Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên, cao su cloropren gia cường nanoclay

Cao su nanocomposites dựa trên hỗn hợp NR / CR và nanoclays đã được chuẩn bị bằng cách cán mill phương pháp. Nanoclays được điều trị bằng cách ngâm trong toluene trước khi sử dụng. Ảnh hưởng của nội dung nanoclays lên cơ học, nhiệt tính chất của vật liệu đã được nghiên cứu. Hình thái học của vật liệu được đặc trưng bởi X-Ray và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên, cao su cloropren gia cường nanoclayTạp chí Hóa học, 55(1): 66-70, 2017DOI: 10.15625/0866-7144.2017-00418Nghiên cứu chế tạo, cấu trúc và tính chất của vật liệu cao sunanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên, cao su cloropren giacường nanoclayLương Như Hải1,1, Ngô Trịnh Tùng3, Lưu Đức Hùng3, Đỗ Quang Kháng3*2Trung tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam23Viện Kỹ thuật Hóa sinh và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công AnViện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamĐến Tòa soạn 29-4-2016; Chấp nhận đăng 6-02-2017AbstractRubber nanocomposites based on NR/CR blends and nanoclays were prepared by rolling mill method. Nanoclayswere treated by immersing in toluene before using. The effects of nanoclays contents on the mechanical, thermalproperties of the materials were investigated. The morphology of the materials was characterized by X-Ray andtransmission electron microscopy (TEM). The results reveal that the optimal nanoclays content for rubbernanocomposite was 5 %. The intercalated and exfoliated morphology of rubber nanocomposites were found. Thereinforcements of nanoclay have significantly improved the tensile properties, thermal stability and environmentalresistance of NR/CR blends.Keywords. NR/CR blend, nanoclay, nanocomposites.1. MỞ ĐẦUCác chất gia cường cho vật liệu cao su có kíchthước nano là nanosilica, nano canxi carbonat,nanoclay, ống nano carbon,... Trong đó, nanoclayđược nhiều nhà khoa học quan tâm bởi khả năng giacường của nó tới tính chất của vật liệu cao su nhưtăng độ bền kéo, độ cứng, độ kháng thấm khí cũngnhư độ bền nhiệt [7]. Ngoài ra, nanoclay còn đóngvai trò như chất trợ tương hợp trong cao su blendCSTN/EPDM [8]. Với mục tiêu nâng cao tính chấtcơ lý cho cao su blend CSTN/CR (70/30) [3] vàđánh khả năng phân tán của nanoclay, trong nghiêncứu này tính chất và cấu trúc hình thái của cao sublend CSTN/CR với nanoclay đã được khảo sát.Khoa học và công nghệ nano là một lĩnh vựcđang được chú ý trong nghiên cứu và phát triển vậtliệu mới. Vật liệu cao su nanocompozit gồm pha nềnlà cao su hoặc cao su blend và pha gia cường có kíchthước nano. Vật liệu này kết hợp được cả ưu điểmcủa vật liệu vô cơ (độ cứng, bền nhiệt,…) và ưuđiểm của cao su (tính chất đàn hồi, mềm dẻo và khảnăng dễ gia công,…) [1].Cao su blend từ cao su thiên nhiên (CSTN) và caosu cloropren (CR) đã được nhiều tác giả nghiên cứu[2-4]. Khi phối trộn thêm cao su CR vào CSTN giúpcải thiện khả năng bền dầu, nhiệt và môi trường chovật liệu. Sae-oui P. và cộng sự [5] đã nghiên cứu ảnhhưởng của tỷ lệ blend tới độ bền già hóa, bền dầu vàozon của blend CSTN/CR/silica cho thấy, hàm lượngCSTN tăng làm gia tăng độ nhớt Mooney và tốc độlưu hóa, tuy nhiên modul và độ cứng của vật liệu lạigiảm. Mức độ phân tán silica cũng giảm khi hàmlượng CSTN tăng do sự tương tác yếu giữa silica vàCSTN. Naresh D. Bansod và cộng sự [6] đã sử dụngsilica biến tính tetraetoxysilan làm chất gia cường vànhận thấy các đặc tính về tính lưu biến, nhiệt, cơ lýcủa vật liệu đều gia tăng vượt trội so với trường hợpsử dụng silica không biến tính.2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Vật liệu nghiên cứu- Cao su thiên nhiên (CSTN) SVR 3L của côngty cao su Đồng Nai. - Cao su cloropren (CR) loạiBayprenR 110 MV 49 5 của hãng LANXESS..- Nanoclay là loại Nanofill® của Hoa Kỳ.- Các chất phụ gia: Axit stearic, oxit kẽm, lưuhuỳnh, xúc tiến CZ, xúc tiến D, phòng lão D,cumaron của Trung Quốc.- Dung môi toluen của Trung Quốc.66Đỗ Quang Kháng và cộng sựTCHH, 55(1) 20172.2. Phương pháp nghiên cứupha riêng làm giảm liên kết giữa nanoclay và nềncao su. Riêng độ cứng và độ dãn dư của vật liệu vẫntrong xu thế tăng dần do nanoclay là chất độn cứng.- Chế tạo vật liệu CSTN/CR/clay nanocompozit:Vật liệu cao su/clay nanocompozit trên cơ sở blendCSTN/CR/nanoclay chế tạo bằng phương pháp cántrộn qua dung môi. Đầu tiên, nanoclay được phối trộnvới dung môi toluen và ngâm trong 6 giờ. Tiếp theonanoclay này được đem phối trộn với cao su trên máycán hai trục trong thới gian 15 phút ở nhiệt độ 50 oC.Sau khi cán trộn đồng đều, cán xuất tấm mỏng, đểhong khô 24 giờ (cho dung môi bay hết). Tiếp tụcphối trộn với các phụ gia khác cũng như xúc tiến, lưuhuỳnh. Cuối cùng xuất tấm, cho vào khuôn ép lưu hóaở áp suất 6 kg/cm2, nhiệt độ 145 oC, trong thời gian15 phút. Mẫu tạo thành có chiều dày 2mm được để ổnđịnh trong 48 giờ, sau đó cắt theo tiêu chuẩn để đocác tính chất cơ lý của vật liệu.- Xác định các tính chất của vật liệu: Tính chấtkéo được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN4509-2006. Cấu trúc hình thái được nghiên cứu bằngkính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM)S-4800 của hãng Hitachi (Nhật Bản), nhiễu xạ tia XD8 Advance của hãng Bruker (CHLB Đức) và kínhhiển vi điện tử truyền qua (TEM) JEOL JEM 1010(Nhật Bản) ...