Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cao su Br/Silica nanocompozit

87 LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CAO SU BR/SILICA NANOCOMPOZIT PREPARATION AND CHARACTERATION PROPETIES OF BR/SILICA NANOCOMPOSITES Hoàng Thị Hòa Email: ht_hoa15@yahoo.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 13/8/2017 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 22/9/2017 Ngày chấp nhận đăng: 26/9/2017 Tóm tắt Cao su butadiene (BR) được sử dụng khá phổ biến để chế tạo

pdf6 trang | Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 518 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cao su Br/Silica nanocompozit, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
lốp xe cộ, băng tải, dây curoa, ống dẫn nước, đế giày dép, do cĩ khả năng chống mài mịn, chống trượt cao. Chất gia cường sử dụng cho BR là than đen và silica. Với mục đích tạo ra loại vật liệu cĩ màu sáng và loại bỏ được màu vàng của vật liệu khi lưu hĩa bằng lưu huỳnh, trong nghiên cứu này, vật liệu BR được gia cường bằng nanosilica và lưu hĩa bằng DCP. Kết quả cho thấy: khi được gia cường bằng nanosilica, vật liệu tạo thành cĩ những tính chất được cải thiện vượt trội: độ bền kéo tăng 343,8%, độ mài mịn tăng 18,9%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy mạnh nhất tăng 2,6oC, tốc độ phân hủy nhiệt giảm 1,85%/phút. Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, cĩ kích thước lớn hơn 100 nm. Khi hàm lượng nanosilica vượt quá hàm lượng tối ưu, các tập hợp nanosilica cĩ kích thước lớn hơn, thậm chí đến kích thước micromet. Nanosilica đã biến tính bề mặt bằng (bis(3-triethoxysilypropyl) tetrasulfide) (TESPT) cĩ hiệu quả hơn trong việc cải thiện tính chất của vật liệu so với nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng: độ bền kéo cao hơn 15,4%, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn 2,3oC. Từ khĩa: Cao su; BR; nanosilica biến tính; nanocompozit; TESPT. Abstract Butadiene rubber is commonly used to make tires, conveyors, belts, water pipes, footwear, ... due to its high abrasion resistance. The reinforcement fillers used for BR are black carbon and silica. To creating a light-colored material and removing the yellow color of the material from sulfur vulcanisation, in this study, the BR material was reinforced with nanosilica and cured by DCP. The results showed that: tensile strength increased by 343,8%, abrasion increased by 18,9%, the maximum temperature of decomposition increased by 2,6oC, thermal decomposition rate decreased by 1,85%/min. Nanosilica was dispersed in rubber material in aggregate form, larger than 100 nm. When the nanosilica content exceeds the optimum level, the nanosilica aggregates were larger, even to the μm size. Bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) (TESPT) modified nanosilica was more effective in improving the properties of materials compared to untreated nanosilica at the same content: tensile strength is greater than 15,4%, the maximum temperature of decomposition was higher than 2,3oC. Keywords: Rubber; BR; modified nanosilica; nanocomposite; TESPT. CHÚ THÍCH MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT BR Bt CSTN FESEM HDTES Cao su butadien Biến tính Cao su thiên nhiên Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ Hexadecyltrietoxysilan HPLC HTES IR MPS MPTES Sắc lý lỏng hiệu năng cao Bis(trietoxysilyl) hexan Cao su isopren 3-mercaptopropyl trimetoxysilan Methacryloxy propyl trimetoxy silan 88 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 MPTMS pkl SBR TEOS TESPD TESPM TESPT 3-metacryloxypropyl trimetoxysilan Phần khối lượng Cao su styren butadien Tetraetoxysilan Bis-(3-trietoxysilylpropyl) disulfit Bis-(trietoxysilylpropyl) monosunfit Bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulfit 1. GIỚI THIỆU Cao su butadien (BR) được tạo thành từ 1,3-butadien, loại dien liên hợp. Với khả năng chống mài mịn, chống trượt cao, BR được sử dụng khá phổ biến để chế tạo lốp xe cộ, băng tải, dây cu roa, ống dẫn nước, đế giày dép, [1]. Do hàm lượng nối đơi lớn trong mạch đại phân tử (tới 94÷98% mắt xích), nên BR thường được lưu hĩa bằng lưu huỳnh và các chất xúc tiến lưu hĩa [2]. Khi silica được sử dụng làm chất gia cường cho cao su, loại chất gia cường này đã được nghiên cứu cho cao su butadien và blend của nĩ. Khi dùng silica, vai trị của các chất tương hợp để tăng hiệu quả gia cường của silica (ưa nước) trong nền cao su (kỵ nước) đã được đặc biệt quan tâm. Vật liệu từ blend của BR với các cao su khác như SBR, IR, CSTN, E-SBR, S-SBR cùng với các loại chất tương hợp đã được chế tạo và nghiên cứu tính chất, khả năng ứng dụng. BR đã được phối trộn với cao su SBR bằng phương pháp trộn kín và 80 pkl silica vào blend SBR/BR để tạo cao su làm mặt lốp ơ tơ cùng với các loại silan TESPT, TESPD, TESPM, ETES, HTES, DTES, MPTES từ 4,6 đến 7 pkl [3]. Blend SBR/BR (80/20) gia cường bằng 45 pkl silica với 1,5 pkl chất tương hợp TESPT cũng được sử dụng và cải thiện 50% giá trị độ bền nén và 40% khả năng chống mài mịn. Đế giày được làm từ blend IR/BR (40/60) và 50 pkl silica cĩ modul và độ đàn hồi đều đạt ở mức tốt, nhưng cải thiện đáng kể là ở độ mài mịn thu được khi thay thế silica thơng thường bằng silica cĩ độ phân tán cao. Đế giày thể thao được làm từ blend E-SBR/BR (50:50) được trộn với khoảng 50 pkl silica kết tủa [4]. Phương pháp sol-gel cũng được sử dụng để chế tạo vật liệu BR/silica nanocompozit. Silica hình thành in-situ phân tán đồng nhất vào nền cao su ở dạng hình cầu và cĩ kích thước trong khoảng 15÷35 nm [5]. Ảnh hưởng của các yếu tố cơng nghệ trong quá trình chế tạo vật liệu cũng đã được quan tâm nghiên cứu [6, 7, 8]. Ảnh hưởng của các chất xúc tiến và lưu hĩa tới tính chất của vật liệu BR/silica nanocomposit đã được khảo sát với blend SBR/ BR (75/25) gia cường bằng 80 pkl silica với chất tương hợp là các silan: TESPT, TESPD, TESPM, ETES, HTES, DTES, MPTES. Silan được trộn trực tiếp với cao su và silica trong máy trộn kín. Kết quả cho thấy, lưu huỳnh trong silan khơng những chỉ đĩng vai trị tạo liên kết ngang với các phân tử cao su mà cịn tạo các liên kết mạnh giữa các phân tử chất tương hợp [3]. Vai trị của nhiệt độ và thời gian đến quá trình chế tạo vật liệu nanocompozit từ blend S-SBR/BR (75/25) và nanosilica với TESPT làm chất tương hợp đã được Reuvekamp và các cộng sự [9] cơng bố là: nhiệt độ tối thiểu để phản ứng giữa silica và silan xảy ra như mong muốn là 130oC và khơng được vượt quá 160oC, nếu vượt quá nhiệt độ này, TESPT sẽ phản ứng với cao su hoặc giải phĩng lưu huỳnh tự do trong quá trình trộn. Thời gian trộn tối thiểu là 10 phút ở 150oC mới đủ cho phản ứng giữa silica và silan phản ứng. Kết quả nghiên cứu tính chất lưu biến, sắc kí lỏng HPLC và XPS cho thấy, khi trộn trong máy trộn kín, ZnO làm cho phản ứng của silica với silan xảy ra chậm hơn ở nhiệt độ cao so với khi khơng cĩ ZnO. Bên cạnh đĩ, ZnO cĩ thể phản ứng với nhĩm silanol trên bề mặt silica. Hiện tượng “chín sớm” của cao su cĩ thể được loại bỏ khi trộn ZnO cùng với cùng với các chất lưu hĩa trong máy cán hai trục. Vật liệu nanocompozit từ BR và blend CSTN/BR (75/25) lưu hĩa bằng lưu huỳnh cũng đã được nghiên cứu chế tạo tại Việt Nam với các chất tương hợp TESPT và MPTS dùng để thử nghiệm sản xuất lốp ơ tơ [10, 11]. Trong nghiên cứu này, vật liệu BR/silica nanocomposit được chế tạo từ BR và silica và silica biến tính TESPT với chất lưu hĩa là DCP nhằm loại bỏ màu vàng của vật liệu khi được lưu hĩa bằng lưu huỳnh. Các đặc trưng tính chất của vật liệu được phân tích là: tính chất cơ học, tính chất nhiệt, cấu trúc hình thái nhằm xác định khả năng gia cường của silica cho BR trong điều kiện thí nghiệm. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Để thực hiện nghiên cứu này, các vật liệu được sử dụng như sau: - Cao su butadien (BR), loại BR01, BST Elastomers Co.Ltd. (Thái Lan). 89 LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 - Nanosilica là loại Reolosil của Cơng ty Hĩa chất Akpa (Thổ Nhĩ Kỳ) cĩ diện tích bề mặt riêng: 200 ± 20 m2/g; cỡ hạt: 12-50 nm. - Nanosilica biến tính bằng bis(3-trietoxysilyl propyl) tetrasulphit (TESPT) trong etanol được chế tạo tại Viện Hĩa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam. - Phụ gia polyetylen glycol (PEG), PEG4000, Dongnam, Trung Quốc. - Dicumyl peroxide (DCP), Pudong-Dacao Shanghai (Trung Quốc). - Dầu quá trình (Trung Quốc). 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu Cơng thức phối trộn cơ bản từ cao su butadien và các phụ gia được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Cơng thức phối trộn cơ bản STT Thành phần Phần khối lượng (pkl) 1 BR 100 2 DCP 4,5 3 PEG 1,5 4 Dầu quá trình 4 5 Nanosilica hoặc nanosilica biến tính Thay đổi Trên cơ sở cơng thức pha chế cơ bản, cao su butadien và các phụ gia (trừ DCP) được phối trộn với nanosilica hoặc nanosilica biến tính bằng TESPT cĩ hàm lượng thay đổi từ 0; 1; 3; 5; 7; 10; 15; 20; 25 pkl. Mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng phương pháp trộn kín trên máy trộn Brabender ở nhiệt độ 70OC trong thời gian 8 phút với tốc độ trục quay 50 vịng/phút; sau đĩ hạ nhiệt độ xuống 50OC và trộn với DCP trên máy cán. Hợp phần vật liệu tạo thành được cán xuất tấm trên máy cán hai trục và ép lưu hĩa ở 145 ± 2OC trong 10 phút với áp suất 6 kG/cm2 trên máy ép thủy lực Toyosheiki (Nhật Bản). 2.2.2. Xác định cấu trúc, tính chất của vật liệu - Các tính chất cơ học gồm: tính chất kéo (độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt) được xác định theo TCVN 4509:2006 (ISO 37-2006) trên máy đo tính chất kéo của hãng Gester (Trung Quốc); độ cứng của vật liệu được xác định theo TCVN 1595-1:007 (ISO 7619-1:2004) bằng dụng cụ đo độ cứng TECLOCK (Jis K6301A) của Nhật Bản; độ mài mịn của vật liệu được xác định theo TCVN 1594- 87 trên máy YG634 của hãng Ying hui machine (Đài Loan, Trung Quốc). - Tính chất nhiệt của vật liệu được xác định bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) trên máy phân tích nhiệt Netzsch STA 490 PC/PG (CHLB Đức) với tốc độ nâng nhiệt là 10oC/phút trong mơi trường khơng khí. - Cấu trúc hình thái của vật liệu được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM), thực hiện trên máy S-4800 của hãng Hitachi (Nhật Bản). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất cơ học của vật liệu Vật liệu cao su silica nanocompozit được chế tạo từ cao su butadien với nanosilica cĩ hàm lượng thay đổi từ 1 đến 25 pkl. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất của vật liệu được trình bày trong bảng 2. Bảng 2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica chưa biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu từ cao su butadien Hàm lượng nanosilica (pkl) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ dãn dài dư (%) Độ mài mịn (cm3/1,61 km) Độ cứng (Shore A) 0 3,2 250 15 0,83 38 1 3,8 300 16 0,85 40 3 4,1 305 16 0,89 43 5 4,3 310 17 0,90 45 7 4,5 315 17 0,91 48 10 5,0 380 18 0,92 50 15 6,2 390 18 0,91 53 20 12,3 525 18 0,89 55 25 12,0 480 19 0,91 58 Từ bảng 2, ta nhận thấy, khi hàm lượng nanosilica tăng từ 0 đến 15 pkl, các tính chất cơ học của vật liệu đều tăng rất chậm. Khi hàm lượng nanosilica 20 pkl thì độ bền kéo, độ dãn dài khi đứt của vật liệu tăng mạnh. Tuy nhiên, khi hàm lượng nanosilica vượt quá 20 pkl thì các tính chất này giảm. Bên cạnh đĩ, độ dãn dư, độ cứng của vật liệu tăng với sự tăng của hàm lượng nanosilica. Độ mài mịn của vật liệu tăng lên khi vật liệu được gia cường bằng nanosilica. Tuy nhiên, hàm lượng nanosilica khơng ảnh hưởng nhiều đến độ mài mịn. Điều này cĩ thể giải thích, khi hàm lượng nanosilica 90 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 chưa lớn (nhỏ hơn 20 pkl) các hạt nanosilica phân bố trong cao su butadien chưa đủ trong nền cao su, nên khả năng tương tác giữa chất độn và cao su khơng cao. Cịn khi hàm lượng nanosilica lớn hơn 20 pkl thì các chất độn lớn hơn hàm lượng thích hợp, chúng cĩ xu hướng tập hợp lại gây cản trở sự tương tác giữa chất độn và nền cao su lại giảm, do vậy tính cơ học của vật liệu giảm. Từ các kết quả trên cho thấy, hàm lượng nanosilica chưa biến tính phù hợp để nâng cao tính chất cơ học của vật liệu là 20 pkl. Thực hiện nghiên cứu tiếp tục về ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính bằng TESPT, kết quả được trình bày trong bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính TESPT đến tính chất cơ học của vật liệu từ cao su butadien Hàm lượng nanosilica (pkl) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ dãn dài dư (%) Độ mài mịn (cm3/1,61 km) Độ cứng (Shore A) 0 3.2 250 15,0 0,83 38 1 4,3 330 16.5 0,85 41 3 4,7 340 16,0 0,87 43 5 5,0 340 17,0 0,87 45 7 5,7 348 17,0 0,90 48 10 6,0 410 18,0 0,92 48 15 6,5 429 18,0 0,91 54 20 14,2 570 18,0 0,85 55 25 13,0 505 18,5 0,90 58 Từ những kết quả này cho thấy, các tính chất cơ học của vật liệu cĩ xu hướng tương tự nhưng cĩ giá trị cao hơn so với gia cường bằng nanosilica chưa biến tính, đặc biệt, độ bền kéo của vật liệu tăng lên đáng kể với hàm lượng nanosilica gia cường là 20 pkl (tăng 15,4% so với nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng). Khi hàm lượng nanosilica là 25 pkl, độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt cùng giảm. Độ dãn dài dư, độ mài mịn, độ cứng tăng lên khi hàm lượng nanosilica biến tính tăng. 3.2. Cấu trúc hình thái của vật liệu Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu BR/ nanosilica được biểu thị trên hình 1 và 2. Từ hình 1, ta nhận thấy, ở tất cả các mẫu, các hạt nanosilica phân tán trong nền cao su butadien đa phần ở kích thước lớn hơn 100 nm. Tuy nhiên, ở vật liệu gia cường bằng nanosilica chưa biến tính (hình 1a) các hạt nanosilica phân tán kém đều đặn hơn, các tập hợp hạt cĩ đường kính 0,5÷1 μm. Thậm chí, cịn cĩ tập hợp cĩ kích thước 1÷1,5 μm. Trong khi đĩ, ở vật liệu gia cường 20 pkl nanosilica biến tính bằng TESPT, các hạt nanosilica phân tán đều đặn hơn và cĩ những hạt dưới 100 nm (hình 1b). Các tập hợp hạt vẫn tồn tại nhưng kích thước nhỏ hơn, 0,2÷0,5 μm, ít các tập hợp cĩ kích thước trên 1 μm. Hình 1. Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu BR/20 pkl nanosilica a. BR/20 pkl nanosilica chưa biến tính; b. BR/20 pkl nanosilica đã biến tính Khi hàm lượng silica gia cường tăng đến 25 pkl, các hạt nanosilica phân tán kém đều đặn và xuất hiện nhiều tập hợp hạt khá to tới cỡ 1 μm (hình 2), cịn cĩ cả tập hợp kích thước tới 3 μm trong cả hai trường hợp nanosilica chưa biến tính và nanosilica biến tính. Điều này đã giải thích tại sao ở mẫu biến tính 20 pkl nanosilica biến tính cĩ tính năng cơ học cao hơn mẫu gia cường 20 pkl nanosilica khơng biến tính và đồng thời cũng giải thích tại sao khi hàm lượng nanosilica vượt quá hàm lượng thích hợp thì các tính năng cơ lý của vật liệu lại giảm xuống. 91 LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 Hình 2. Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu BR/25 pkl nanosilica a. BR/25 pkl nanosilica chưa biến tính; b. BR/25 pkl nanosilica biến tính Sự tạo tập hợp của các hạt nanosilica trong nền cao su BR trong trường hợp sử dụng nanosilica chưa biến tính là do các hạt nanosilica cĩ năng lượng bề mặt lớn nên chúng cĩ xu hướng kết tụ lại với nhau. Đặc biệt khi ở hàm lượng lớn (25 pkl), khả năng kết tụ cao hơn nên các tập hợp nanosilica trong nền cao su cĩ kích thước lên tới 3 μm. Khi nanosilica được biến tính bằng TESPT, bề mặt của nanosilica kỵ nước hơn nên khả năng tạo tập hợp giảm, các tập hợp cĩ kích thước nhỏ hơn. Các cầu silica tạo thành này giúp hình thành mạng lưới silica bền vững trong nền cao su. Đây cũng là một nguyên nhân giúp tính chất cơ học và tính chất nhiệt của vật liệu sử dụng nanosilica biến tính TESPT được cải thiện tốt hơn so với khi sử dụng nanosilica chưa biến tính. 3.3. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu Để đánh giá khả năng bền nhiệt của vật liệu, phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) đã được sử dụng. Giản đồ TGA của các mẫu vật liệu từ BR, BR chứa nanosilica và nanosilica biến tính bằng TESPT được trình bày trên hình 3, 4 và 5. Kết quả phân tích nhiệt được tổng hợp trong bảng 3. Hình 3. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR Hình 4. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR/20 pkl nanosilica Hình 5. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR/20 pkl nanosilica bt TESPT -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 Nhiệt độ (oC) 463,2 oC, -16,47 %/phút Tổn hao khối lượng: -99, 17% DTG/(%/phút)TG/% 0 100 200 300 400 500 600 700 20 40 60 80 100 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 465,8 oC, -14,62 %/phút Tổn hao khối lượng: -87,86% Nhiệt độ (oC) TG/% DTG/(%/phút) 0 100 200 300 400 500 600 700 20 40 60 80 100 TG/% DTG/(%/phút) Nhiệt độ (oC) 468,1 oC, -13,70 %/phút Tổn hao khối lượng: -81,41% -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 Bảng 3. Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu từ BR, BR với nanosilica biến tính và khơng biến tính Mẫu vật liệu Nhiệt độ bắt đầu phân hủy (oC) Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất (oC) Tổn hao khối lượng đến 600oC (%) Tốc độ phân hủy (%/phút) BR 395,0 463,2 99,17 16,47 BR/20 pkl nanosilica 416,8 465,8 87,86 14,62 BR/20 pkl nanosilica biến tính TESPT 414,6 468,1 81,41 13,70 92 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 Các kết quả trên bảng 3 cho thấy, nhiệt độ bắt đầu phân hủy của các mẫu cĩ 20 pkl nanosilica đều tăng mạnh, cịn nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng từ 2,6oC và 4,9oC, khi cĩ 20 pkl nanosilica chưa biến tính và đã biến tính bằng TESPT. Tốc độ phân hủy nhiệt mạnh nhất của vật liệu cũng chậm hơn (giảm 11,23% và 16,81% so với cao su ban đầu). Kết quả này cĩ thể giải thích, do nanosilica là chất độn vơ cơ và kích thước nhỏ nên khi đưa vào nền cao su đã làm tăng ổn định nhiệt. Tuy nhiên, khi sử dụng nanosilica đã biến tính bằng TESPT, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn và tổn hao khối lượng ở 600oC thấp hơn, tốc độ phân hủy nhiệt mạnh nhất chậm hơn so với khi sử dụng nanosilica chưa biến tính (2,3oC và 0,92%/phút). Kết quả này cĩ thể giải thích là do TESPT đĩng vai trị như cầu nối giữa silica và cao su butadien làm cho cấu trúc vật liệu chặt chẽ hơn. Điều này hồn tồn phù hợp với các kết quả thu được khi xác định các tính chất cơ học của vật liệu và hình thái của vật liệu trên ảnh FESEM. 4. KẾT LUẬN Từ những kết quả nghiên cứu cho thấy: Vật liệu BR/silica nanocompozit cĩ tính chất cơ học thay đổi theo hàm lượng nanosilica và đạt giá trị cực đại ở 20 pkl nanosilica ở trong khoảng khảo sát. Khi đĩ, độ bền kéo tăng 343,8%, độ mài mịn tăng 18,9%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy mạnh nhất tăng 2,6oC, tốc độ phân hủy nhiệt giảm 1,85%/phút. Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, cĩ kích thước lớn hơn 100 nm. Khi hàm lượng nanosilica vượt quá hàm lượng tối ưu, các tập hợp nanosilica cĩ kích thước lớn hơn, thậm chí đến kích thước µm. Nanosilica biến tính bề mặt cĩ hiệu quả hơn trong việc cải thiện tính chất của vật liệu so với nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng với độ bền kéo đứt tăng 15,4% và nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng 2,3oC. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Kiyoharu Tadanaga, Koji Morita, Keisuke Mori, Masahiro Tatsumisago (2013). Synthesis of monodispersed silica nanoparticles with high concentration by the Stober process. J.Sol-Gel Sci.Technol, 68, 341-345. [2]. Đỗ Quang Kháng (2013). Vật liệu polyme, quyển 1. NXB Khoa học tự nhiên và Cơng nghệ, 2013, 203. [3]. W. Ten Brike, P.J. Van Swaaji, L.A.E.M. Reuvekamp, J.W.M. Noordermeerc (2003). The Influence of silane sunfur and carbon rank on processing of a silica reinforced tire tread compound. Rubber Chemistry and Technology, 76, 12-34. [4]. Innovative polymers for the sporting goods industry. [5]. Y. Ikeda, S. Kohjiya (1997). In situ formed silica particles in rubber vulcanizate by the sol-gel method. Polymer, 38, 4417-4422. [6]. A. Ansarifar, F. Saeed, S. Ostad Movahed, L. Wang, K. AnsarYasin, S. Hameed (2013). Using sunfur-bearing silane to improve rubber formulations for potential use in industrial rubber articles. J. of Adhension Sci. and Technol, 27(4), 371-384. [7]. A. Ansarifar, L. Wang, L. Ellis, R.J. Kirtley (2006). The reinforcement and crosslinking of styrene butadiene rubber with silaned precipitated silica nanofiller. Rubber Chem. and Technol, 79, 39-54. [8]. A. Ansarifar, N. Ibrahim, M. Bennett (2005). Reinforcement of natural rubber with silanized precipitated silica nanofiller. Rubber Chem. and Technol, 78, 793-1808. [9]. I.A.E.M. Reuvekamp, S.C. Debnath, J.V. Ten Brinke, P.J. Van Swaaij, J.W.M Noorbermeer (2004). Effect of time and temperature on the reaction of the TESPT silane coupling agent during mixing with silica filler and tire rubber. Rubber Chem. and Technol, 77, 34-49. [10]. Đặng Việt Hưng, Bùi Chương, Phạm Thương Giang (2007). Sử dụng TESPT làm chất độn gia cường cho hỗn hợp cao su thiên nhiên - butadien. Tạp chí Hĩa học, 45 (5A), 67-77. [11]. Đỗ Quang Kháng (2013). Nghiên cứu vật liệu và cơng nghệ chế tạo cao su trong để sản xuất giầy chất lượng cao cho tiêu dùng và xuất khẩu. Báo cáo tổng kết đề tài cấp thành phố, 2013, Hà Nội.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_che_tao_va_tinh_chat_cua_cao_su_brsilica_nanocomp.pdf
Tài liệu liên quan