Nghiên cứu sử dụng carbon nanotube tăng cường tính chất cơ lý cho cao su mặt lốp xe máy trong hệ cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp styrene-butadien

Nghiên cứu này khảo sát hàm lượng độn tăng cường carbon nanotubes (CNTs) từ 0 đến 5% khối lượng vào hỗn hợp cao su thiên nhiên và tổng hợp styrene-butadien được làm cao su mặt lốp xe máy đến tính chất cơ lý của vật liệu cao su.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sử dụng carbon nanotube tăng cường tính chất cơ lý cho cao su mặt lốp xe máy trong hệ cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp styrene-butadien Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Nghiên cứu sử dụng carbon nanotube tăng cường tính chất cơ lý cho cao su mặt lốp xe máy trong hệ cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp styrene-butadien Nguyễn Trần Hà1, Nguyễn Thị Minh Nguyệt1, Vương Vĩnh Đạt1,2, Lê Văn Thăng1* 1 Phòng thí nghiệm trọng điểm Đại học Quốc gia về công nghệ vật liệu, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2 Học viện KH&CN, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Ngày nhận bài 10/7/2017; ngày chuyển phản biện 12/7/2017; ngày nhận phản biện 8/8/2017; ngày chấp nhận đăng 18/8/2017 Tóm tắt: Nghiên cứu này khảo sát hàm lượng độn tăng cường carbon nanotubes (CNTs) từ 0 đến 5% khối lượng vào hỗn hợp cao su thiên nhiên và tổng hợp styrene-butadien được làm cao su mặt lốp xe máy đến tính chất cơ lý của vật liệu cao su. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi thêm chất độn CNTs thì thời gian lưu hóa tối ưu Tc90 giảm, tốc độ lưu hóa tăng và các tính chất cơ lý như độ cứng, độ bền kéo đứt, độ bền xé, độ bền uốn gấp, khả năng kháng mài mòn tăng hiệu quả. Ngoài ra, hình thái học của vật liệu nanocomposite trên cơ sở cao su/CNTs đã được quan sát hình thái học qua phương pháp SEM và TEM. Các tính chất nhiệt của vật liệu nanocomposite cũng được khảo sát bằng giản đồ phân tích nhiệt khối lượng (TGA). Các kết quả thu được cho thấy, vật liệu nanocomposite cao su/CNTs với khả năng phân tán tốt CNTs sẽ là vật liệu tiềm năng cho việc ứng dụng trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lốp xe có tuổi thọ cao. Từ khóa: Cao su styrene-butadien, cao su thiên nhiên, nano composite, NR/SBR blends, ống cacbon nano. Chỉ số phân loại: 2.5 Đặt vấn đề Việc pha trộn cao su tự nhiên với cao su tổng hợp có tầm quan trọng về mặt thương mại và kỹ thuật vì có nhiều ưu điểm, tạo khả năng phối hợp các tính chất mà một loại cao su không thể đạt được [1-7]. Trong các loại hỗn hợp cao su, cao su tự nhiên (NR) và cao su tổng hợp styrenebutadien (SBR) được sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất lốp xe do có độ bền kéo, độ bền xé, tính bền nhiệt và khả năng chống mài mòn cao [5]. Bên cạnh đó, các tính chất cơ lý của hỗn hợp cao su được tăng cường bằng cách sử dụng chất độn khác nhau. Than đen được sử dụng nhiều trong công thức phối trộn cao su vì giá thành thấp, tính chất cơ lý tốt. Hiện nay xu hướng nghiên cứu sử dụng chất độn nano với hàm lượng thấp trong cao su nhằm tăng cường tính chất cơ lý của sản phẩm đang được quan tâm [8-10]. Trong các chất độn nano hiện nay, carbon nanotubes (CNTs) đang được quan tâm nhiều bởi có nhiều tính chất vượt trội khi được đưa vào cao su chỉ với hàm lượng thấp. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp tăng cường khả năng phân tán CNTs vào hỗn hợp cao su đã được thực hiện. X. Zhou và các cộng sự nghiên cứu việc đưa CNTs vào hỗn hợp SBR (SBR/CNTs) bằng phương pháp ép nóng để so sánh với mẫu latex SBR/than đen, kết quả cho thấy SBR/CNTs có tính chất cơ lý cao hơn và cải thiện đáng kể tính chất gia công của SBR [11]. Năm 2008, A. Das cũng đã công bố ảnh hưởng của hàm lượng CNTs từ 0-10% trong hỗn hợp 50:50 SBR và cao su butadiene (BR) đến tính chất điện, nhiệt của nó. Kết quả cho thấy CNTs với hàm lượng 3-5% trong hỗn hợp SBR/ BR cho sản phẩm có tính chất cơ lý tốt, đặc biệt ở hàm lượng 5% có tính chất cơ lý tốt nhất và đáp ứng được yêu cầu gia công [12]. Năm 2006, K. Kueseng cùng cộng sự đã công bố phương pháp đưa CNTs vào hỗn hợp cao su nitrile để tăng cường cơ tính của sản phẩm và tính kháng trương trong dung môi của cao su [10]. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng chất độn CNTs trong hỗn hợp NR/SBR (w/w: 70/30) đến khả năng kháng mài mòn và các tính chất cơ lý hướng tới ứng dụng vào các sản phẩm cao su kỹ thuật lốp ô tô, xe máy. Vật liệu và phương pháp Vật liệu Cao su thiên nhiên (SVR3L), SBR 1502 với hàm lượng 25% styrene, được cung cấp lần lượt bởi Công ty Cao su Việt Nam, Kumho Petrochemical (Hàn Quốc). CNTs (NanocylTM NC7000) được cung cấp từ Nanocyl Tác giả liên hệ: Email: vanthang@hcmut.edu.vn * 20(9) 9.2017 39 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Investigation of carbon nanotubes as fillers to enhance the mechanical properties of motorbike tire rubber based on natural rubber and synthetic styrene-butadiene rubber Tran Ha Nguyen1, Thi Minh Nguyet Nguyen1, Vinh Dat Vuong1,2, Van Thang Le1* Material Technologies Laboratory, Ho Chi Minh City University of Technology 2 Graduate Universtiy of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology 1 Received 10 July 2017; accepted 18 August 2017 Abstract: In this research, we investigated the carbon nanotubes (CNTs) as reinforced fillers with the concentration of 0-5% into the mixture of natural rubber (NR) and synthetic styrene-butadiene rubber (SBR) for motorbike tires. The research exhibited that when we increase the CNTs cont ...