhau to thnh nhng t hp ng th hoc d th.
Phn loi vt liu polyme blend (cao su blend): Trong polyme blend ni
chung hoc cao su blend ni ring, cc cu t c th ha trn vo nhau ti mc
phn t v cu trc ny tn ti trng thi cn bng, ngi ta gi h ny l
tng hp v mt nhit ng hc hay miscibility, hoc cng c th nhng h
nh th c to thnh nh mt bin php gia cng nht nh. Trong trng hp
ny ngi ta gi l tng hp v mt k thut hay compatible blends. Nhng
t hp polyme trong tn ti nhng pha khc nhau d rt nh (micr), c
gi l t hp khng tng hp hay incompatible blends hoc alloys.
Trong thc t c rt t cc cp polyme ni chung, v cao su hay nha nhit
do ni ring, tng hp nhau v mt nhit ng. Cn a phn cc polyme
-
6
khng tng hp vi nhau [4].
Mt s t hp polyme tng hp c th hin trn Bng 1.1. Trong cc
h polyme khng tng hp, khi trn vi nhau chng to thnh cc vt liu
blend c cu trc ng vi mt trong ba dng nh m t trn Hnh 1.1 di y:
(a) (c) (b)
Hnh 1.1. Cc dng phn b pha trong vt liu cao su blend khng tng hp
a: Mt pha lin tc v mt pha phn tn (thng gp)
b: Hai pha lin tc
c: Hai pha phn tn (rt t gp)
Tnh cht ca cc vt liu cao su blend c quyt nh bi s tng hp
ca cc polyme thnh phn (cao su, nha) trong blend. T nhng kt qu nghin
cu, ngi ta ch ra rng s tng hp ca cc polyme ph thuc vo cc yu t
nh: bn cht ha hc v cu trc phn t ca cc polyme; khi lng phn t v
s phn b ca khi lng phn t; t l cc cu t trong t hp; nng lng
bm dnh ngoi phn t; nhit .
Tnh cht cc t hp khng tng hp ph thuc vo cc yu t nh: s
phn b pha; kch thc ht; loi bm dnh pha.
Nhng yu t ny b chi phi bi iu kin chun b v gia cng vt liu.
Trong thc t, tng tng hp cng nh kh nng trn hp ca cc polyme
trong cc polyme blend khng tng hp, ngi ta dng cc cht lm tng kh
nng tng hp (cht tng hp) nh cc copolyme, oligome ng trng hp
hoc cc cht hot tnh b mt bn cnh vic chn ch chun b v gia cng
thch hp cho tng h blend thng qua vic kho st tnh cht lu bin ca vt
-
7
liu blend.
Bng 1.1. Mt s h polyme blend tng hp [4]
Polyme 1 Polyme 2
Phm vi
tng hp
(% polyme 2
so vi polyme 1)
Cis 1,4-polybutadien Poly(butadien-co-styren) (75/25) 20 - 80
Polyisopren Poly(butadien-co-styren) (75/25) 50
Polymetylstyren Poly-2,6 dimetyl-1,4-phenylen 0 - 100
Polyacrylic Polyetylen >50
Nitroxenluloz Polyvinylaxetat 0 - 100
Polyisopropylacrylat Polyisopropylmetacrylat 0 - 100
Polyvinylaxetat Polymetylacrylat 50
Polymetylmetacrylat (iso) Polymetylmetacrylat 0 - 100
Polymetylmetacrylat Polyvinylflorua > 65
Polyetylmetacrylat Polyvinylflorua > 49
Polyvinylaxetat Polyvinylnitrat 0 - 100
Polyvinylaxetat Poly-caprolacton > 49
Polyvinylclorua
Poly-
metylstyren/Metacrylonitril/
Etylaxetat (50/40/20)
0-100
Polyvinylclorua Poly -caprolacton > 49
Nitroxenluloz Polymetylacrylat 0 - 100
Polymetylmetacrylat Polyvinylidenflorua >65
T kinh nghim thc t c th thy rng cc polyme c bn cht ha hc
ging nhau s d phi hp vi nhau, nhng polyme khc nhau v cu to ha
hc hoc phn cc s kh trn hp vi nhau. Trong nhng trng hp ny
-
8
ngi ta phi dng cc cht tng hp to cho chng d trn hp vi nhau.
Trong vt liu polyme blend ni chung hay cao su blend ni ring, cu
trc kt tinh mt phn lm tng bn ha hc, bn hnh dng di nhit
v bn mi mn. Phn v nh hnh lm tng n nh kch thc cng nh
bn nhit di ti trng.
1.2. S tng hp ca polyme blend
1.2.1. Nhit ng hc ca qu trnh trn hp polyme blend [1, 5-15]
Khi trn cc polyme vi nhau, tnh cht nhit ng hc ca h blend quyt nh
ti hnh thi hc cng nh cc tnh cht c l khc. Khi hai polyme c gi l
tng hp hon ton v bn vng khi chng tha mn cc iu kin sau:
GM = HM - TSM < 0
khi HM < 0 (to nhit) v SM > 0
Trong : GM l bin thin nng lng t do qu trnh trn;
HM l nhit trn ln 2 polyme (thay i entalpy);
SM l thay i entropy khi trn ln cc polyme;
T l nhit trn.
v o hm bc hai ca nng lng t do trong qu trnh trn theo t l th tch
ca cc polyme thnh phn phi dng:
0,
2
2
TP
GM
Trong l t l pha trn ca blend
V mt ha hc, s tng hp cc polyme khng tng t nhau v mt cu
trc, cu to, khi lng phn t, v.v... dng nh l mt quy lut v s tng
hp cc polyme to thnh mt hn hp ng th ch l mt ngoi l. S ngoi l
ny ch xy ra vi cc polyme phn cc, khi polyme ny c th tng hp vi
polyme kia. Nhit entalpy t do ca blend ph thuc vo nhit , p sut v t
l phi trn. Khi hai polyme tng hp hon ton th khi trn hp ch to ra mt
-
9
pha bn vng. Mt cch n gin nh gi tng hp ca polyme blend l
t h s ha tan ca chng. Polyme c h s ha tan cng ging nhau th kh
nng tng hp ca chng cng tt.
S tng hp cc polyme cng ph thuc mnh vo nhit . Mi mt cp
polyme c c trng bi mt thng s tng tc. Kh nng ha tan ca cc
polyme rt hn ch, ph thuc nhiu vo cc yu t nh cu trc, khi lng
phn t, phn cc, nhit ha tan, v.v... cc polyme khng trn ln vi nhau
tr thnh trn ln khi un nng, ngc li cng c cc polyme trn ln b tch
pha khi un nng. Nhit xy ra qu trnh tch pha ca hn hp l mt
hm ca thnh phn vi nhit tch pha thp nht, gi l nhit tch pha ti
hn di. Nm pha trn ng ny hai pha khng trn ln vo nhau c v
pha di ng ny hai pha trn ln tt vi nhau to thnh mt pha. Ngi ta
xc nh c hn hp polyme c hiu ng trn ln m (ta nhit) c gi tr
nhit tch pha ti hn di, vi hiu ng trn ln dng c gi tr nhit
tch pha ti hn trn. Bnh thng, hai polyme khng trn ln vi nhau nhng
khi tng nhit n trn nhit tch pha ti hn trn th chng trn ln tt vi
nhau. Thc t c cc polyme c c gi tr nhit tch pha ti hn di v trn,
cc gi tr ny ph thuc vo t l cc polyme thnh phn.
1.2.2. Xc nh kh nng tng hp ca polyme blend
C nhiu phng php c th xc nh kh nng tng hp ca polyme
blend ni chung v cao su blend ni ring. Di y l mt s phng php
thng dng v kh n gin nh gi kh nng tng hp ca vt liu ny.
1.2.2.1. Ha tan vt liu trong dung mi
Vt liu blend c ha tan trong cc dung mi thng dng. Nu trong
dung dch to thnh xy ra s phn pha, tc l cc cu t trong vt liu khng
tng hp c vi nhau. Nguyn nhn l do s phn tn pha b nh hng bi
nng polyme v bi nhit . Php kim tra ny mang tnh cht nh tnh v
ch cho cc kt qu tng i.
-
10
1.2.2.2. To mng polyme blend
To mng polyme blend t dung dch long ca polyme blend. Nu mng
to thnh trong sut l vt liu blend tng hp. Tri li, nu mng m c v
rn l vt liu blend khng tng hp. Php kim tra ny cng ch mang tnh
nh tnh.
1.2.2.3. Quan st b mt vt liu
Mu vt liu polyme blend nng chy c p thnh cc tm phng. Quan
st b mt mu nu thy trong sut v ng th, ngha l vt liu blend c kh
nng tng hp; tri li khi thy b mt m c, ngha l vt liu khng tng
hp. Tuy nhin, cng nh hai phng php trn, phng php kim tra ny cng
ch mang tnh nh tnh.
1.2.3.4. nh gi qua nhit thu tinh ha ca vt liu
Nu polyme blend th hin 2 nhit thu tinh ha c trng tng ng
vi cc polyme ban u, tc l khng tng hp. Nu polyme blend cho duy
nht mt nhit thu tinh ha th h l tng hp. Trng hp c hai nhit
thu tinh ha gn nhau, nm trong khong nhit thu tinh ha ca tng cu t
ring bit th h l tng hp mt phn. Khi hai nhit ny cng gn nhau,
mc tng hp cng cao.
Qua cc kinh nghim thc t, c th nh gi mc tng hp ca vt
liu blend thng qua nhit chuyn trng thi hoc nhit phn hu ca blend
cng tng t nh nh gi qua nhit thy tinh ha trn.
1.2.2.5. Phng phap c nhit ng
y l phng php chnh xc nht v c s dng kha rng rai . Khi co
cc ng cong tn hao c hc ca dao ng xon theo nhit ca cc cu t
ban u v ca polyme blend , ngi ta so sanh cc kt qu thu c . Nu mt
polyme blend tng hp s cho gi tr cc i trn ng cong t n hao dao ng
trong khong cc ai ca cc polyme ban u , trong khi polyme blend khng
tng hp cho 2 gi tr cc i nhit tng ng vi cc polyme thanh phn .
-
11
Mt khac phng phap c nhit ng cung co th cho cc th ng tin theo moun
trt hay moun ko t. Nu ng cong moun nhit th hin nhiu vung
chuyn tc l polyme blend khng tng hp.
1.2.2.6. Phng phap s dung knh hin vi
C th s dng cc loi knh hin vi khc nhau. Knh hin vi quang hc c
th pht hin tnh khng ng th mc 0,210m. Knh hin vi in t c th
pht hin s khng ng th vi phm vi t vi, ti 0,01 m. Bng knh hin vi
in t, trong nhiu trng hp ngi ta c th thy r hiu qu ca cc bin php
lm tng tng hp trong cc blend khng tng hp. Tuy nhin, cn hiu rng
s khng ng th c th hin trn hinh anh cua knh hin vi ch c tnh cht
tng i.
1.2.2.7. Phng php tn x tia X gc hp
Vi phng php ny c th thu c nhng thng tin v mc tng
hp ca cc polyme mc t vi (khong 10-3
10-1
m). Trong iu kin
hin ti Vit Nam, cha thy tc gi no s dng phng php nghin cu ny.
1.2.3. Nhng bin php tng cng tnh tng hp ca polyme blend [1, 4,
16-19]
1.2.3.1. S dng cc cht tng hp
a) Cht tng hp v vai tr ca cht tng hp trong polyme blend
Cc cht tng hp c s dng trong polyme blend vi mc ch lm
tng s tng hp ca cc polyme blend khng tng hp hoc ch tng hp
mt phn, gip cho s phn tn cc pha polyme ha trn vo nhau tt hn. Ngoi
ra n cng tng cng s bm dnh b mt hai pha polyme. Cc cht tng hp
cho cc polyme thng l cc hp cht thp phn t hoc cc hp cht cao phn
t c kh nng hot ng b mt. Mch phn t ca cht tng hp c cu trc
khi hoc ghp, trong mt khi c kh nng trn hp vi polyme th nht,
cn khi th hai c kh nng trn hp tt vi polyme th hai.
Cht tng hp c th c ch to trc v c b xung vo hn hp
-
12
polyme khi qu trnh blend ang xy ra. Ngoi ra chng cng c th c to thnh
ti ch trong qu trnh trn hp (qu trnh in situ). c th tin hnh tng hp
ti ch, th cc cu t ca hn hp phi c kh nng phn ng vi nhau. Cht tng
hp cn c kh nng lm gim ng sut b mt gia hai pha polyme, ngn nga
s kt t ca tng polyme thnh phn trong qu trnh gia cng. V vy cht
tng hp c tc dng lm cho polyme ny d phn tn vo trong polyme kia
nh cc tng tc c bit. Nh vy s tng hp ca cc polyme ph thuc vo
cc yu t sau:
+ Bn cht ha hc v cu trc phn t ca cc polyme;
+ Khi lng phn t v a phn tn;
+ T l cc cu t trong blend v kh nng kt dnh ngoi;
+ Nhit , loi cht tng hp v khi lng phn t ca cht tng hp.
b) S dng cc cht tng hp l cc copolyme nhnh hoc khi
lm cht tng hp, cc copolyme nhnh hoc khi phi c mt nhnh
hoc mt khi c kh nng tng hp tt vi mt polyme, cn nhnh hoc khi
kia phi c kh nng tng hp tt vi polyme cn li trong h. Cc copolyme
y thng c hai phn, mi phn bao gm monome ca mi polyme thnh
phn. Nh vy, khi c cng monome vi polyme thnh phn no s c cng
bn cht v cu to ha hc tng t nh polyme , do vy chng c kh nng
trn hp, lin kt cht ch vi nhau. Kt qu l hai polyme thnh phn ca h s
c lin kt vi nhau, trong copolyme ng vai tr nh mt cht kt dnh.
y cng l nguyn nhn dn ti vic gim ng sut b mt phn chia pha tng
ng sut trt ca h. Lc ny s tn ti mt lng ti u (nng ti hn) cht
tng hp bo ha vi b mt phn chia pha. Nu lng cht tng hp
a vo ln hn gi tr ny th ln ca pha phn tn cng hu nh khng thay
i. Hn na, nu lng cht tng hp a vo qu ln s to thnh pha mi
trong h, dn n tnh cht ca h polyme blend ba thnh phn (tnh nng c l,
k thut) cng c th thay i hon ton.
-
13
Vic s dng cc cht tng hp trn c s cc copolyme nhnh hoc khi
l mt hng c nghin cu nhiu v c hiu qu cao. Mt khc, nhng
tin b trong k thut ng trng hp trong vi thp k gn y cho php cc
nh khoa hc c th i su nghin cu mi tng quan gia cu trc, thnh phn,
khi lng phn t ca cc cht tng hp vi tnh cht ca cc polyme blend.
c) S dng cht tng hp l cc polyme c kh nng phn ng vi polyme
thnh phn ca h.
a mt polyme C c kh nng phn ng vo polyme blend A/B, trong
polyme ny phi c kh nng tng hp vi mt trong hai polyme thnh phn
ca h, cn polyme khng tng hp vi polyme C th phi cha nhm chc c
kh nng phn ng vi polyme C. Nu c hai polyme A v B u khng cha
nhm chc c kh nng phn ng vi polyme C th c th a thm vo mt
polyme D na, vi iu kin polyme C v D c kh nng phn ng c vi
nhau v mi polyme ny c kh nng tng hp vi mt polyme chnh ca h
(polyme A hoc B). Ty thuc vo v tr nhm chc (nhm cui mch hay trong
mch) ca polyme C v A hoc B, m trong qu trnh blend ha bng phng
php nng chy, cc copolyme nhnh hay khi s c to thnh ti b mt phn
chia pha ca polyme A v B. Cc copolyme to thnh ng vai tr lm cht
tng hp, tng kh nng kt dnh gia cc pha v nng cao tnh cht c l ca
blend. t c hiu qu tt, mt yu cu bt buc ca cc copolyme c kh
nng phn ng l cc nhm chc ca chng phi c hot tnh tham gia cc
phn ng ha hc trong iu kin ch to blend. Mt khc, cc lin kt to thnh
phi bn nhit nhit gia cng.
d) Cht tng hp l cc tc nhn c hai nhm chc
Nh c hai nhm chc nn cc hp cht ny c th tng tc vi cc
nhm chc trn mch phn t ca hai polyme thnh phn to thnh copolyme
khi. Ty thuc vo nhm chc trn mch ca cc polyme thnh phn m hai
nhm chc ca cc tc nhn a vo c th ging nhau hay khc nhau.
-
14
1.2.3.2. S dng cc peroxit
Di tc dng ca nhit, peroxit phn hy to thnh gc t do. Cc gc t
do ny ly proton v chuyn gc sang mch polyme. Tip cc gc t do ca
hai polyme thnh phn kt hp vi nhau to thnh copolyme nhnh. y l
iu kin kh n gin v mt cng ngh, song do c nhiu phn ng cnh tranh
khc (t mch, khu mch, phn hy, v.v...) xy ra trng thi nng chy, nn
cho n nay ngi ta mi ch ch yu tp trung nghin cu nh hng ca qu
trnh ti kh nng lu bin, cu trc hnh thi hc v tnh cht c l ca blend m
hu nh cha c nghin cu v ng hc cc phn ng v cu trc ca cc
copolyme to thnh.
1.2.3.3. S dng cc tc nhn gm peroxit v hp cht a chc
y l phng php kt hp ca hai phng php nu trn. Vai tr ca
peroxit l hot ha phn ng ca mt polyme vi t nht mt nhm chc ca hp
cht a chc. Tip n l phn ng gia nhm chc cn li vi polyme th hai
to thnh copolyme ghp.
1.2.3.4. Ch to cc blend trn c s cc polyme c kh nng tham gia phn ng
trao i
Khi hai hay nhiu polyme trng ngng c trn hp vi nhau trng
thi nng chy, nhiu phn ng trao i c th xy ra. Mc ca cc phn ng
ph thuc vo chng loi v hm lng cc nhm chc, vo nhit , m,
thi gian v xc tc phn ng ca qu trnh trn hp. Cc phn ng trao i dn
ti vic to thnh cc copolyme l cht tng hp ca cc polyme trong blend.
1.2.3.5. S dng cc cht hot ng b mt
Cc cht hot tnh b mt s tp trung trn b mt phn pha c vai tr nh
chic cu ni gia hai pha, lm gim sc cng b mt phn pha v to iu kin
cho cc pha phn tn tt vo nhau trong qu trnh ch to blend. Tuy nhin cn
lu cht hot ng b mt thng c khi lng phn t thp, do vy hm
lng s dng ti u thng khng cao. Qua cc kt qu nghin cu ngi ta
-
15
thy rng, khi s dng cc cht hot ng b mt c khi lng phn t thp
(di n v nghn), hm lng ti u ch vo khong 1% so vi cu t c hm
lng thp.
1.2.3.6. S dng cc cht n hot tnh
Mt s cht n hot tnh c tc dng nng cao kh nng tng hp ca
cc polyme. Trong nhng trng hp ny, cht n c phn b mt cch chn
lc ti b mt phn cch pha gia hai pha polyme v c tc dng nh cc cht
tng hp trn. i vi cc h ny, mc tng kh nng tng hp ca cc
cu t ph thuc vo tng tc gia cht n vi cc polyme thnh phn. Nu
tng tc cng mnh, mc tng tng hp cng cao.
1.2.3.7. S dng phng php c nhit
Khi gia cng trong iu kin ng sut v nhit cao c th xy ra qu
trnh phn hy ca polyme, trong c phn ng t mch to thnh cc gc t
do. Cc gc t do ny cng c th c to thnh di tc dng ca nhit hoc
ca ng thi hai yu t c v nhit. Phn ng to thnh gc t do c th xy ra
c trong iu kin c v khng c mt oxy. Sau gc t do ca cc phn t
khc nhau kt hp li vi nhau hoc tc dng vi ni i c trong cc phn t
polyme trong h. Khi gc t do ca hai mch polyme khc loi kt hp vi nhau
s to thnh copolyme khi hay ghp ti b mt phn cch pha. Chnh cc lin
kt ny c tc dng nng cao kh nng tng hp ca hai polyme thnh phn.
Nh vy, i vi mt s h blend thch hp, th y l phng php n gin,
khng cn phi b sung thm bt k tc nhn lm tng hp no khc. V cao su
c khuynh hng d b phn hy c, nhit, nn phng php ny thng c
p dng trong nghin cu cc h blend trn c s CSTN, NBR hay SBR, v.v
1.2.3.8. S dng phng php lu ha ng
y l phng php thng c s dng tng kh nng tng hp
ca cc polyme trong blend t cao su vi nha nhit do. Khi lng cao su ln,
ng thi nht ca hai polyme tng ng nhau nhit gia cng, nu
-
16
khng c khu mch, th blend to thnh c cu trc gm pha nha phn tn
trong pha lin tc ca cao su. Trong iu kin c tc nhn khu mch, nht
ca pha cao su tng ln, v n mt mc no s xy ra s chuyn pha. Kt
qu l pha nha nhit do ti hp li, to thnh pha lin tc c cu trc mng v
bao quanh cc vng thuc pha phn tn ca cao su. Trong trng hp ny, pha
nha nhit do ng vai tr nh lp cht kt dnh cc vng cao su khu mch
vi nhau. H vt liu c lu ha ng to thnh c tnh cht gia nha nhit
do v cao su. Cc blend ny c xp vo loi blend cao su nhit do
(thermoplastic elastome), do n va c tnh n hi ca cao su lu ha bng
phng php thng thng (lu ha tnh) li va c kh nng gia cng bng cc
phng php nh i vi nha nhit do.
Phng php tng kh nng tng hp ny c nhiu tc gi quan
tm nghin cu v c ng dng rng ri ch to cc polyme blend nh:
PP/EPDM, PP/NBR, PP/CSTN, PVC/NBR, v.v
1.3. Cc phng php ch to polyme blend [2, 5, 7, 8, 10, 20 ]
ch to vt liu polyme blend ni chung, hay cao su blend ni ring,
ngi ta c th tin hnh trn trc tip cc polyme ngay trong qu trnh tng hp
hoc cn ang dng huyn ph hay nh tng. i vi cc polyme thng
thng ngi ta thng phi trn trong cc my trn kn (internal mixer), my
n (extruder) mt trc hoc hai trc v c th dng c my cn c gia nhit
hoc khng gia nhit (khi phi trn cc cao su c nhit chy mm khng cao),
v.v[134].
Trong tt c cc trng hp, thi gian trn, nhit v tc trn c nh
hng quyt nh ti cu trc cng nh tnh cht ca vt liu. V th i vi mi h
c th, cn c vo tnh cht ca cc polyme (cao su hay nha) ban u cng nh c
tnh lu bin ca t hp chn ch chun b (to blend) v gia cng thch hp.
Qu trnh ch to vt liu polyme blend c th c tin hnh bng cc phng
php nh: ch to polyme blend t dung dch, t hn hp latex polyme, phng
-
17
php nng chy.
iu quan trng u tin trong cng ngh ch to vt liu t hp l chn
ra nhng polyme phi hp c vi nhau v a li hiu qu cao. Nhng cn c
la chn:
- Yu cu k thut ca vt liu cn c;
- Bn cht v cu to ha hc ca polyme ban u;
- Gi thnh.
Cn lu rng cc polyme c bn cht ha hc ging nhau s d phi hp
vi nhau cn nhng polyme khc nhau v cu to ha hc cng nh phn cc
s kh trn hp vi nhau. Trong trng hp ny chng ta phi dng cc cht lm
tng hp. Mt khc, trong vt liu t hp, cu t kt tinh mt phn lm tng
bn ha cht, bn hnh dng di nhit v bn mi mn. Phn v nh
hnh lm tng n nh kch thc cng nh bn nhit vi ti trng.
1.3.1. Ch to polyme blend t dung dch polyme
Theo phng php ny th cc polyme thnh phn phi ha tan tt trong
cng mt dung mi hoc tan tt trong cc dung mi c kh nng trn ln vo
nhau. cc polyme trong dung dch phn tn tt vo nhau cn phi khuy
chng tc cao v km theo qu trnh gia nhit trong thi gian kh di. Sau
khi thu c mng polyme blend, cn phi ui ht dung mi bng phng php
sy p sut thp v nhit thp trnh rn nt b mt mng v trnh hin
tng mng b phn hu nhit hay phn hy oxy ha nhit.
1.3.2. Ch to polyme blend t hn hp cc latex polyme
So vi phng php ch to polyme blend t dung dch th phng php
ny c u im hn v a s cc sn phm polyme trng hp bng phng php
nh tng u tn ti di cc dng latex vi mi trng phn tn l nc. Qu
trnh trn cc latex d dng v polyme blend thu c c ht phn b ng u
vo nhau. Phng php ny c nhc im l kh tch ht cc cht nh ha, cc
ph gia cng nh nc ra khi polyme blend, chnh v vy cc tnh cht c l
-
18
ha, nhit, in ca polyme blend thng gim i.
1.3.3. Ch to polyme blend trng thi nng chy
Phng php ch to polyme blend trng thi nng chy l phng php
kt hp ng thi cc yu t c nhit, c ha v tc ng cng bc ln cc
polyme thnh phn, ph gia,...trn cc my gia cng nha nhit do trn hp
chng vi nhau (nh my trn kn, my cn, p n, c phun, v.v). y l
phng php c ng dng kh rng ri trong thi gian gn y.
i vi h blend cao su - nha nhit do, ty theo t l gia nha v cao
su c th phn chia thnh nhm vt liu cng hay nhm vt liu mm. Cc bc
tin hnh gia cng ch to vt liu cng hay mm c th thay i ph hp theo
ch gia cng trn my trn kn, my cn hay my n, v.v
Khi thc hin ch to vt liu polyme blend trn my trn kn, th my
thng c gn vi h thng thit b cho php ci t cc thng s u vo
(nh nhit , tc quay, thi gian trn v ghi nhn cc thng s u ra nh
momen xon, nhit ca qu trnh, v.v) theo thi gian trn. Qua cc thng
tin thu c c th nh gi gin tip trng thi vi cu trc ca h polyme, s
thay i v cu trc phn t ca cc polyme tham gia trn hp (v d nh phn
ng ct mch hoc phn hy nhit, v.v) c th nh gi qua s thay i gi tr
m men xon.
Khi thc hin ch to vt liu polyme blend hoc cao su blend trn my
n trc vt, qu trnh ct x s xy ra mnh lit hn, thi gian lu sn phm
ngn hn nn ty thuc vo thnh phn cao su, nha ban u m c th chn quy
trnh gia cng ph hp m bo c ng nht cao v trnh c nguy c
phi liu b phn hy.
1.4. Tnh hnh nghin cu v ng dng ca vt liu cao su blend
1.4.1. Gii thiu chung
Polyme blend l mt loi vt liu mi xut hin t th k 19, nhng thc
s pht trin t cui nhng nm 80 ca Th k XX v hin nay chng l vt liu
-
19
c tc pht trin nhanh. Theo s liu cng b gn y c th thy polyme
blend c mc tng trng mi nm trn 10% (trong khi hin nay tc tng
trng hng nm ca vt liu polyme thng thng ch t 5 6%). Trong s ,
h blend ca cc elastome nhit do (TPE) ch to bng cch trn hp cao su vi
cc loi nha ny c tc pht trin nhanh nht [2, 21- 23].
u th ca loi vt liu blend l:
- Lp c khong trng v tnh cht cng ngh cng nh kinh t gia cc
loi cao su hoc nha thnh phn, theo ngi ta c th ti u ha v mt gi
thnh v tnh cht ca vt liu s dng.
- To kh nng phi hp tnh cht m mt loi vt liu kh hoc khng th
t c. Do vy p ng c nhng yu cu k thut cao ca hu ht cc lnh
vc kinh t - k thut.
- Qu trnh nghin cu, ch to mt sn phm mi trn c s vt liu
polyme blend ni chung v cao su blend ni ring nhanh hn nhiu so vi sn
phm t vt liu mi khc v n c th c ch to trn c s vt liu v cng
ngh sn c.
S pht trin v ng dng ca vt liu polyme blend ni chung, cao su
blend ni ring, l mt trong nhng thnh tu quan trng ca Th k XX. Do c
u th nhiu mt m polyme blend ni chung, cao su blend ni ring, c
sn xut v ng dng hu khp cc lnh vc ca nn kinh t, t cc sn phm
thng dng cho ti cc sn phm k thut cao v c ng dng trong ngnh
in, ch to my, giao thng vn ti, xy dng, khai thc du kh, lnh vc an
ninh - quc phng, ngnh k thut cng ngh cao, v.vv cc sn phm polyme
blend v ang pht trin mnh m c v s lng cng nh chng loi [139].
ci thin tnh nng vt liu nhm p ng c nhng yu cu k thut
ngy cng cao, trong nhng nm qua cc nh khoa hc, cc nh sn xut
khng ngng nghin cu a ra nhng vt liu mi. Nhiu vt liu blend trn
c s CSTN cng nh cao su tng hp c nghin cu ch to, trong c
-
20
nhiu loi cao su blend tr thnh thng phm trn th trng quc t nh:
Geolast (blend ca cao su NBR vi cao su EPDM) c kh nng bn nhit, bn
du do hng Monsanto Polym. Prod. sn xut; JSR NV (blend ca NBR vi nha
PVC) c kh nng bn du, ha cht v nhit thp do hng Japan Synth.
Rubb. sn xut hoc Royalene (blend ca cao su EPDM vi nha PP) c kh
nng bn va p, bn thi tit v c s dng trong k ngh t do hng
Uniroyal Chem. sn xut, v.v...[2].
Vit Nam vic nghin cu ch to v ng dng vt liu polyme blend
ni chung, v cao su blend ni ring, mi ch c quan tm t u nhng nm
90 ca th k trc v dn pht trin t gn chc nm tr li y. Mc tiu u
tin nhm ti ca cc tc gi l thng qua ch to cc vt liu cao su blend trn
c s CSTN nhm ci thin cc tnh nng c l, k thut m rng phm vi
ng dng cho CSTN, ngun nguyn liu sn c Vit Nam. T nghin cu
cng ngh ch to ra cc sn phm cao su k thut vi gi thnh hp l, phc v
pht trin kinh t - x hi, thay th nhp ngoi v dn tin ti xut khu [24-26].
Vi xu hng trn, cc tc gi Trung tm nghin cu vt liu Polyme
(i hc Bch khoa H Ni) nghin cu ch to cao su blend ca CSTN vi
cao su cloropren (CR) v ng dng lm cc khe co dn, gi cu phc v xy
dng cc cng trnh giao thng ng b [138]. Cc tc gi ca Vin Ha hc
Vt liu (Vin KHKT & CNQS) nghin cu ch to v ng dng vt liu trn
lm cc loi giong, pht chu du v ng cha chy, hay blend ca ENR vi CR
ch to mt s dng c cu h ha hon nh cao tng [26]. Cc tc gi thuc
Vin K thut nhit i v bo v mi trng thnh ph H Ch Minh nghin
cu, ch to thnh cng vt liu cao su blend chng chy v cc kt cu cu h
ha hon khn cp cho cc to nh cao tng trn c s PVC-NBR, h blend
chng chy trn c s PVC-ENR v h CR-ENR [27].
i su nghin cu ch to v ng dng mt cch c h thng cc loi cao
su blend l nhm tc gi thuc Vin Ha hc phi hp vi mt s n v nghin
-
21
cu, cc trng i hc v n v sn xut khc. Cc tc gi ny ch to v
ng dng c hiu qu cc loi cao su blend trn c s CSTN vi polyetylen t
trng thp (CSTN/LDPE). Loi vt liu ny c kh nng bn mi trng hn hn
so vi CSTN, gia cng n gin vi nng sut cao v c ng dng ch to
cc loi m chng va p tu bin cng nh cc loi giy nh cht lng cao
phc v xut khu [28, 29, 137]. Cao su blend CSTN vi cao su nitril butadien
(NBR) c kh nng bn du m, c tnh cht c l cao, gi thnh h nn c
ng dng ch to cc sn phm cao su k thut v dn dng c yu cu bn
du m (cc m chng va tu thuyn cho cc cng du kh, lm giy, ng bn
du m, v.v). Mt s loi cao su blend khc cng ang c nghin cu trong
nc nh: cao su blend t CSTN vi cao su styren butadien (SBR) ph hp
ch to ng mm cao su chu p lc cho tu no vt sng, bin; t CSTN vi cao
su cloropren (CR) hoc vi cao su etylen propylen dien ng trng hp
(EPDM) bn mi trng, thi tit v c th c dng ch to cc sn phm
cao su cn cc tnh nng tng ng (vi a k thut khng thm nc, tm lp
cao su, v.v). Ngoi ra, vt liu cao su blend c ch to cho cc lnh vc
cng ngh cao i t cao su tng hp (nh NBR/PVC, NBR/CR) c kh nng bn
du m, bn nhit v thi tit nn rt ph hp lm cc loi giong m cho
my bin th [30-45].
Kt qu nghin cu ch to v ng dng vt liu cao su blend ca cc tc
gi trong nc c ng ti vi hng chc cng trnh trn cc tp ch khoa
hc chuyn ngnh trong nc v quc t, m tp trung nht l cc tp ch
Khoa hc & Cng ngh v Tp ch Ha hc. Nhng kt qu nghin cu ch to
v ng dng vt liu cao su blend trong nhng nm qua mi ch l bc u
nhng khng nh kh nng t ch to cc sn phm cao su k thut phc v
pht trin kinh t - x hi. Nhiu cng trnh nghin cu theo hng ny mang
li hiu qu kinh t - x hi cao v c x hi tha nhn thng qua cc gii
thng cao v Khoa hc v Cng ngh [46].
-
22
1.4.2. Mt s cao su tng hp bn du m, nhit v thi tit [47-58]
1.4.2.1. Cao su cloropren
Cao su cloropren (CR) l mt trong nhng vt liu quan trng trong nn
kinh t vi mc tiu th hng nm trn ton th gii gn 300 nghn tn. Loi
cao su ny c hng Dupont De Nemeurs gii thiu vo nm 1932 v pht
trin vi tn thng mi l Neopren GN (1939). Cao su CR thu c bng cch
trng hp cloropren hoc ng trng hp cloropren vi mt lng nh
hydrocacbon dng vinyl hoc dien trong nh tng nc. Phn t polycloropren
cha khong 85% nhnh trans-1,4 v 10% cis-1,4.
CR c cu trc phn t nh sau:
CH2CH2n
C
Cl
CH
Do s c mt ca nguyn t Cl trong phn t nn phn t cao su c tnh
phn cc mnh v lm cho cao su c nhiu tnh cht c bit nh: bn vi oxy v
ozon, chng chy, t thm kh, t b mi mn, bn vi du m, c kt dnh cao
vi nhiu vt liu v bn di tc ng ca nhiu loi ha cht. Cao su cloropren
c th c lu ha bng mt s oxit kim loi (PbO hay ZnO) hoc bng lu
hunh vi xc tin hu c, tuy nhin tc lu ha ca cao su cloropren chm
gp i so vi CSTN. Cao su cloropren cn c th c lu ha bng amin bc
2, phenol lng chc. Khc vi cc loi cao su c mch phn t khng no khc,
ch di tc dng ca nhit cao su cloropren cng c th t to thnh cu trc
mng li khng gian gia cc phn t polyme m khng cn c lu hunh.
Cc sn phm lu ha ca cao su cloropren c bn cao, do v n hi
tt, nn ngoi ng dng trong lnh vc cht do, chng c s dng sn xut
thng lu tr v vn chuyn cc sn phm du m, lm dy cp, vi tng hp v
cc loi vt liu khc. Cao su cloropren c tnh cht c bit l cht t kt tinh,
do mt s loi cao su cloropren c th c dng lm keo dn. Tuy nhin, do
-
23
tnh n hi cao nn loi cao su ny kh p hnh, ngoi ra kh nng bm dnh
kim loi cng gy kh khn trong vic hn luyn. Cao su cloropren c cng
lc ko t v dn di km hn so vi CSTN. Khi 1000C cng lc ca
cao su cloropren ch cn li l 30 40% cng lc ca n nhit thng.
1.4.2.2. Cao su polyetylen clo ha
Cao su polyetylen clo ha (CPE) c sn xut bng cch clo ha
polyetylen t trng cao (HDPE) trong dung dch. Cc polyme c phn bit bi
hm lng clo, trng lng phn t v s kt tinh, trong hm lng clo cao
nht c th ln ti 70%, nhng thng vo khong t 25 n 42%.
CPE c cu trc phn t nh sau:
CH2CH2 CH CH2x y
Cl
CPE c kh nng khng tuyt vi vi ozon v bn thi tit, khng tt vi
du v ngn la, chu mi mn v un nt, khng tt vi kim, ru v axit. Tuy
nhin CPE khng chu trung bnh vi du m v cc dung mi thm oxy ha do
tnh khng no ca n.
CPE thng c lu ha bng peroxit. Mt s cht ha do, ph gia
thm vo c th nh hng n t l khu mch v mc lu ha. CPE c th
trn ln vi cc polyme khc nhau do c cc thuc tnh ca c cht do v cao
su. CPE linh hot -30oC, rn nhit di -70
oC v b phn hy nhit
trn 160oC. Cao su CPE c th c s dng c lp hoc pha trn vi cc
polyme nh polyvinylclorua (PVC), polyetylen (PE), polypropylen (PP),
polystyren (PS), polyacrylonitril-butadien-styrol (ABS) hay polyuretan (PUR),
v.v... Cao su CPE c tnh cht n hi ca cao su v kh nng chu du, chu
nhit, chu lnh v ngn la, v.v...
Hin nay, khong 70% lng CPE c s dng trong ngnh in (dng
lm dy v cp in). Cc ng dng cn li khong 15%, bao gm ch to chi
-
24
tit v ph tng t, ch to ng thy lc, tm lt, ming m, v.v
1.4.2.3. Cao su closulfon polyetylen hay cao su Hypalon
Cao su closulfon polyetylen (CSM) l mt cao su tng hp da trn c s
polyetylen. Hypalon l tn thng mi ca cc sn phm CSM, c pht trin
vo nm 1951 v tr thnh tn gi chung cho closulfon polyetylen, trong
Hypalon l sn phm ca hng DuPont. CSM cng c sn xut bi nhng
nh sn xut khc vi cc tn thng mi khc nhau.
CSM c cu trc phn t nh sau :
CH2CH2
SO2Clx y
Cl
H
CCH2 CHCH2CH2 CH2
n
Trong x = 12, y t 15 n 20 ty theo khi lng phn t
Hm lng clo trong Hypalon t 29 n 48%, bnh qun c mt nguyn t
clo c 7 nguyn t cacbon. Hm lng lu hunh rt nh (1 1,5%). Nhm
SO2Cl l v tr hot ng cho qu trnh lu ha. Cc oxit kim loi nh MgO, PbO
thng c s dng vi cc cht xc tc cho lu hunh nh tetrasulfua
dipentametylentiuram. Cht ny c tc ng lu ha v tr Cl ni vo mch
phn t to cc ni disulfua lin phn t.
C th lu ha CSM vi h thng lu ha bng peroxit hu c. Cc sn
phm lm t cao su Hypalon c tnh nng khng rt tt i vi oxy, ozon, cc
axit, kim m c v mt s axit c tnh oxi ha mnh. Ngoi ra v c mt ca
rt nhiu nguyn t clo dc theo mch phn t, nn Hypalon c kh nng chng
chy v khng du tt. Kh nng khng dung mi thm ca CSM nm gia CR
v NBR.
Tnh nng c l ca sn phm CSM rt tt, theo lc ko t t n
300kg/cm2 v c th chu lin tc nhit 120
oC. Mc chu nhit cao nht ca
-
25
CSM ln ti 303oC. Tuy nhin, cao su ny c bin dng nn ln v bn cht
ca n l gc nha do. Cao su Hypalon c kh nng khng nh sng, khng tia
t ngoi rt tt, khng b bin mu cc sn phm c mu nht. Cao su sng c
th tn tr lu, tnh nng t b bin i. Hypalon cha lu ha c trng thi
ging nh nha do, kh cng, nhm nhit bnh thng v bin mm
nhanh khi nhit tng. Hypalon cng i hi cht n gia tng lc ko t
v nht l vi nhng loi c hm lng clo thp.
1.4.2.4. Cao su nitril/nitril butadien
Cao su nitril/nitril butadien (NBR hoc Buna-N) c gii thiu ln u
tin ti c vo 1934. Cc tn thng mi ca loi cao su ny bao gm
Perbunan, Baypren, Chemeprene, Chemigum, v.v Cao su nitril c sn xut
Lin X trc y c k hiu l CKH nh: CKH18, CKH18M, v.vCc
loi cao su nitril do M sn xut l Butapren, Paracril, v.v...cn Anh l Breon,
Butacon, v.vCao su nitril l sn phm trng hp ca butadien-1,3 v
acrylonitril vi s c mt ca h xc tc oxy ha kh l kali persunfat v
trietanolamin.
NBR c cu trc phn t nh sau:
CH2 CH CH CH2 CH2
Cn
CH
Nm
NBR c cu trc v nh hnh, v th n khng kt tinh trong qu trnh
bin dng. Sn phm NBR c th lm vic trong iu kin nhit ti 1200C
trong khng kh v ti 150oC trong cc loi du m khc nhau. Tnh cht c l,
tnh cht cng ngh ca NBR ph thuc vo hm lng nhm acrylonitril trong
phn t. Do phn t NBR phn cc nn rt t b nh hng (trng n) bi cc
dung mi khng phn cc hoc phn cc yu nh ete du ha, xng,
xiclohexan, CCl4, v.v...NBR v cc sn phm lu ha ca n c bn rt cao
i vi cc parafin, m v cc hydrocacbon no. Trong thc t, ngi ta c th
-
26
sn xut NBR c hm lng acrylonitril t 18 n 50%. Khi hm lng
acrylonitril tng th tnh khng du, tnh khng xng, cng, lc ko t,
mi mn ca NBR cng tng ln, nhng chu lnh v tng hp vi cht
lm mm li gim xung.
Do NBR l loi cao su c cu trc v nh hnh nn cng lc ca cao su
khi khng c cht n tng cng thng thp (khong 30kg/cm2). Nu c trn
than en (mui than) tng cng th cng lc c th t n 320kg/cm2. NBR
kt hp vi polyvinylclorua (PVC) s khng c thi tit v ozon rt tt, gim
kh nng bt chy, ng thi bng b mt v tnh cht mu li tt hn.
NBR c lin kt khng no trong mch phn t nn n c kh nng lu
ha bng lu hunh phi hp vi cc loi xc tin lu ha thng dng. NBR cn
c kh nng lu ha bng cht xc tin lu ha nhm tiuram hoc nha phenol
formaldehyt. NBR lu ha bng tiuram hoc nha phenol formaldehyt c tnh
cht c l cao, kh nng chu nhit tt. Tnh nng ko, nn ca cao su ny tng
t cao su styren butadien (SBR). NBR c s phn cc ln nn loi cao su ny c
kh nng trn hp vi hu ht cc polyme phn cc v vi nhiu loi nha tng
hp phn cc. T hp ca NBR vi nha phenol formaldehyt c rt nhiu tnh
cht qu gi nh bn du m, nh sng. Nh nhng tnh nng c bit, nn
NBR thng c s dng lm cc sn phm chu du nhit cao trong
t, my bay, tu bin, my mc, xe qun s v cc sn phm chu du trong
cng nghip.
1.4.2.5. Cao su nitril butadien hydro ha
Cao su nitril butadien hydro ha (HNBR) l mt polyme tng hp thu
c bng cch hydro ha mt phn hoc ton b mch hydrocacbon ca cao su
nitril butadien. Vi hm lng hydro cao, loi cao su ny cn c gi l nitril
cao bo ha (HSN). HNBR xut hin trn th gii vo cui nhng nm 70 v
u nhng nm 80 ca th k trc. Nm 1984 Tng cng ty Zeon l doanh
nghip u tin thng mi ha HNBR. Hin nay, trn th trng c mt s sn
-
27
phm thng mi c tn nh Therban, Tornac, Zetpol. Cc loi sn phm
ca HNBR trn th trng thng c cc mc hydro ha khc nhau vi s
lng nhng lin kt i cn li t 0,8% n 6%. Qu trnh hydro ha c th lm
gim rt nhiu lin kt i trong chui chnh ca polyme NBR, v vy HNBR c
kh nng chu nhit, ozon, khng ha cht v cc c tnh c hc cao hn NBR.
S tng hp v cu trc phn t ca HNBR c biu din trong hnh
di y:
CH2 CH2CH2 CH CH CH2 CH2
Cz
CH
Nyx-z
CH2CH2
H2CH2 CH CH CH2 CH2
Cx
CH
Ny
HNBR c kh nng chu nhit, chu du v cc ha cht. HNBR c sc
khng tuyt vi i vi cc cht lng chuyn dng thng thng dng cho t
(v d du ng c, nc lm mt, nhin liu, v.v) v cc ha cht cng
nghip. Ging nh NBR, kh nng khng xng, du v bn c l ca HNBR thay
i theo hm lng acrylonitril (ACN). HNBR c bn ko o ti 23oC ln ti
20 31 MPa. Nhit lm vic ca vt liu kh rng, t -40oC ti +165
oC.
Nh c cc tnh cht c bit nn HNBR c ng dng trong cng
nghip t, c kh ch to, ha du, cc sn phm v bc cp, ng dn, cc chi
tit trong cc h thng nhin liu, ming m, ai chuyn v giy, v.v
1.4.2.6. Cao su epiclohydrin
Cao su epiclohydrin (ECO hoc CO) c tung ra th trng cch y
khong 37 nm v gn y chng c ng dng cho cc nhu cu c bit. Cc
loi cao su epiclohydrin c trng hp trong dung dch vi xc tc. Chng bao
gm tt c cc trng hp ca cc polyete aliphatic vi khi lng phn t ln
v mt nhnh bn clometyl.
C ba loi cao su epiclohydrin khc nhau nh sau:
-
28
- Cc polyme lm t mt monome (k hiu l CO c hm lng clo
khong 38,4%) c cu trc nh sau:
OCH2x
CH
CH2Cl
- Cc polyme ng trng hp (k hiu l ECO c hm lng clo khong
25%) gm epiclohyrin v etylen oxit c cu trc nh sau:
OCH2x
CH
CH2Cl
OCH2y
CH2
- Cc polyme tam trng hp do thm vo mt phn nh (khong 5%) mt
dien vo cc polyme trn.
Do cu trc, cc loi cao su ny rt n nh vi nhit , nn chng c th
chu c nhit 120oC lin tc v c th chu n 150
oC trong mt khong
thi gian ngn hn, ng thi chng cng chu c mi trng v ozon.
Epiclohydrin khng chu c cc hydrocarbon bo v thm, ancol, kim, cc
khong ha tan v cc axit c cha oxy. Tuy nhin n li b tn cng mnh bi
cc tc nhn oxy ha, clo ha v mt s khong cht c bit. Ngoi ra cc cao
su trn c mt s tnh cht khc bit nh sau: Cc cao su loi CO b cng, rn
nhit 20oC. Chng thng b trng n trong cc dung mi l tinh du,
chng t thm kh v khng lo ha tt hn loi polyme ng trng hp. Cc
loi cao su ng trng hp v tam trng hp c nhit cng rn 40oC,
ny tt, cn thm kh thp tng ng vi NBR c hm lng trung bnh.
Nhc im loi cao su epiclohydrin l kh thao tc trong sn xut v
80oC clo d b tch ra khi phn t v dn n s r khun, nhy cm vi nc
trn 80oC. Cc loi cao su CO v ECO do phn t hon ton bo ha nn lu
ha rt chm, do thng phi cho cht nhn in t vo h lu ha (thng
-
29
l ch dioxit, ch , magi oxit). Vi cc loi polyme tam trng hp c th s
dng h lu ha bng lu hunh. Ngoi ra tng thm tnh khng nhit, nh
sn xut c th thm vo cao su cc cht nh dimetyl hoc dibutyltiocacbamat
niken.
H lu ha c s dng nhiu nht i vi cao su epiclohydrin l
tioure/etylen tioure. Cc polyme tam trng hp cng c th c lu ha bng
h lu hunh hay peroxit v kh nng ny gip epiclohydrin c th c s dng
kt hp vi cc polyme khc chng hn nh cao su nitril, v.vng dng chnh
ca cao su epiclohydrin l trong lnh vc t ng ha ch to cc loi khp
ni v m lm kn khc nhau, cc giong v mng ngn. Ngoi ra cc loi cao
su ny cn c dng sn xut cc trc ln v nhiu sn phm ng dng khc
nhit thp.
1.4.2.7. Cao su etylen-acrylic
Cao su etylen-acrylic (AEM) l mt polyme v nh hnh, c to ra t
qu trnh ng trng hp ca etylen v metyl acrylat cng vi mt lng nh ca
mt monome khu mch c cha cc nhm axit cacboxylic.
AEM c cu trc phn t nh sau:
CH2CH2 CH2 CH
CH3
C
O OH
x y z
R
O OC
AEM c kh nng chu du, ozon, chu nh sng v thi tit, ng thi c
kh nng chu un nhit thp v cc tnh cht c l tt hn polyacrylat
(ACM), nhng kh nng chu du, anilin cc dung mi phn cc khng tt bng
ACM. Nhit lm vic ca AEM trong khong t -30oC n 150
oC v c th
n 175oC trong thi gian ngn. cng ca AEM t 40 85 Shore A. AEM
-
30
c hng DuPont a ra di dng nhiu sn phm thng mi mang tn
Vamac. Do kh nng chu du v nhng tnh nng c l tt, AEM c la
chn ng dng trong ngnh cng nghip t, chng hn nh ng sc turbo, ng
dn kh, ng lm mt du, ng ng v cc ming m. So vi HNBR, khi
dng cao su AEM c th tit kim chi ph ng k.
1.4.2.8. Cao su flo (fluoroelastomer)
Cao su flo l sn phm ng trng hp ca hydrocacbon khng no cha
flo. V d nh hexaflopropylen (CF2=CF-CF3) vi florua vinyliden (CH2=CF2)
(cao su Viton), triflocloetylen (ClCF=CF2) vi florua vinyliden. Hin nay trn th
trng c cc sn phm vi tn thng mi nh: Dai-El, Fluorel,
Technoflon, Viton. Tuy nhin, gi thnh cc loi cao su ny kh cao.
Cao su flo c khi lng phn t khong 100.000 200.000, khi lng
ring khong 1,14 g/cm3. Trong mch phn t ca cao su flo khng c lin kt
i v l polyme hon ton no cha nhiu nguyn t F nn rt bn vi nhiu cht
oxy ha mnh, k c ozon, nn cao su flo khng nhng bn oxy, ozon m cn
bn du m v bn nhit. Vt liu ny cng chng chu c khi tip xc vi cc
cht oxy ha v du m n 170oC, cn iu kin thng thng n c th lm
vic lu di nhit 200 250oC. Cao su flo c lu ha bng cc cht
peroxit hu c v cht xc tin diizoxianat. Nhc im ca cao su flo l kh
nng chu lnh km (-40oC), bn ko t ch t khong 0,7 2 KG/mm
2,
dn di tng i t khong 200 400%.
Cao su flo c dng ch to cc vt phm trong ngnh cng nghip
cht do, dng ch to cc loi dy cp v cc vt phm lm vic trong mi
trng khng kh, mi trng c cc cht oxy ha v cc mi trng hot ng
khc, k c du v dung mi hu c, tr cc este v xeton.
1.4.2.9. Cao su pe-flo (pefluoroelastomer)
Cao su pe-flo (FFKM) phn ln l pefloelastome terpolyme ca
tetrafloetylen (TFE), hoc ete peflovinyl (PVE). Hin nay trn th trng c cc
-
31
sn phm thng mi nh: Kalrez (hng cao su DuPont), Aegis (hng
International Seal Company), Chemraz (hng Greene, Tweed & Company).
y l cc loi cao su c bit c tnh nng tng t nh polytetrafloetylen
(PTFE), khng b tc ng bi rt nhiu loi cht lng (khong 1600 cht lng)
bao gm cc hydrocacbon thm v bo, este, ete, xeton, du nhn v hu ht cc
axit. Tuy nhin, chng c th khng bn trong mt s cht halogen ha mnh v
axit c tnh oxy ha mnh. N c kh nng khng ozon, thi tit v chng chy,
ngn cn bc x, chng thm kh tuyt vi v kh nng lm vic n nh nhit
290oC, thm ch n 316
oC. Ngoi ra chng cn chu bc x rt tt v iu
kin chn khng cao.
Do c tnh nng c bit m cc loi cao su pe-flo c dng trong ch
to vt dng ng cht lng trong cc qu trnh ha hc, hoc cha ng
v bo qun sn phm du v trong ngnh cng nghip du kh, hng khng v
tr. Tuy nhin loi cao su ny c gi thnh rt cao.
1.4.2.10. Cao su polyacrylat
Cao su polyacrylat (ACM) l sn phm thu c bng phng php ng
trng hp nh tng huyn ph cc este ca axit acrylic (etyl hoc butylacrylat)
vi cc monome gc vinyl (nh hoc 2-cloetylvinyl ete).
Cu trc ca metyl acrylat (acryloid) c th biu din nh sau :
CH2CH2 CH CH
CH2
x y
O
CH2
CH2
C
O
O
CH3 Cl
Cao su polyacrylat c tnh khng nhit rt tt (t -50oF n 400
oF), khng
-
32
lo ha do oxy nhit thng v nhit cao, khng un v chng dp nt
tt, khng chu rt tt ozon nhit thng v nhit cao, khng nh nng
mt tri, khng chu tt trong du v trong dung mi hydrocacbon (do cc nhnh
phn cc), c bit l trong du c cha lu hunh nhit cao, t thm nhiu
loi kh, t phai mu cc sn phm mu nht, lc ko t t khong 1500
2400 psi, dn di khi t t khong 100 400% v cng t khong 40
90 shore A.
Cc sn phm lm t cao su polyacrylat c th lm vic trong thi gian di
iu kin nhit 150oC, v trong khong thi gian ngn nhit 200
oC.
Tuy nhin, n hi v kh nng chu lnh ca cc sn phm lm t cao su ny
li km, d phng rp trong nc nng v hi nc.
c tnh cht c l tt, cao su polyacrylat cng cn c a thm cht
n nh mui than en v cht n khong vo thnh phn t hp. Tuy nhin,
vic chn la cht n phi rt k, c bit trnh dng cht n c tnh axit.
Loi than en hu dng nht l N-550 v N-330. T l cht n 35 80% so vi
cao su. i vi sn phm mu nht, cc cht n thng c s dng l SiO2
hoc cao lanh bin tnh bng ha cht. Hu ht sn phm c sn xut bng
cao su polyacrylat khng c s dng trong nc hoc tip xc vi hi nc
v cc dung mi nh metanol, etylen glycol. Ngoi ra cao su polyacrylat cng b
phn hu trong mi trng kim v trng n trong mi trng axit.
1.4.2.11. Cao su polysulfua (tiocol)
Loi cao su ny c bn ra th trng vo nm 1930 di tn thng
mi l Thiokol Type A ca hng Thikol Chemical bang New Jersey (M) vi
c tnh l khng du, dung mi, axit v kim lng. y l sn phm tng hp
t dn xut halogen ca cc hydrocacbon v cc hp cht cha lu hunh cao
ca cc kim loi kim c cng thc chung l (-R-Sx-)n, trong R l gc alkyl,
x l s nguyn t lu hunh (S) trong mt nhnh c bn; n l s lng nhnh.
-
33
Ty thuc vo s nguyn t lu hunh trong thnh phn ca mt nhnh c bn
m ngi ta phn ra hai loi polyme: tetrasulfua v disulfua. Tt c cc polyme
tetrasulfua u l vt liu n hi. Cn cc polyme disulfua ch c tnh n hi
nu trong gc hu c c cha s nguyn t C ln hn hoc bng 4.
Cao su polysulfua c tng hp bng cch trng ngng dn xut
dihalogen ca hydrocacbon no vi polysulfua ca kim loi kim. S to thnh
polyme xy ra trn ranh gii gia cc pha bng cch thay th Cl bng anion
polysulfua:
nn Cl R Cl n Na2Sx Sx ) 2n NaCl++ ( R
Cc tnh cht ca cao su polysulfua ph thuc ch yu vo bn cht ca
dn xut halogen s dng v t l gia chng vi natri polysulfua
S c mt ca lu hunh trong mch chnh lm cho cc sn phm lu ha
tiocol c bn cao trong nhiu mi trng hot ng, v d nh du m, m,
axit, kim, ozon, nh sng, phng x, v.vVt liu c chng thm kh cao,
c n nh cao trong qu trnh s dng v bo qun lu di. Ngoi ra, n cn
l vt liu chu lnh tt. Cao su tiocol lng c sn xut vi tr lng ln hn
nhiu so vi dng tiocol rn. u im chnh ca tiocol lng so vi tiocol rn l
kh nng lu ha ti nhit phng cng vi s hnh thnh b mt n hi
chng thm kh v c kh nng lm vic n nh trong khong nhit rng (-40
130oC) trong mi trng du v dung mi, trong cc iu kin chn ng v
trong cc mi trng c m cao. Tnh cht c l ca cc loi cao su
polysufua km, nhng b li chng li c kh nng khng du v phn ln cc
dung mi thm, c bit chng c kh nng kn kh vi hi ca cc dung mi
ny. Cao su polysufua khng n nh khi lu tr lu (qu 1 nm). Tiocol lng
c ng dng trong vic xy dng cc cng trnh thy li, xy dng dn dng,
sn xut cc v bc chng n mn vi vai tr l cht mt tt.
-
34
1.4.2.12. Cao su silicon ( polydimetyl siloxan)
Cao su silicon (vit tt l MQ, PMQ, VMQ, PVMQ) hay cn gi l cao su
siloxan thuc nhm polyme hu c cha silic, mch chnh ca n c to thnh
t mt chui xen k cc nguyn t silic v oxy. Hin nay trn th trng c cc
sn phm vi tn thng mi nh: Baysilone ca hng Bayer, KE ca hng
Shincor Silicones, Silastic ca hng Dow Corning, Silplus ca hng General
Electric v Tufel ca hng General Electric. Cao su silicon c gi thnh trung
bnh.
C hai phng php tng hp cao su silicon l trng hp v trng ngng.
Trong cng nghip ngi ta thng s dng phng php trng hp da trn
phn ng chuyn v lin kt Si-O- trong vng siloxan. Monome s dng ph
bin trong cng nghip sn xut cao su silicon l dimetyldiclosilan (CH3)2SiCl2
(DDS) c nhit si 70oC, monome ny thu c bng cch tng hp trc tip
t silic v metyclorua (CH3Cl). DDS cn c tinh khit khng nh hn 99,96%
(theo khi lng). Di s c mt ca xc tc ti nhit cao, vng siloxan
phn ly to thnh sn phm c mch thng:
R
R
R
R R
R
R
R
Si
Si Si
SiO
O
O
OH2O
R
R
Si O
R
R
Si O
R
R
Si O
R
R
Si OHO H
n
Do mch chnh ca polyme bo ha, cao su silicon c kh nng khng
oxy, ozon v tia cc tm. Cao su silicon khng c mi, khng v, khng c v
khng nm. Vt liu ny c tnh linh hot v chu nn.
Cao su silicon c lu ha bng peroxit ch khng dng lu hunh.
Khi thay th mt phn cc nhm metyl (-CH3) bng cc gc phenyl
(-C6H5), etyl (-C2H5), acrylonitril (ACN), propyl (-C3H7) v nhng nhm khc s
c nh hng n tnh cht ca cao su silicon. Ngoi ra cng c th a vo
-
35
mch chnh nhng nguyn t (nhm, titan, photpho, bo, thic, magie v nit),
theo s lm thay i tnh cht ca polyme. Th d cao su dimetyl siloxan lm
vic trong khong nhit t -60oC n +250
oC, c tnh bm dnh km v lin
kt Si-O c tnh phn cc yu, b trng n trong cc dung mi v du m, c
bn thp v chng mi mn km, ng thi c tnh thm kh cao. Khi ta thay gc
metyl bng vinyl to ra cao su metyl vinyl siloxan th sn phm thu c li
c th lm vic trong khong nhit t -55oC n +300
oC, chng lo ha tt v
nhit chy do khi nn gim. Thay gc metyl bng gc phenyl s c cao su
metyl phenyl siloxan chu lnh rt cao, t -80oC n -100
oC, chng bc x rt tt
v c bn c hc cao. Nu thay v tr gc metyl bng nguyn t flo (F) hoc
nhm xianua (-CN) s lm cho cao su c tnh phn cc mnh v n nh trong
du m, nhin liu. Nu a vo mch chnh nguyn t bo, photpho, v.vs
lm tng tnh chu nhit ca cao su n 350 400oC v kh nng bm dnh tt.
Cao su silicon c ng dng lm vt liu n hi c bit trong rt nhiu
lnh vc cng nghip. Trong cng nghip in, in t, cng nghip sn xut cp
th cht do ny c s dng tng tnh cch in cho cc ng ng, dy
cp, mot v my pht. Trong lnh vc dc phm y t v thc phm th vt liu
ny thng c p dng lm cc vt dng chu nhit v chu lnh.
1.4.2.13. Flosilicon
Flosilicon (FVMQ) vi mt s sn phm thng mi nh Silastic LS,
FSE l loi cao su silicon bin tnh, trong chui polyme silicon c gn
flo. Phn t flosilicon phn cc mnh nn loi cao su ny c kh nng bn trong
du m, nhin liu. Tuy nhin, cao su ny c gi thnh cao.
Nhit lm vic n nh ca cao su flosilicon kh rng, trong khong t
-40oF n 400
oF v c cc c tnh tng t nh cao su silicon (nh kh nng
chu nhit rt tt, chu ozon, oxy, bn thi tit, c sc khng tuyt vi vi
cc nhin liu hydrocacbon, du khong, cc cht lng silicon v t chu nh
hng ca nhiu ha cht khc. Tuy nhin bn x v bn mi mn ca cao su
-
36
flosilicon km ng thi kh nng thm kh cao. Flosilicon c ng dng trong
cc h thng gn kn (giong, m) yu cu tip xc nhit rng v chu du,
nhin liu dng trong my bay.
1.4.2.14. Cao su flocacbon
Cao su flocacbon (FKM) xut hin vo nm 1955 di dng sn phm
ng trng hp ca vinyliden florua CH2=CF2 v clo trifloetylen CFCl=CF2. y
l cc loi cao su ch cha khong 50% flo. Hin nay trn th trng c cc sn
phm cao su flocacbon vi tn thng mi nh: Dai-el ca hng Daikin
Industries, Dyneon (trc y l Fluorel) ca hng Dyneon, Tecnoflon ca
hng Solvay Solexis v Viton ca hng DuPont Dow. Tuy nhin do nh sn
xut flocacbon ni ting nht l hng DuPont Dow nn tn gi Viton tr thnh
thut ng s dng chung cho sn phm FKM. Sn phm thng mi ban u ca
hng cao su DuPont Dow l Viton A v l loi FKM c s dng rng ri nht.
l mt copolyme ca florua vinyliden (VF2) v hexaflopropylen (HFP). Do
sn phm ny c hm lng flo ti 66%, Viton c kh nng chng chu tuyt vi
tc ng ca cc cht lng chuyn dng, nn n c s dng nhiu trong cng
nghip t v hng khng. Viton B l cao su flocacbon kt hp i t
tetrafloetylen (TFE) vi VF2 v HFP. Ty thuc vo mc ch s dng, c th
thay th mt phn TFE hoc VF2 (iu ny lm tng hm lng flo n khong
68%) hoc HFP (gi hm lng flo mc 66%). Viton B c kh nng khng
chu cc cht lng chuyn dng tt hn Viton A. Cho n nay c nhiu loi
Viton khc (Viton GF, Viton GFLT, v.v) c cc hm lng flo thay i ph
hp vi kh nng v yu cu ng dng.
Cao su flocacbon cng l mt loi cao su c bit n vi nhiu tnh
nng c bit nh bn thi tit, khng chu tt vi nhit cao, ozon, oxy, du
khong, nhin liu, cht lng thu lc, cht thm, dung mi hu c (tr xeton v
axetat) v ha cht. Nhit lm vic ca vt liu trong khong rng (t -26oC
n 262oC) vi ng dng tnh, mc d nhit c th lm vic ca n c th n
-
37
275oC. Ngoi tnh nng chnh ca cao su flocacbon l khng chu ha cht v
nhit, th vt liu ny cn c tnh khng chu bin dng nn v c tnh mm do
nhit thp. bn c l ca FKM mc trung bnh, dn di thp nhng
c tnh chu nhit rt cao trong thi gian di nn vt liu c sc khng chu
tuyt vi vi la v nhit cao, cng vi kh nng chng chu tt du, dung
mi, ha cht v thi tit, nn n thng c p dng trong t, ch bin ha
cht, hng khng v tr v nhiu ngnh cng nghip khc. Tuy nhin, FKM c
gi thnh tng i cao.
1.4.2.15. Polyuretan
Polyuretan l este ca axit dicacbamic R(NHCOOH)2 hoc cc dn xut
th ca chng vi glycol. Thnh phn ca n gn ging vi polyamit v chnh
nhm peptit (CONH) nm trong nhm uretan (OCONH) nhng c thm
nguyn t oxy trong mch, v th mch phn t ca polyuretan c uyn
chuyn cao v vt liu c im chy thp hn so vi polyamit tng ng.
C nhiu phng php iu tng hp polyuretan, ph bin nht l
phng php trng hp bc diizoxyanat vi glycol. S phn ng tng hp v
cu trc ca polyuretan nh sau:
Xc tc cho phn ng thng c dng l hp cht hu c ca thic v
amin bc ba hoc cc hp cht c tnh axit v baz khc.
Polyuretan cng c th iu ch t este diclocacbonic ca glycol vi
diamin bng phng php trng ngng v phn ng tin hnh trn bn mt phn
-
38
chia hai pha. Khi nguyn liu ban u l cc cht c s nhm chc ln hn 2,
polyuretan tng hp c s c cu trc khng gian. Cng nh polyamit,
polyuretan mch thng tan trong cc axit v c m c, nhng tnh ht m km
polyamit. C hai polyme ny u l loi nha cao cp c bn c l v bn
ha cht cao, c bit vi axit, nh sng v oxy. Trong cc loi nha polyuretan
th nha iu ch t hexametylendiizoxianat v butadiol 1,4 (cn gi l Peclon-
U) c s dng sn xut cc mt hng gi lng th v cht do. Cc
polyuretan khc c dng lm vcni, sn, h tm vi v giy, bt xp hay
lm cc loi keo. Sn phm polyuretan gm hai loi vi tnh cht thay i (c th
l cng hay mm) ty thuc vo loi cht phn ng v vo t l ca chng.
Polyuretan c xem l cht do hn l cao su (cht n hi). Polyuretan
dng thng chim khong 1,5% tng s polyuretan v y l cht nhit do.
Polyuretan cu trc mng chim khong 98% tng s polyuretan. y l loi
nha nhit rn v ng trng hp trong iu kin mt trong hai thnh phn phi
cha 2 nhm chc tr ln. Sn phm loi ny c sn xut bng cch khun
hoc bng mt vi phng php c bit khc. Polyuretan tri qua cn luyn ch
chim 0,5%. Phng php cng ngh khi cn luyn ging nh vi cc loi cao
su khc. Ngi ta cng dng cht lu ha l peoxit hu c hoc lu hunh v
cc cht xc tin. Polyuretan c s dng trong nhiu ng dng, v d nh cao
su xp, sn, vc ni, m kn, khun nh hnh kim loi, tm lt, chi tit ghp ni,
trc, bnh xe v bng chuyn. Cc polyuretan nhit do c dng lm vt liu
bc cp, ng dn, lp bc si dt, dng trong giy trt tuyt v cc loi giy
cng, trong cc hp phn thn t, bnh rng v cc chi tit my khc.
1.4.2.16. Cao su butyl
Cao su butyl (IIR) c tung ra th trng vo nm 1942 v hin ang
c s dng trong nhiu lnh vc. Cao su butyl l sn phm trng hp ca
isobutylen vi mt lng nh (khong 1-3%) hydrocacbon dng dien, thng
dng l isopren.
-
39
Cu trc ca cao su butyl c biu din nh sau:
CH3
CH3
CH2C CH2 CH2x y
C
CH3
CH
y l mt trong s khng nhiu cao su tng hp thu c bng phng
php trng hp c xc tc ti nhit thp theo c ch cation. Xc tc c
dng l AlCl3. Phn ng xy ra nhit 100oC, trong etylen lng ng vai
tr l cht lm lnh, cn CH3Cl l dung mi tr.
Trong phn t c rt t ni i nn tnh cht ca cao su butyl rt khc cao
su thin nhin (CSTN). T trng ca cao su butyl 0,92 g/cm3, khng c mi, bn
ngoi ging crp trng, t thm kh v khng hp ph nc. Cao su butyl c tnh
cch in cao trong c mi trng m t.
Cao su butyl cng c lu ha bng lu hunh nhng tc lu ha
chm, nn trong thc t ngi ta thng dng cc hp cht polysunfua lm tc
nhn lu ha, cht xc tin lu ha thng dng l tiuram hoc km
dibutylditiocacbamat. Nhit lu ha trn 150oC. Cao su butyl thng c
trn vi cao su cloropren tng bn c hc, tng kh nng chng x rch v
chu mi mn. Do tnh thm kh rt thp v khng hp ph nc, cao su butyl
c dng lm sm t v cc chi tit bn nc. Cao su butyl c tnh bn oxy
v ozon, tnh n nh ha hc cao nn c dng bc dy in cao p, dng
lm cc chi tit tip xc vi axit m c v mt s ha cht khc.
1.4.2.17. Cao su clobutyl
Cao su clobutyl l sn phm clo ha cao su butyl vi khng bo ha t
nht 1,8% mol. Nm 1960, Hng Standard Oil (M) sn xut ra mt loi cao
su butyl mi, trong c thm 1,2 phn clo trong mt trm phn cao su
clobutyl. Vic ghp thm clo vo cao su butyl vi mc ch lm gia tng hot
tnh ha hc ca phn t cao su butyl m khng tng khi lng ca chng, do
-
40
tnh cht ca loi cao su ny khng khc nhiu so vi cao su butyl trn
phng din cc tnh nng ng. S thay i t cht n hi sang cht do cn
mt s lng ln nguyn t clo trong phn t polyme. Mc ch th hai ca
vic ghp clo vo mch l lm gia tng kh nng lu ha, c bit kh nng lu
ha cc ni i (dng lu hunh, cc cht xc tin).
Cao su clobutyl c ch to bng cch cho mt lung kh clo sc lin
tc vo dung dch butyl trong dung mi hexan. C mi phn t clo phn ng s
thot ra mt phn t HCl v mt nguyn t clo gn trn mch phn t cao su.
Trong qu trnh clo ha, phn t cao su b ct thnh nh hn (trng lng phn
t gim t 3 9%). Tuy nhin nu cng clo ha qu cao (vt qu t l 1
nguyn t clo trn 1 n v -C=C-) th s ct t phn t cao su s rt ng k.
V cc halogen allylic rt hot ng, do nu b tc ng ca nhit (t
nhit 175oC n 200
oC) cao su clobutyl s b phn gii ra HCl, do trong
thc t ngi ta phi thm cht n nh l canxi stearat. Trong iu kin ny,
cao su clobutyl c th c lu tr lu di m khng b bin tnh. Do s hin
din ca nhm olefin khng bo ha v cc nguyn t clo hot ng trong mch
phn t cao su, nn c th p dng rt nhiu k thut lu ha loi cao su ny
nh c th lu ha bng ZnO hoc bng ZnCl2. Trong cc trng hp ny ngi
ta thng thm tiourea v TMTD tng tc lu ha. Ngoi ra, c th lu
ha bng amin bc 1 hoc bng nha phenolic ging nh i vi cao su butyl.
V cu trc ca cao su clobutyl ging vi cao su butyl nn tnh cht v
kh nng s dng loi cao su ny ging vi cao su butyl. Cao su clobutyl cng
l loi vt liu c tnh thm kh v thm m thp, tnh bin dng tr cao (chng
sc, chng rung), tnh khng chu oxi, ozon v khng ha cht tt. Ngoi ra vt
liu ny cn chu nhit cao hn cao su butyl lu ha bng h thng lu ha vi
lu hunh. Sn phm t cao su clobutyl khng b bin mm khi ko di thi
gian tip xc vi nhit v c th chu ng c nhit n 193oC, trong khi
iu kin ny cc loi cao su khc th b phn hu hoc bin mm. Cao su
-
41
clobutyl c s dng sn xut lp lt bn trong ca lp xe v nht l lp
radial, ng chu nhit hoc trong sn xut cc mt hng cao su k thut v y t.
1.4.3. Mt s h cao su blend tnh nng cao
1.4.3.1. H blend trn c s cao su NBR vi cao su thin nhin
Cao su thin nhin (CSTN) l mt trong nhng polyme thin nhin c
con ngi s dng sm nht v cho n nay n vn l loi vt liu khng th
thay th c trong nhiu lnh vc. Tuy nhin, cc sn phm ch to t CSTN
vn cn tn ti mt s nhc im nh bn lo ha v ozon km, chu
nhit, chu du v chu tc dng ca cc tc nhn ha hc cha cao. Mt trong
nhng phng php khc phc cc nhc im tn ti, nng cao gi tr s dng
ca CSTN l trn hp chng vi mt s loi nha hay cao su tng hp.
Chakrit Sirisinha v cc cng s nghin cu ch to vt liu t hp
ca CSTN vi cao su nitril butadien (NBR). Kt qu nghin cu ch ra rng t
l thnh phn CSTN/NBR bng 20/80, bn du ca vt liu ph thuc mnh
vo cu trc hnh thi hc ca blend. bn du ca blend cng cao khi pha
CSTN cng phn tn nh trong pha NBR. Ngoi ra ngi ta cn thy tnh nng
ca blend khi dng cht n than en tt hn khi dng SiO2. Tuy nhin, t
nhng nghin cu ngi ta thy h blend ca CSTN/NBR thng cho sn phm
c mt s tnh cht km hn mi cu t thnh phn. Nguyn nhn ch yu l do
s khng tng hp v pha dn n s phn b khng ng nht ca cc thnh
phn cht n v cc cht lu ha [59, 60]. Tc gi Chakrit Sirisinha v cc cng
s cng nghin cu hnh thi pha v chu du ca blend CSTN/NBR 20/80
trn vi cc cht n than en N220, N330, N660, SiO2 v kh nng tng hp
khi thm cht etylen-propylen-dien maleat (EPDM-g-MA) v etylen copolyme
octen maleat (EOR-g-MA). Kt qu nghin cu cho thy rng blend vi SiO2
c kh nng chu du km hn cc blend vi than en, tc dng tng hp ca
c hai cht EPDM-g-MA v EOR-g-MA trong h nghin cu b nh hng
mnh bi s phn cc ton phn ca blend [61]. Ngoi nghin cu kh nng chu
-
42
du ca h NBR/CSTN, gn y nhm nghin cu K.G. Princy v cc cng s
chng minh c h blend CSTN/NBR tng ng 20/80 c dn in cao
nht trong s cc h blend ca NBR vi CSTN, EPDM v PVC [62]. Ngoi to
vt liu t hp vi CSTN, NBR cn c th kt hp vi cao su thin nhin epoxy
ha (ENR), polyvinylclorua (PVC), polypropylen (PP), polyetylen (PE),
polyamit (PA), cao su styren butadien (SBR), cao su etylen - propylen - dien
(EPDM), cao su butyl (IIR), v.v
1.4.3.2. H blend trn c s cao su NBR vi cao su thin nhin epoxy ha (ENR)
Bng cch trn hp cao su NBR vi cao su thin nhin epoxy ha (ENR)
trong nhng iu kin cng ngh c th, chng ta c th ch to ra mt vt liu
cao su blend mi c nhiu u im hn hn so vi cc polyme thnh phn ban
u. Cc nghin cu cho thy vic tng hm lng nhm acrylonitril trong cao
su nitril s lm tng tc lu ha nhng khng lm nh hng n kh nng
gia cng v mt cc lin kt ngang khi hn hp blend ny c lu ha hon
ton. Trong thc t, hm lng nhm epoxy trong ENR khng nh hng nhiu
n tc lu ha nhng khi tng hm lng nhm epoxy t 12 n 25% th
gi tr momen xon li tng ln ng k. Cao su thin nhin epoxy ha c 25%
nhm epoxy (ENR25) c nht rt cao c s dng lm tc nhn do ha
gip cho qu trnh gia cng ch bin NBR c thun li [63]. Ngoi ra h NBR
vi ENR cng c s dng nng cao kh nng bm dnh tng h khi ch
to keo dn cao su tng hp vi kim loi [21].
1.4.3.3. H blend trn c s cao su NBR vi PVC
Vt liu blend NBR/PVC c ch to t nm 1936. Cho n nay, c
nhiu cng trnh nghin cu ch to v kho st tnh cht ca blend ny [23, 33-
43, 64-74]. Trc nm 1970, NBR thng c phi trn cng vi mt lng
PVC thp hn ch to blend cao su c lu ha bng phng php thng
thng. Cc vt liu ny c nhng u im hn hn cao su NBR, l bn c
l cao, chng chu tc ng ca ozon v cc iu kin mi trng cng nh bn
-
43
oxy ha nhit v thng c ng dng ch to cc loi ng dn du, dn kh,
v bc cp in, trc in v giy c chng, v.v...[64]. Thng thng, blend
cao su trn c s NBR v PVC c n hi km hn v bin dng d cao
hn so vi NBR. Cc h lu ha c s dng c th l cc h thng thng nh
lu hunh, ZnO, axit stearic vi cht xc tin TMTD hay N-xyclohexyl-2-
benzotiazyl sunfenamit (CBS) [65, 66].
Tc gi R. Srilathakutty v cng s tin hnh phi trn PVC vi NBR
dng kh (nhit thp hoc cao), dng latex hoc dung dch v thu c cc
blend c tnh cht c l tt [67]. Blend ha dng kh, nu l PVC-S (PVC
dng huyn ph - Suspension) th nhit trn hp cn phi bo m sao cho
PVC c th nng chy. Nu l PVC-E (PVC dng nh tng Emulsion), do c
kch thc ht mn, nn c th phi trn nhit thp hn nhit nng chy
ca n. Hm lng nhm acrylonitril trong NBR c nh hng mnh ti kh
nng trn hp ca blend. Vi hm lng acrylonitril trong NBR ln hn hoc
bng 23%, NBR v PVC trn hp tt vi nhau. Cc h blend ny c nhit
thy tinh ha nm gia nhit thy tinh ha ca NBR v PVC, mng mng ca
n th hin tnh trong sut ca h n pha [68]. Khi hm lng nhm acrylonitril
thp hn 23%, cc tnh ca NBR gim nn tng tc gia n vi PVC yu i
nhiu, dn ti s tch pha trong h v blend th hin hai nhit thu tinh ha
[68]. i vi nh hng ca cc h n nh cho cc polyme thnh phn ti kh
nng trn hp v tnh cht ca blend, cho n nay cha c cng trnh nghin cu
c th. Tuy nhin, ty mc ch s dng, ngi ta c th dng cc h n nh
thng dng cho tng loi polyme ca h hoc c th b sung thm cc cht n
v cht ha do iu chnh tnh cht c l v cng ngh nh trong cng
nghip ch to NBR.
T hn hai thp k nay, cc cng trnh nghin cu ch trng vo lnh
vc blend cao su nhit do, trong PVC l thnh phn chnh v l thnh phn
c cu trc pha lin tc trong h. Ban u cc blend ch yu c ch to t
http://vi.wikipedia.org/wiki/Huy%E1%BB%81n_ph%C3%B9
-
44
PVC v NBR dng bnh trn my trn kn hoc my cn c gia nhit mt cch
lin tc. T nm 1983, NBR dng bt c ch to t dng bnh vi nhiu
chng loi khc nhau. Nh tnh khng kt dnh v c th chy t do ca bt
NBR nn cng on trn hp vi bt PVC v cng on np liu rt ph hp vi
cc thit b chuyn dng trong cng nghip gia cng PVC, to kh nng ch to
nhiu sn phm mi vi nhng tnh nng khc nhau. Cc loi bt ny c ng
knh ht trung bnh c 0,5 mm, c th khng hoc c khu mch [69].
Chng loi cha khu mch vi nht thp dng thch hp trong cng ngh p
phun. Bt c khu mch trc, do c nht cao nn dng thch hp trong
cng ngh n v cn.
Cng nh cc polyme blend khc, tnh cht c l ca blend PVC/NBR ph
thuc vo nhiu thng s ca vt liu v iu kin cng ngh. Theo s gia tng
hm lng NBR, bn ko t ca blend gim v dn di khi t tng ln.
Trong mi trng hp, bn ko t v dn di khi t ca blend cha cao
su khng c lu ha thay i lch m so vi gi tr tnh theo trung bnh t l
ca cc polyme thnh phn [70]. Theo mc khu mch ca NBR, bn ko
t v kh nng n hi tng ln, trong khi dn di khi t v bin
dng d gim. Cc cht n thng thng nh bt talc, CaCO3 v CaSO4,
v.v...a vo blend c tc dng ci thin mt s tnh cht ca sn phm, song
ch yu l gim gi thnh ca vt liu [71]. Sn phm c ch to t blend
c cha cht n cho b mt kh v mn, khng gy cm gic t v dnh nh l
cc sn phm cha hm lng ha do cao m khng c n.
Blend PVC/NBR c kh nng t khu mch m khng cn c tc nhn khi
gia cng nhit cao, s gia tng momen xon khi nghin cu blend trn my
trn Brabender c cc tc gi N.R. Manoj and P.P. De nghin cu. Cc
mc ca phn ng ph thuc vo thnh phn pha trn, nhit gia cng, t l
ct v s c mt ca cht n nh PVC. S tng tc ha hc c phn tch
bng quang ph hng ngoi, t cho thy nhng phn ng lin quan n qu
-
45
trnh thy phn ca nhm nitril, HCl gii phng trong qu trnh phn hy ca
PVC [72].
Tc gi Vera Luciada Cunha Lapa v cc cng s nghin cu ch to
blend NBR/PVC v thy rng khi cho NBR vo PVC, NBR hot ng nh mt
cht ha do cho PVC, cn PVC li lm tng tnh bn ozon v bn nhit cho vt
liu. Blend NBR/PVC c s dng lm v bc dy v cp in, mng bao gi
thc n, bng ti, dng gia nh, da nhn to, giy dp, v.v...[73]. NBR
cng c dng ti ch PVC ph thi. Khi c thm cht tng hp anhydrit
maleic (MAH), tnh cht c l ca blend PVC ph thi/NBR tng, ng thi
trng trong du gim [74].
Nhm tc gi Vin Khoa hc v Cng ngh Vit Nam cng nghin cu
ch to vt liu cao su blend trn c s cao su nitril butadien v polyvinylclorua
(NBR/PVC). Kt qu nghin cu cho thy nt ni bt ca vt liu blend t NBR
v PVC vi t l thch hp (80/20 70/30) c tnh nng c l cao, c kh nng
bn nhit, chng chy v c bit c kh nng lm vic lu di nhit n
100oC, h s gi ha t 0,9 v vi t l PVC v NBR 30/70, blend thu c c
kt qu tt nht. Ngoi ra khi bin tnh NBR bng PVC, bn ko t ca vt
liu tng ln khi hm lng PVC di 30% song nu vt qua gii hn ny th
bn ko t c xu hng gim v gim mnh khi hm lng PVC vt qu
40%. Bn cnh , dn di khi t gim cn dn d, cng ca vt liu
li tng lin tc [40]. Cc tc gi cng nghin cu ch to vt liu blend
PVC/NBR (bt lu ha)/DOP v blend PVC/NBR (bt khng lu ha)/DOP.
Polyme blend ch to c c bn ko t v dn di khi t cao (24,2
MPa, 403%). Vt liu polyme blend trn c s PVC v NBR lu ha c tnh
nng c l vt tri so vi vt liu blend c cng thnh phn vi NBR khng lu
ha cng nh vt liu t CSTN hoc NBR v c bit vt liu ny c th gia
cng c bng cc phng php gia cng nh nha nhit do. Vt liu blend
-
46
trn c s PVC/NBR cha DOP c th ng dng ch to cc loi ng dn
du, v bc dy v cp in, giy, v.v[43].
Nhm tc gi Vin K thut Nhit i Vin Khoa hc v Cng ngh
Vit Nam nghin cu ch to blend trn c s PVC v NBR cha DOP vi
pha NBR c lu ha ng. Kt qu thu c phn ng khu mch cao su xy
ra sm hn trc khi NBR c phn tn mn v to pha ng lin tc vi PVC.
Vt liu polyme blend nhn c va d gia cng li va c tnh nng c l cao:
bn ko t 19,0 MPa v dn di khi t 360% [38]. Tc gi Nguyn Phi
Trung v Hong Th Ngc Ln (Vin K thut Nhit i Vin Khoa hc Cng
ngh Vit Nam) ch to blend trn c s cao su nitril butadien (NBR) v
polyvinylclorua (PVC), NBR v cao su thin nhin (CSTN). Kt qu thu c
vt liu polyme blend c bn ko t trong khong 19,6 21,7 MPa [39].
1.4.3.4. H blend trn c s cao su NBR vi cao su SBR
Tc gi Hisham Essawy v cng s [75] nghin cu nh hng ca
hm lng montmorillonite (MMT). Vi hm lng 20% MMT trong vt liu
blend SBR/NBR, nhit lu ha s gim v iu ny ng ngha vi vic gim
thi gian lu ha. Sn phm thu c c bn un tng t 2,5 n 5 ln,
trng trong dung mi toluen cng gim ng k.
Tc gi K. Habeeb Rahiman, R. sreeja v cng s nghin cu ch to
cao su blend NBR/SBR [76]. Kt qu cho thy nu s dng lu hunh lm cht
lu ha cho t hp cao su, th vt liu c tnh cht c l tt nht. bn x v
bn ko t c gia tng khi hm lng SBR tng n 60%. Quan st bng
knh hin vi in t quet cho thy cao su c ng u cao nht t l
SBR/NBR l 60/40. Tc gi M. H. Youssef nghin cu nh hng ca nhit
n tng hp ca SBR/NBR bng cch o s suy gim kh nng hp th
ca tn s sng siu m. Vi vic s dng thm cht ph gia l nha polyeste
khng no th tng hp ca blend ny tng ln ng k trong khong nhit
t 240oK n 342
oK, ngoi khong nhit trn th tng hp gim xung.
-
47
Mng ca blend NBR/SBR thm dung dch mui liti c kh nng dn in tt,
trong NBR ng vai tr l nn dn in cn mui liti ng vai tr cp ion
truyn in tch cn SBR ng vai tr tng cng cc tnh cht c l ca mng
ny. Tnh cht c l tt nht khi pha phn tn c kch thc bng 1/5 chiu dy
cn kh nng dn in ca mng tt nht khi NBR chim 50% khi lng [12].
Cc tc gi R. Sreeja, Snadjidha, S. Remya Jayan, P. Predeep, Maciej Mazur, P.
D. Sharma [77] nghin cu kh nng lin kt SBR/NBR thng qua lin kt
i khng bo ha bng ph FT-IR v UV/VIS. Nghin cu cho thy s c
mt ca electron ca nhm xianua (-CN) v nhm phenyl trong SBR to thnh
cc khu phc hp truyn in tch. Sn phm c kh nng chu du tuyt vi v
chu mi mn tt.
1.4.3.5. H blend trn c s cao su NBR vi cao su CR
Do gi thnh ca cao su cloropren (CR) trn th trng kh cao nn loi
cao su ny ch c ng dng ch to nhng sn phm c yu cu k thut c
bit nh bn thi tit, bn mi trng cao. Trong khi vt liu blend trn c s
NBR/CR c gi thnh thp hn li cha c nghin cu nhiu. T trc n
nay loi vt liu ny mi ch c mt s tc gi cp ti. Blend trn c s
NBR v CR l mt loi vt liu m tnh cht ca blend gia chng ph thuc vo
t l NBR/CR, h lu ha v xc tin lu ha c s dng. Ngoi ra, tnh cht
ca blend NBR/CR cn ph thuc cc hp phn trong cng thc ch to.
Tc gi E. M. Abdel - Bary, W. von Soden v F.M Helaly [78] nghin
cu v ch to c blend NBR/CR vi nhiu t l khc nhau. Nhng kt qu
thu c cho thy rng h lu ha lu hunh c hiu qu tt nht cho NBR. Tnh
cht c l ca h blend thu c cng tt nht khi hm lng NBR/CR l 1:1.
Nh vy CR co th phi trn rt tt vi NBR . Do CR bn vi thi tit (thng
c dung lam sn bao v mi trng xm thc cao ), nn cu t ny a giup
cho t hp blend NBR /CR co kha nng chiu du v thi tit rt tt . H blend
NBR/CR am bao tnh nng s dng cao cho cac san phm giong, pht chiu
-
48
du lam vic ngoai tri i t vt liu ny.
Cc tc gi H. Botros Samir, F. Younan Adel, M. Essa Mohamed [79]
nghin cu kh nng chu du v chu nhit ca h blend NBR/CR, nh hng ca
h thng lu ha v t l blend ln tnh cht c l, trng v tnh cht gi ha
ca vt liu. Cc kt qu thu c c so snh gia vt liu c gia cng v
khng gia cng vi si visco.
Ming Ren S. Fuh v Gim Yu Wang [80] s dng cc phng php
nhit phn, sc k khi ph phn tch cao su blend NBR/CR lu ha v cng
nhn c cc kt qu phn tch tng ng.
Ngoi ra, Chang Kee Kang v Byung Kyu Kim [81] tin hnh to t
hp blend NBR/CR dng si ct ngn theo phng php cn trn my cn hai
trc. Cc kt qu cho thy nht tng ln trong qu trnh blend ha bi v tc
qu trnh lu ha tng ln. cng, moun n hi, chu mi mn ca h
blend tng ln theo quy lut, cn bn ko v dn di th hin lch m
theo cht ph gia. bn nhit v trng n th tch trong du thm gim
cho thy c s ci thin hiu qu tnh cht nhit v kh nng chu du ca
blend.
1.4.3.6. H blend trn c s cao su CR vi PVC
Trong s cc vt liu quan trng to h blend, th cao su cloropren
(CR) v nha polyvinylclorua (PVC) u c kh nng chu du, khng chu ha
cht, thi tit, v chm bt la. PVC l loi vt liu nha thng dng, r tin
trong khi CR c gi tng i cao. Do , blend ca CR v PVC c th c s
dng thay th CR trong nhiu ng dng vi gi thnh h.
Nhm tc gi K. E. George, Rani Joseph v D. Joseph Francis [82]
nghin cu blend cao su CR vi PVC cc t l thnh phn v iu kin nhit
gia cng khc nhau, s dng h ph gia magi oxit/km oxit kt hp vi axit
stearic lm cht n nh cho nha PVC v s dng etylen tioure (NA-22) lm
cht lu ha. Qu trnh blend c thc hin trn my trn Branbender
-
49
Plasticorder model PL 3S 150oC v 190
oC ty theo t l CR v PVC kho st
trong thi gian 2 pht vi tc quay 30 vng/pht. Cc kt qu nghin cu cho
thy vt liu blend c mt s tnh cht tt hn so vi cao su CR ban u nh c
gi ha tt hn, cng v moun cao hn, chu dung mi tt hn v c gi
thnh thp hn hn.
Trong khi , Du Ai hua, Wu Ming sheng, Zhang Guo nian, Meng Xian
de, Ji Kui jiang [83] nghin cu nh hng ca nhit v t l pha trn ln cc
tnh cht c l ca blend CR/PVC v nghin cu vi cu trc ca blend CR/PVC
bng knh hin vi in t truyn qua (TEM). Kt qu nghin cu cho thy
nhit (165 10)oC mi tnh cht vt liu u tt hn. Cc h blend CR/PVC
t lu ha c tnh cht c l tt hn blend CR/PVC lu ha tnh. Nhm tc gi
Meng Xiande, Yang Shuxin, Che Wei, Hou Yaoyong, Ji kuijiang v Pan Jiongxi
[84] nghin cu s tng hp v hnh thi hc ca h blend CR/PVC bng
hng ngoi v TEM. Kt qu cho thy h CR vi PVC khng tng hp. Trong
h blend xy ra hin tng o pha khi hm lng PVC t 60% n 70% v
hm lng 50% CR th CR vn cn l pha lin tc trong h cao su blend.
Swanpan Saha v cng s [85] tin hnh nghin cu kh nng tng
hp ca PVC v CR. Kh nng tng hp ca cc h blend PVC/CR c xc
nh bi tiu chun Zelinger Heidingsfeld 30oC. Trong phng php trn cc
tc gi s dng phng trnh Stockmayer-Fixman v nht tng i
tnh ton tng tc dung mi polyme. Cc kt qu phn tch nhit chng
minh c PVC v CR khng tng hp v chng ch c kh nng tng hp
hn ch hm lng CR cao. ng thi tc gi Swanpan Saha [86] cng
nghin cu tnh lu bin ca blend CR v nh hnh vi PVC. Cc kt qu c
gii thch v hnh thi hc v phn tch nhit. Qu trnh thc hin trn thit b
Branbender, cc thng s c th c xc nh t cc im lu bin. Tnh trng
phn tn ca cc polyblend cng c quan st thy bng cch qut hin vi
in t (SEM) nghin cu. Kt qu th nghim cho thy rng CR c th thc y
-
50
kh nng gia cng v s hp nht ca PVC. Trnh t trn c nh hng su sc
n kh nng gia cng v kh nng tng hp ca h blend nghin cu.
Y. P. Singh and R. P. Singh [87] nghin cu s tng hp ca blend
PVC vi CR-20 (cao su cloropren c hm lng clo cao) v polyblend ghp ca
chng. Kt qu nghin cu cho thy CR-20 tng hp vi PVC, trong khi
polyblend ghp ca styren, etyl acrylat hoc acrylonitril vo CR-20 li to ra tnh
khng ng nht trong hn hp vi nha PVC. Cc tc gi trn [88] cng
nghin cu s n nh nhit ca blend PVC vi polyblend ghp CR-20 vi
styren-acrylonitril (CR-20gp-SAN) t l (2:1), ng thi so snh s n nh
nhit ca h blend trn vi h PVC/CR-20 v PVC/KM-365B (KM-365B l cht
bin tnh trn c s acrylat). Kt qu nghin cu cho thy s n nh nhit
ca PVC bin tnh thp hn so vi PVC cha bin tnh. H blend PVC/CR-20gp-
SAN (2:1) n nh cao hn PVC/CR-20 nhng thp hn so vi PVC/KM-365B.
M. Behal and V. Duchacek [89] nghin cu nh hng ca nhit v c
trong qu trnh lu ha nhit h CR/PVC. Nghin cu cho thy gia nhit v p
ti nhit cao nh hng ln s to thnh mng li trong vt liu. Trong qu
trnh lu ha khong nhit 150-200C, cc tc gi quan st v xc nh
c cc thng s ng hc ca phn ng khu mch. Khi cao su c p v ct
mch, t l lin kt ngang gim xung nhiu ngay c khi nhit tng i
thp (90-150C). Qu trnh lu ha nhit ca h CR/PVC c nghin cu
trong phm vi 180C. Maxima quan st thy s ph thuc ca mt s thng
s ng hc ca phn ng lu ha nhit vo thnh phn pha trn polyme.
Nhm tc gi R. Suresh, Y. P. Singh, G. D. Nigam v R. P. Singh [90]
nghin cu kh nng tng hp ca h CR/PVC bng k thut in mi, siu m
v bc x tia X. Nghin cu bc x tia X cho thy tng tc polyme-polyme
ca PVC v CR-20. Nhng kt qu ny ph hp vi cc nghin cu v cu trc
hnh thi hc ca h blend ny.
-
51
1.4.3.7. H blend trn c s cao su NBR vi CR v PVC
Cc tc gi A. M. Omran, A. M. Youssef, M. M. Ahmed, E.M.Abdel-Bary
v R.T. L. Hellipolis Cairo (Ai Cp) [91] nghin cu vt liu cao su blend bn
c v chu du trn c s cao su NBR (N3980-39% ) vi CR v PVC gm cc h
blend NBR/CR v NBR/PVC trn my trn hai trc (ng knh trc 400mm v
600mm) vi cc h lu ha khc nhau. Sn phm cao su blend thu c c
cn tm v bo qun t nht 6 gi trc khi tin hnh th nghim. Cc mu c
th trng trong cc loi du ng c, du thy lc, diesel v toluen ti nhit
phng (252)oC trong 24 gi. Kt qu nghin cu cho thy t l trn
NBR/CR (1:1) c thi gian lu ha t nht; khi tng hm lng CR th kh nng
chu xng v du diesel gim i. Thi gian lu ha tng theo hm lng CR n
t l 1:1, nu tip tc tng hm lng CR s dn n s tng bn ko trong
khi moun t thay i. Trong h blend NBR/PVC, khi t l PVC t 50% so vi
NBR th moun bin i tuyn tnh. Vi hm lng PVC cao hn th dn di
gim i, tuy nhin hm lng PVC nh hng khng ln n trng ca vt
liu. Cc tc gi cn thy mt lin kt ngang gim khi tng hm lng PVC
v c nh hng n kh nng chu du ca cc h tng ng. Tt c cc h cao
su blend NBR/PVC c kh nng chu du thy lc v nhin liu tt khi hm
lng PVC khng qu 30%.
1.4.3.8. Mt s h blend c kh nng chu du khc
Tc gi H. Ismail v cc cng s nghin cu ch to blend ca SBR vi
cao su thin nhin epoxi ha (ENR). Vic blend ha vi ENR ci thin kh nng
gia cng, cng, n hi, tng bn du cho SBR. Nu cho thm cht tng
hp styren-butadien epoxi ha styren triblock copolyme (ESBS) th kh nng
gia cng, bn ko t v bn du ca vt liu tt hn [92]. Abhijit Jha v
Anil K. Bhowmick [93] ch to blend ca polybutylen terephtalat/polyacrylat
(PBT/ACM). Loi vt liu ny rt bn k c khi ngm trong du 150oC m
khng b suy gim cc tnh cht c l.
-
52
Tc gi PK Das v cc cng s [94] nghin cu ch to blend ca cao
su acrylonitril butadien hydro ha (HNBR) v polyamit (PA) t l 50/50 bng
phng php trn ri cho bc x bng chm in t. Kt qu cho thy HNBR
phn tn trong pha lin tc ca nylon. Khi tng cng bc x th bn ca
blend tng, gi ha trong du v trng n gim.
Sirichai pattanawannidchai v cc cng s [95] nghin cu ch to
blend ca CSTN v CPE t l 20/80 vi cht n l SiO2. Kt qu thy bn
ca blend tng theo s tng hm lng ca SiO2 v cht n khng lm tng
bn du ha ca vt liu. Nhm tc gi Chakrit Sirisinha v cc cng s [96] ch
ra blend CSTN/CPE (hm lng CSTN bng 50% khi lng) c gi thnh thp
m vn c tnh cht c l t yu cu; bn du v bn gi ha ca blend
CSTN/CPE 50/50 ph thuc nhiu vo s phn tn ca pha CSTN trong CPE.
Cht tng hp cho blend c s dng l EPDM-g-MA. Nhm tc gi trn [97]
cng chng minh bn ko ca blend CSTN/CPE 50/50 c tnh nng tng
ng vi CPE nguyn cht k c khi ngm du v lo ha nhit. Bng phn tch
c nhit, cc tc gi cng xc nh c s thay i gi tr Tg v quan st
tng tc gia 2 pha gy ra bi s ng lu ha trong blend CSTN/CPE.
Cc tc gi Charkrit Sirisinha, Pongdhorn Saeoui [98] nghin cu nh
hng ca EPDM-g-MA nh mt cht tng hp, cht phenolic l cht chng
oxy ha v kh nng chng lo ha nhit ca h blend CPE/CR 50/50. Kt qu
nghin cu cho thy EPDM-g-MA c th lm gim kch thc pha ca blend vi
hm lng ti u l 1 phn khi lng. Ngoi ra v chu du, tnh cht lo
ha nhit ca blend ph hp vi bn ko.
P. Sae-oui1, C. Sirisinha, K. Hatthapanit [99] nghin cu nh hng
ca t l blend ln gi ha, kh nng chu du, chu ozon ca h blend CR/NR
khi s dng SiO2 lm cht n. Kt qu nghin cu cho thy, khi trn SiO2 vo
h blend lm tng mt lin kt ngang trong h blend, phn tn ca SiO2
trong CR tt hn trong cao su thin nhin. Tnh cht c l, kh nng chng phn
-
53
hy do lo ha nhit, chu ozon ca h CR/NR cng c ci thin ng k khi
hm lng CR trong h tng ln. Trong khi , P. Thavamani v D. Khastgir
[100] nghin cu kh nng tng hp ca HNBR vi etylen vinyl acetat
copolyme (EVA). Kt qu nghin cu cho thy hai polyme ny c kh nng
tng hp vi nhau. bn du ca vt liu ny tng theo s tng ca hm
lng HNBR. Bn cnh , tc gi Hanafi Ismail v cc cng s [101] nghin
cu ch to blend ca SBR vi cao su thin nhin epoxy ha (ENR) v ch ra
rng ENR lm tng bn du cho SBR. Nu cho thm cht tng hp styren -
butadien epoxy ha - styren triblock copolyme (ESBS) th kh nng gia cng,
bn ko t v bn du ca vt liu c ci thin.
c bit Wu Wei-li, Li Qing-shan [102] s dng NBR thay i kh
nng chu du ca h SBR/PVC khi thay i t l pha trn. Tng h c kim
tra tnh nng ( bn ko, dn di khi ko t, cng, kh nng chu mi
mn v chu du, v.v) v kt qu nghin cu nhn c cho thy t hp ti
u c chu du, dung mi (nghin cu trng trong xng v benzen 23oC
trong 24 gi) l t yu cu khi hm lng NBR l nh hn 25%. Ngoi ra cn
mt s php phn tch v nghin cu khc cng c thc hin i vi h ba
thnh phn NBR/SBR/CSTN. ng thi nhm tc gi Wu Wei-li [103] cng
nghin cu kh nng khng du ca h blend CSTN/ PVC c ci thin vi t
l NBR ti u. H CSTN/ PVC/NBR nghin cu c xc nh cc tnh cht
nh bn ko, dn di khi ko t, cng, kh nng chu mi mn v chu
du v c so snh vi cc thng s tng ng ca NBR. Cc tc gi xc
nh c cng thc phn khi lng ti u nh sau: PVC: 30; CSTN: 100;
NBR: 25; S: 3; TMTD: 0,8; cht xc tin D: 1,5; cht xc tin DM: 1.5; SiO2:
40; canxi cacbonat: 30; km oxit: 5; axit stearic: 1,5; cht phng lo D: 2. H
blend nhn c c kh nng chu du t mc yu cu t ra .
Mt hng khc S. H. Botros v K. N. Abdel - Nour [104] nghin cu
ch to blend ca cao su butyl (IIR) vi NBR c vt liu cao su blend bn du
-
54
v bn nhit. Kt qu nghin cu cho thy cc sn phm blend IIR/NBR lu ha
cc t l (70:30) (30:70) v (20:80) kh nng chng lo ha, trng n ca
chng trong du phanh v toluen cng c ci thin so vi cc cao su thnh
phn. Ngoi ra, S. H. Bostros [105] cng nghin cu ch to cao su etylen
propylen dien maleat (MAH-g-EPDM) trn my cn hai trc v s dng cht ny
lm cht tng hp cho h blend EPDM/NBR. Bng phng php o nht v
knh hin vi in t qut cho thy khi thm MAH-g-EPDM vo h blend ci
thin kh nng tng hp v hnh thi ca h blend EPDM/NBR. Ngoi ra kh
nng chu nhit, tnh n nh di tc dng ca tia cc tm, cc c tnh c hc
ca blend cng c nghin cu.
Trong qu trnh nghin cu cc tnh cht ca vt liu blend PVC/NBR,
mt s tc gi gii thch s tng bn oxy ha nhit ca vt liu blend
NBR/PVC l do c phn ng khu mch gia nhm cloallyl ca PVC vi nhm
nitril trong cao su NBR. Ngoi ra, kh nng phn ng gia cc cu t, ca cht
tng hp trong qu trnh gia cng ch to vt liu polyme blend cng c
nhiu tc gi nghin cu [72, 106, 107, 108, 109].
T nhng thng tin thu lm c cho thy rng:
- Ngh