Nghiên cứu sử dụng nanoclay để cải thiện tính năng cao su mặt lốp công trình

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM THỊ ANH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CƠNG TRÌNH Chuyên ngành: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Mã số: 60.52.75 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 2 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỒN THỊ THU LOAN Phản biện 1: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM NGỌC ANH Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 07 năm 2011 * Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, loại độn được sử dụng phổ biến trong cơng nghiệp cao su là than đen và silica. Tuy nhiên, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật ngày nay, đặc biệt là sự phát triển của cơng nghệ nano, một hướng nghiên cứu mới đem lại hiệu quả cao trong ngành cơng nghiệp sản xuất cao su, đĩ là sử dụng độn cĩ kích thước nano, tiêu biểu là độn silicate dạng lớp đã được biến tính hữu cơ hay cịn gọi là organoclay, khi phân tán vào cao su sẽ tách lớp hoặc xen lớp trở thành độn cĩ kích thước nano. Trong sự cạnh tranh mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp sản xuất lốp ơ tơ, việc hạ giá thành và quan trọng là nâng cao chất lượng sản phẩm đĩng vai trị quyết định sự thành cơng của các doanh nghiệp. Trong bối cảnh đĩ, Cơng ty cổ phần cao su Đà Nẵng đã khơng ngừng nghiên cứu đưa các loại nguyên vật liệu mới vào sử dụng nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm. Chính vì vậy, tơi đã chọn và thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NANOCLAY ĐỂ CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CƠNG TRÌNH”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của nanoclay đến tính năng cao su mặt lốp cơng trình và đánh giá khả năng ứng dụng của nanoclay trong ngành cơng nghiệp sản xuất lốp ơ tơ, xe đạp, xe máy,… 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Cao su thiên nhiên cốm 1 SVR3L và cao su tổng hợp Polybutadien BR40. - Các loại phụ gia cho cao su được nhập trong và ngồi nước. 4 - Clay cĩ tên thương mại là Bentone SD-1, đã được biến tính hữu cơ, được cung cấp bởi cơng ty Brenntag – TP. Hồ Chí Minh. Phạm vi nghiên cứu: - Khảo sát các điều kiện phân tán nanoclay, hàm lượng nanoclay, quy trình luyện, các tính năng cơ lý của cao su sau lưu hĩa. - Phổ hồng ngoại truyền qua Fourier FT-IR, nhiễu xạ tia X - XRD, kính hiển vi điện tử truyền qua - TEM, kính hiển vi điện tử quét – SEM. 4. Phương pháp nghiên cứu ♦ Phương pháp chế tạo mẫu: - Quá trình hỗn luyện: khảo sát thời gian và quy trình luyện. - Quá trình tạo mẫu: khảo sát thời gian lưu hĩa ở nhiệt độ lưu hĩa 1600C. ♦ Phương pháp phân tích và xác định các tính chất: - Khảo sát định tính mẫu bột nanoclay. - Phương pháp khảo sát sự phân tán nanoclay vào cao su. - Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến tính chất cao su mặt lốp. - Khảo sát sự phân tán bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). - Khảo sát bề mặt mẫu phá hủy sau khi kiểm tra độ bền xé rách bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: đánh giá được ảnh hưởng của nanoclay đến tính năng của sản phẩm cao su. - Ý nghĩa thực tiễn: Đánh giá khả năng ứng dụng của nanoclay trong ngành cơng nghiệp sản xuất lốp ơ tơ, xe đạp, xe máy. 5 6. Bố cục luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo luận văn gồm cĩ các chương như sau : - Chương 1: Lý thuyết tổng quan - Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm - Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP Ơ TƠ 1.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của lốp ơ tơ 1.1.2. Phân loại lốp 1.1.3. Giới thiệu về lốp cơng trình – OTR Tire Lốp cơng trình bao gồm các loại lốp chuyên dụng trên các xe cơng trình như: máy xúc, máy ủi, máy đào, lốp chạy ở cảng,…Lốp chạy với tốc độ khơng cao, nhưng điều kiện mặt đường sử dụng và yêu cầu về tính năng phụ tải là rất khắc nghiệt. Lốp cơng trình thường sử dụng kết cấu của lốp bố chéo - Bias, khơng săm, khơng khí được bơm trực tiếp vào trong lịng lốp. Những tính năng chủ yếu ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của lốp cơng trình được khảo sát trên thực tế gồm: tính chịu mài mịn, tính chịu cắt xé khi chạy, tính chịu đâm thủng, tính chịu ép nén uốn gập, tính chịu lão hĩa,… [21]. 6 1.1.4. Quy trình cơng nghệ sản xuất lốp ơ tơ 1.1.5. Kết cấu và tác dụng của các thành phần lốp ơtơ Lốp ơ tơ do 4 thành phần chính cấu thành: Mặt lốp, thân lốp, gĩt lốp và cao su da dầu (hình 1.2). Hình 1.2: Kết cấu mặt lốp ơ tơ 1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐƠN PHA CHẾ CAO SU MẶT LỐP CƠNG TRÌNH ♦ Cao su nguyên vật liệu: - Cao su thiên nhiên SVR3L - Cao su tổng hợp Butadien ♦ Chất lưu hĩa, chất xúc tiến, chất tương hợp và phịng tự lưu: - Lưu huỳnh - Xúc tiến CZ - Vulkalent PVI - Chất tương hợp Si-69 ♦ Chất trợ xúc tiến: - Oxide kẽm - Acid Stearic 7 ♦ Chất độn: - Than N330 - Silica - Nanoclay ♦ Chất hĩa dẻo: - Dầu Aromatic ♦ Chất phịng lão: - Antilux 654 - Phịng lão RD - Phịng lão 4020 1.2.1. Cao su thiên nhiên - NR 1.2.1.1. Khái niệm - Cơng thức phân tử của cao su thiên nhiên như sau: (C5H8)n - Cơng thức cấu tạo: H2C C CH CH2 CH3 n 1.2.1.2. Sản xuất cao su thiên nhiên 1.2.1.3. Tính chất cao su thiên nhiên 1.2.2. Cao su Butadien – BR 1.2.2.1. Các loại cấu trúc Polybutadien Monomer dùng để sản xuất BR là butadien, cấu tạo phân tử như sau: CH2 CH CH CH2 1.2.2.2. Phân loại cao su Butadien 1.2.2.3. Cấu trúc cao su Butadien Cấu trúc của BR được biểu diễn như sau: 8 H2C CH CH CH2 n 1.2.2.4. Tính năng cao su Butadien 1.2.2.5. Ứng dụng của cao su Butadien 1.2.3. Chất lưu hĩa - lưu huỳnh Lưu huỳnh dùng cho lưu hĩa cao su thường ở dạng α - dạng tồn tại nhiều và bền vững ở nhiệt độ thường, cĩ tinh thể hình thoi, màu vàng, tỷ trọng 2.07, tnc = 112.80C. Lưu huỳnh dạng α ít tan trong cao su. 1.2.3.1. Hoạt tính lưu hĩa của lưu huỳnh 1.2.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng lưu huỳnh trong hợp phần cao su 1.2.4. Chất xúc tiến lưu hĩa 1.2.4.1. Khuyết điểm của lưu huỳnh khi lưu hĩa cao su 1.2.4.2. Mục đích sử dụng xúc tiến lưu hĩa 1.2.4.3. Cơ chế lưu hĩa của xúc tiến 1.2.4.4. Yêu cầu đối với xúc tiến lưu hĩa 1.2.4.5. Lựa chọn xúc tiến lưu hĩa 1.2.4.6. Xúc tiến lưu hĩa CZ - Xúc tiến sử dụng là xúc tiến CZ thuộc nhĩm Sulfenamid [23]. - Tên gọi là N-cyclohexyl-2-benzothiazol sulfonamide - Cơng thức cấu tạo: N S NH 9 1.2.5. Chất trợ xúc tiến ZnO và axit stearic - ZnO: là chất bột hoặc tình thể màu trắng, trọng lượng riêng 5.41 ~ 5.67 g/cm3, nhiệt độ nĩng chảy 19750C, gia nhiệt đến 18000C thì thăng hoa, lượng dùng thường từ 3 ~ 5 PKL [23]. - Acid Stearic: cơng thức cấu tạo là CH3(CH2)16COOH, thường cĩ dạng hạt hay phiến, tỷ trọng tương đối 0.9480 (ở 200C), nhiệt độ nĩng chảy 70 ~ 710C. Lượng dùng Acid Stearic thơng thường từ 0.5 ~ 2 PKL [23]. 1.2.6. Chất chống lão hĩa 1.2.6.1. Phịng lão vật lý Antilux Là chất bảo vệ sự thâm nhập của Oxy khơng khí vào trong cao su. 1.2.6.2. Chất phịng lão hĩa học 4020 và RD • Phịng lão 4020: - 4020 là chất phịng lão kháng Ozon cho cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp, ở thể rắn, màu xám đen, tỷ trọng 0.986 ~ 1.00, nhiệt độ nĩng chảy 40 ~ 450C [23]. • Phịng lão RD: - Phịng lão RD là chất chống lão hĩa Oxy cho cao su NR, SBR và NBR. 1.2.6.3. Các yêu cầu đối với chất phịng lão 1.2.7. Chất hĩa dẻo 1.2.7.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với chất hĩa dẻo 1.2.7.2. Dầu hĩa dẻo Aromatic - Dầu hĩa dẻo Aromatic ở thể lỏng nhớt màu vàng, ánh xanh đậm, mùi dầu nhẹ. 10 1.2.8. Chất độn 1.2.8.1. Than đen N330 Than N330 cịn gọi là than HAF hay than cứng thuộc loại than lị chịu mài mịn cao. Than N330 cĩ tốc độ lưu hĩa trung bình, kích thước bình quân của hạt than nằm trong khoảng 26 ~ 30 nm [23]. 1.2.8.2. Silica - SiO2 Silica ở dạng vơ định hình, trong kết cấu hĩa học của than trắng cĩ đến 95 ~ 99% là SiO2, gồm nguyên tử Silic và Oxy sắp xếp thành cấu trúc tứ diện. Kích thước hạt từ 1 – 100 nm [22]. 1.2.9. Chất tương hợp Si-69 Chất tương hợp hay tác nhân liên kết là các hợp chất Silane. 1.2.10. Chất phịng tự lưu - Vulkalent PVI - Dạng tinh thể màu vàng nhạt. Nhiệt độ nĩng chảy 89 - 940C. Điểm chớp cháy 2800C. 1.3. CẢI THIỆN TÍNH NĂNG CAO SU MẶT LỐP CƠNG TRÌNH BẰNG CLAY BIẾN TÍNH HỮU CƠ - ORGANOCLAY 1.3.1. Giới thiệu về clay 1.3.1.1. Cấu trúc clay Clay hay cịn gọi là khống sét, được cấu tạo từ các lớp mỏng, mỗi lớp cĩ chiều dày gần 1 nanomet, cịn chiều dài từ vài trăm đến vài nghìn nanomet. 1.3.1.2. Clay biến tính hữu cơ - Organoclay ♦ Các phương pháp biến tính clay: • Phương pháp trao đổi ion: • Sử dụng chất liên diện: 11 1.3.2. Cao su gia cường bằng nanoclay Tùy theo độ bền liên kết bề mặt giữa cao su và clay, cĩ thể chia cao su-clay thành ba loại như sau [2]: - Dạng kết tụ (thơng thường) - Dạng chèn lớp (intercalated) - Dạng tách lớp Hình 1.11: Các dạng cấu trúc của cao su gia cường nanoclay 1.3.3. Các phương pháp chế tạo cao su gia cường bằng nanoclay ♦ Trùng hợp In-situ ♦ Sự chèn lớp thơng qua dung dịch ♦ Phương pháp nĩng chảy trực tiếp ♦ Sự chèn lớp của cao su thơng qua hỗn hợp latex 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến morphology của cao su gia cường bằng clay trong phương pháp nĩng chảy 1.3.5. Tính năng của cao su gia cường bằng nanoclay 12 1.3.5.1. Kích thước nano 1.3.5.2. Tính xúc tác 1.3.5.3. Tỷ lệ kích thước (aspect ratio) 1.3.6. Ưu điểm và những thách thức của cao su gia cường bằng độn kích thước nano CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1.1. Nguyên vật liệu ♦Cao su: - Cao su thiên nhiên SVR3L được cung cấp bởi Cơng ty Cao su Chưprơng, Gia Lai, Việt Nam. - Cao su Butadien BR40 được cung cấp bởi Tập đồn Heartychem, Hàn Quốc. ♦ Chất lưu hĩa, chất xúc tiến, chất tương hợp và phịng tự lưu: - Chất tương hợp Si-69 - Silane JH S69 - Jingzhou Jianghan Fine Chemical. - Lưu huỳnh - Sulphur Powder Miwon Chemical Korea. - Xúc tiến CZ - Accelerator CBS Taian Tianli China. - Vulkalent PVI - Shandong Yanggu Huatai Chemical China. ♦ Chất trợ xúc tiến: - Oxide kẽm - ZnO xạ hiếm - Acid Stearic - Taiko Malaysia. ♦ Chất hĩa dẻo: 13 - Dầu Aromatic - Mexon P-140 của nhà cung cấp Mekong Petrochemical, Vĩnh Long, Việt Nam. ♦ Chất phịng lão: - Antilux 654 RheinChemie. - Phịng lão RD - Antioxidant RD Henan Richon Chemical China. - Phịng lão 4020 - Santoflex 6PPD Flexsys Belgium. ♦ Chất độn: - Than N330 Hitech Carbon, trực thuộc cơng ty Aditya Birla Nuvo, Ấn Độ. - Silica – Ultrasil VN3GR được cung cấp bởi Cơng ty Evonik Wellink Silica (Nangping), Trung Quốc. - Clay cĩ tên thương mại là Bentone SD-1, đã được biến tính hữu cơ, dạng bột, sản xuất bởi cơng ty Elementis Specialties và được cung cấp bởi cơng ty Brenntag - Hồ Chí Minh. 2.1.2. Đơn pha chế Dựa trên cơ sở đơn pha chế “Cao su mặt lốp cơng trình”, dựa vào các nghiên cứu trước đây, sử dụng thêm chất tương hợp Si- 69 [21] và thay đổi hàm lượng nanoclay 1PKL, 2PKL, 3PKL, 5PKL, ta cĩ các thí nghiệm như sau: Bảng 2.1: Đơn pha chế thí nghiệm STT Nguyên vật liệu Hàm lượng (PKL) 1 Cao su thiên nhiên SVR3L 80 2 Cao su Butadien BR40 20 3 ZnO xạ hiếm 5 4 Acid Stearic 2 5 Phịng lão RD 1.5 6 Phịng lão 4020 1.5 14 7 Antilux 1 8 Silica 5 9 Si-69 0.5 10 Than N330 50 11 Dầu Aromatic 12 12 Nanoclay 0, 1, 2, 3, 5 13 Lưu huỳnh 1.9 14 Xúc tiến CZ 1.2 15 Vulkalent PVI 0.2 2.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.2.1.Quá trình nghiên cứu Quá trình nghiên cứu được thể hiện bằng sơ đồ khối thể hiện ở hình 2.12. 2.2.2. Quy trình gia cơng tạo mẫu 2.2.2.1. Luyện kín 2.2.2.2. Luyện hở 2.2.2.3. Kiểm tra điểm lưu hĩa 2.2.2.4. Lưu hĩa mẫu 2.2.3. Phân tích định tính nanoclay 2.2.4. Khảo sát sự phân tán của nanoclay trong cao su 2.2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 2.2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến tính chất của cao su lưu hĩa 2.2.5.1. Đo độ bền xé rách 2.2.5.2. Kiểm tra các tính năng cơ lý 2.2.5.3. Đo độ cứng 15 2.2.5.4. Đo độ đàn hồi - độ nảy cao su 2.2.5.5. Đo mài mịn DIN 2.2.5.6. Đo mài mịn AKRON 2.2.5.7. Đo độ nội sinh nhiệt do ép nén 16 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của nanoclay đến tính năng cao su mặt lốp cơng trình Kết luận Lưu hĩa mẫu Luyện kín Khảo sát khả năng phân tán: + Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) + Phân tích hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Khảo sát các tính năng cơ lý của mẫu: + Khả năng chịu mài mịn + Độ cứng, độ đàn hồi + Độ bền kéo đứt + Độ bền xé rách + Độ nội sinh nhiệt Luyện hở Ổn định 8h, to phịng Ổn định 24h, to phịng + Lưu huỳnh + Xúc tiến Khảo sát điều kiện phân tán: + Thời gian phân tán Cao su Nanocla y Các loại phụ gia FTIR Kiểm tra điểm lưu hĩa phịng Khảo sát bề mặt phá hủy mẫu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 2.2.6. Khảo sát bề mặt phá hủy của mẫu sau khi đo độ bền xé rách 17 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH NANOCLAY Các peak đặc trưng của octadecylamine tại số sĩng 2922.9, 2851.8 cm-1 cũng xuất hiện trên phổ FTIR của mẫu nanoclay, so sánh với những phổ trong những nghiên cứu khác, thấy rằng clay đã được biến tính bằng octadecylamine (hình 3.2) [10]. Hình 3.1: Phổ FTIR của mẫu bột nanoclay 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NANOCLAY ĐẾN SỰ PHÂN TÁN NANOCLAY TRONG HỢP PHẦN CAO SU 3.2.1. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Sau khi phân tán clay trong cao su thì các peak này dịch chuyển về bên trái và diện tích peak giảm cho thấy đã xảy ra sự chèn và tách lớp clay. 18 Hình 3.3: Phổ XRD của nanoclay (a) và cao su gia cường nanoclay với các hàm lượng khác nhau tương ứng: (b) 5 PKL, (c) 3 PKL, (d) 2 PKL, (e) 1 PKL 3.2.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) (a) (b) Hình 3.4: Kết quả TEM của mẫu nanoclay/cao su với hàm lượng nanoclay là 2PKL với các độ phĩng đại 30000 lần (a) và 200000 lần (b) Ở độ phĩng đại 30000 lần, cĩ thể nhìn thấy nanoclay phân tán đều trong hỗn hợp cao su, và ở độ phĩng đại 200000 lần, cĩ thể thấy rõ sự tách lớp của clay trong hỗn hợp cao su. (a) (c) (e) (b) (d) 19 Cùng với kết quả nhiễu xạ tia X (hình 3.3), kết quả khảo sát hiển vi điện tử truyền qua (hình 3.4) đã khẳng định vật liệu nanocomposite trên cơ sở cao su và nanoclay được phân tán bằng phương pháp nĩng chảy cĩ cấu trúc xen lớp và tách lớp. Các mạch đại phân tử cao su đã chèn vào giữa các lớp clay và các lớp clay đã bị bĩc tách. 3.3. KHẢO SÁT THỜI GIAN LUYỆN THEO NHIỆT ĐỘ THÁO SU Hình 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến thời gian hỗn luyện Từ đồ thị cho thấy, ở cùng một nhiệt độ tháo liệu là 1500C, khi tăng hàm lượng nanoclay thì thời gian hỗn luyện tăng. 3.4. KHẢO SÁT THỜI GIAN LƯU HĨA Từ đồ thị cho thấy khi tăng hàm lượng nanoclay thì làm giảm thời gian lưu hĩa. Đồ thị biểu diễn thời gian hỗn luyện 0 50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Th ờ i g ia n hỗ n lu yệ n (s) 20 Hình 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến thời gian lưu hĩa 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NANOCLAY ĐẾN ĐỘ BỀN XÉ RÁCH Dựa vào đồ thị ta thấy độ bền xé rách của mẫu cao su tăng khi gia cường bằng nanoclay và đạt kết quả tốt nhất ở 2PKL, sau đĩ giảm dần khi tiếp tục tăng hàm lượng nanoclay. Hình 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ bền xé rách của cao su Độ bền xé rách 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ bề n x é rá ch (N /c m ) Thời gian lưu hĩa 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Th ờ i g ia n (p hú t) ts1 tc90 21 3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NANOCLAY ĐẾN TÍNH NĂNG CƠ LÝ CỦA CAO SU LƯU HĨA 3.6.1. Độ bền kéo đứt Dựa vào đồ thị ta thấy rằng so với mẫu khơng gia cường bằng nanoclay thì độ bền kéo đứt của mẫu gia cường bằng nanoclay với hàm lượng 1PKL, 2PKL, 3PKL cao hơn và đạt cực đại ở 1 PKL. Tại 1PKL, độ bền kéo đứt của cao su tăng so với cao su khơng gia cường bằng nanoclay và giảm nhẹ ở mẫu gia cường 2PKL nanoclay. Hình 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ bền kéo đứt 3.6.2. Độ dãn dài khi đứt Độ dãn dài của hợp phần cao su giảm dần khi tăng hàm lượng nanoclay Độ bền kéo đứt 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ bề n ké o đ ứ t (N /c m 2) 22 Hình 3.11: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ dãn dài khi đứt 3.6.3. Độ cứng và Modul 300 Hình 3.12: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến modul 300 Độ dãn dài khi đứt 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ dã n dà i k hi đ ứ t (% ) Modul 300 0 200 400 600 800 1000 1200 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (%) M od ul 30 0 (N /c m 2) 23 Hình 3.13: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ cứng 3.7. MÀI MỊN DIN VÀ AKRON Từ đồ thị ta thấy rằng gia cường cao su bằng nanoclay với hàm lượng lớn hơn 2PKL làm tăng độ mài mịn, nghĩa là làm giảm khả năng kháng mài mịn của cao su. Khi tăng hàm lượng clay làm giảm độ phân tán của clay, tạo ra các kết khối liên kết yếu dễ bĩc tách hơn nên độ mài mịn càng tăng. 3.8. ĐỘ ĐÀN HỒI – ĐỘ NẢY SU Từ đồ thị ta thấy, độ đàn hồi của hỗn hợp cao su giảm dần khi tăng hàm lượng nanoclay. Độ cứng 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ cứ ng (0 A ) 24 Độ nội sinh nhiệt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ si nh nh iệ t (0 C) Hình 3.16: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ đàn hồi 3.9. ĐỘ NỘI SINH NHIỆT DO ÉP NÉN Độ nội sinh nhiệt của hợp phần cao su tăng lên khi tăng hàm lượng độn nanoclay. Hình 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay đến độ nội sinh nhiệt của cao su Độ đàn hồi 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5 6 Hàm lượng nanoclay (PKL) Đ ộ đ àn hồ i (% ) 25 3.10. KHẢO SÁT BỀ MẶT PHÁ HỦY CỦA MẪU BẰNG KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM) SAU KHI ĐO ĐỘ BỀN XÉ RÁCH Hình 3.18: Kết quả SEM của mẫu cao su khơng gia cường nanoclay Hình 3.19: Kết quả SEM của mẫu cao su gia cường 2PKL nanoclay 26 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. KẾT LUẬN - Kết quả nghiên cứu cho thấy đã cĩ sự chèn và tách lớp clay trong hợp phần cao su khi mẫu cao su gia cường bằng nanoclay được chế tạo theo điều kiện gia cơng hiện tại ở Cơng ty CP Cao su Đà Nẵng. - Đã khảo sát được thời gian hỗn luyện phù hợp với quy trình. - Khi sử dụng nanoclay gia cường cho cao su ở 2PKL thì độ bền xé rách của vật liệu tăng đáng kể, độ đàn hồi tăng và độ nội sinh nhiệt do ép nén là thấp nhất. Độ bền xé rách cao là một yêu cầu rất quan trọng của cao su mặt lốp cơng trình – lốp làm việc ở điều kiện khắc nghiệt. Bên cạnh đĩ, nanoclay biến tính bằng ODA làm giảm thời gian lưu hĩa của cao su, clay đĩng vai trị như chất trợ xúc tiến của quá trình lưu hĩa làm rút ngắn thời gian lưu hĩa. 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Do điều kiện của phịng thí nghiệm và thời gian hạn chế nên đề tài cịn nhiều vấn đề chưa khảo sát được. Để phát triển đề tài và đưa vào ứng dụng thực tiễn, cần nghiên cứu thêm các vấn đề sau: - Khảo sát thêm quy trình luyện để xác định điều kiện gia cơng tối ưu, giúp cho nanoclay phân tán tốt nhất trong hợp phần cao su. - Khảo sát thời gian lưu hĩa thực tế, dải lưu hĩa tối ưu của cao su gia cường bằng nanoclay trong sản xuất. - Nghiên cứu khả năng chống thấm khí của cao su gia cường bằng nanoclay để áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu tính kín khí cao như săm thiên nhiên và săm butyl.