Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su thiên nhiên - Luận án tiến sĩ hóa học Trần Hữu Quang

Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và blend, cải tiến hiệu suất ứng dụng.

Trường ĐH
Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành
Hóa hữu cơ
Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

156

Thời gian đọc

24 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Phụ gia nano cải thiện cơ lý cao su nanocomposite
Số trang:
156 trang
Trường:
Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành:
Hóa hữu cơ
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Phụ gia nano cải thiện cơ lý cao su nanocomposite

Vật liệu cao su thiên nhiên sở hữu độ đàn hồi tự nhiên rất cao. Tuy nhiên độ bền cơ lý thuần túy chưa đáp ứng các đòi hỏi kỹ thuật khắt khe. Việc kết hợp các loại phụ gia kích thước nanomet tạo ra bước đột phá mới. Vật liệu cao su nanocomposite hình thành từ sự phân tán đồng đều của hạt nano trong nền polyme cao su. Cấu trúc liên kết liên pha được tăng cường mạnh mẽ. Diện tích tiếp xúc bề mặt riêng của phụ gia nano cực kỳ lớn. Điều này thúc đẩy tương tác vật lý và hóa học với các mạch cao su. Hỗn hợp đạt độ đồng nhất vượt trội so với chất độn truyền thống như than đen. Sự xuất hiện của các hạt nano giúp hạn chế sự lan truyền vết nứt vi mô. Quá trình phân tán ứng suất diễn ra hiệu quả hơn dưới tải trọng động. Tính năng cơ lý của cao su tăng lên đáng kể. Khả năng kháng lão hóa nhiệt và thời tiết cũng được cải thiện rõ rệt. Đây là định hướng then chốt trong công nghệ gia công cao su hiện đại.

1.1. Vai trò của nano đất sét và nano ZnO trong nền cao su

Hạt nano đất sét dạng phiến mỏng tạo ra hiệu ứng rào cản khí và nhiệt tuyệt vời. Khi phân tán vào nền cao su, các lớp silicat ngăn chặn sự thâm nhập của oxy và dung môi. Cấu trúc lớp này cũng cản trở quá trình xé rách của mạch phân tử. Bên cạnh đó, phụ gia nano ZnO đóng vai trò là chất trợ xúc tiến lưu hóa hữu hiệu. Kích thước hạt siêu nhỏ giúp nano ZnO phân tán đều hơn nhiều lần so với oxit kẽm thông thường. Lượng dùng kẽm oxit có thể giảm xuống đáng kể mà vẫn đảm bảo mật độ khâu mạng tối ưu. Thời gian lưu hóa được rút ngắn và kiểm soát chính xác. Sự kết hợp giữa nano đất sét và nano ZnO đem lại cấu trúc mạng lưới cao su bền chắc. Tính chất nhiệt và cơ học của vật liệu duy trì ổn định trong môi trường khắc nghiệt.

1.2. Xu hướng sử dụng graphene gia cường cao su hiện nay

Graphene là vật liệu carbon hai chiều với độ bền cơ học phi thường. Việc ứng dụng graphene gia cường cao su mở ra tiềm năng to lớn cho vật liệu đàn hồi kỹ thuật cao. Tấm graphene đơn lớp hoặc ít lớp liên kết chặt chẽ với ma trận cao su. Cấu trúc mạng phẳng giúp truyền tải ứng suất cơ học dọc theo bề mặt vật liệu. Khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt của cao su tăng vọt khi có mặt graphene. Hiện tượng tích tụ nhiệt do ma sát trong quá trình chuyển động giảm đi rõ rệt. Độ bền mỏi động học của sản phẩm cao su được nâng cao. Quá trình phân tán graphene đòi hỏi kỹ thuật xử lý bề mặt chuyên sâu để tránh hiện tượng vón cục. Khi phân tán tốt, lượng graphene rất nhỏ cũng tạo nên sự thay đổi vượt bậc về cơ lý.

II. Biến tính ống nano carbon và hạt nano silica tối ưu

Biến tính bề mặt phụ gia nano là khâu then chốt trong chế tạo cao su nanocomposite. Các hạt nano chưa biến tính thường có năng lượng bề mặt cao và dễ vón tụ. Hiện tượng này làm giảm hiệu quả gia cường và gây khuyết tật cấu trúc. Ống nano carbon dạng sợi dài đòi hỏi quá trình chức hóa bề mặt để tạo liên kết hóa học với cao su. Hạt nano silica cũng cần xử lý bằng các tác nhân liên kết tương thích. Biến tính giúp giảm sức căng bề mặt giữa pha vô cơ và pha hữu cơ. Các nhóm chức mới trên bề mặt hạt nano tạo cầu nối cộng hóa trị bền vững với chuỗi polyme cao su. Nhờ đó, phụ gia nano phân tán đồng đều và bám dính hoàn hảo vào nền đàn hồi.

2.1. Biến tính hóa học bề mặt ống nano carbon đa tường

Ống nano carbon đa tường sở hữu tỷ lệ chiều dài trên đường kính rất lớn. Bề mặt kỵ nước khiến các ống carbon dễ bó cụm lại với nhau. Quá trình xử lý axit tạo ra các nhóm carboxyl và hydroxyl trên thành ống. Các nhóm chức này tăng cường khả năng tương tác với dung môi và chất phân tán. Tiếp theo, quá trình ghép các phân tử hữu cơ giúp ống nano carbon dễ dàng hòa nhập vào ma trận cao su. Sự phân tán đồng đều của ống nano carbon ngăn ngừa nứt gãy cục bộ. Mạng lưới truyền dẫn điện và nhiệt được hình thành xuyên suốt cấu trúc. Độ bền cơ học tổng thể của cao su tăng lên đáng kể sau khi gia cố bằng ống nano carbon biến tính.

2.2. Xử lý bề mặt nano silica bằng hợp chất silan ghép đôi

Hạt nano silica chứa nhiều nhóm silanol ưa nước trên bề mặt. Bản chất ưa nước gây cản trở lớn khi phân tán vào nền cao su kỵ nước. Hợp chất silan đóng vai trò chất ghép đôi lưỡng tính hiệu quả. Đầu silan phản ứng ngưng tụ với nhóm silanol trên bề mặt nano silica. Đầu còn lại chứa nhóm chức hữu cơ tham gia trực tiếp vào phản ứng lưu hóa với cao su. Liên kết hóa học liên pha Si-O-Si và liên kết đồng hóa trị được củng cố vững chắc. Quá trình phân tán hạt silica trở nên dễ dàng và triệt để hơn. Độ nhớt của hỗn hợp cao su trước lưu hóa được kiểm soát ổn định. Liên kết bền vững ngăn chặn hiện tượng trôi hạt khi chịu lực kéo xé lớn.

III. Nâng cao độ bền kéo đứt và độ kháng xé cho cao su

Đặc tính cơ lý của cao su quyết định tuổi thọ làm việc của chi tiết kỹ thuật. Phụ gia nano phân tán đều giúp tăng cường đáng kể các chỉ tiêu cơ học then chốt. Dưới tác dụng của ngoại lực kéo dãn, các chuỗi phân tử cao su định hướng dọc theo phương chịu tải. Hạt nano đóng vai trò là các nút giao điểm truyền lực và ghim giữ các chuỗi mạch. Năng lượng phá hủy được hấp thụ và tiêu tán đều trên toàn bộ thể tích vật liệu. Hiện tượng tập trung ứng suất tại các điểm khuyết tật giảm xuống mức tối thiểu. Cao su duy trì được tính đàn hồi dẻo dai mà không bị biến dạng vĩnh viễn. Cấu trúc nanocomposite nâng tầm chất lượng cao su thiên nhiên vượt trội so với cao su thông thường.

3.1. Cải thiện độ bền kéo đứt bằng hệ phụ gia nano lai hóa

Chỉ tiêu độ bền kéo đứt phản ánh khả năng chịu tải trọng phá hủy tối đa của mẫu thử. Sự kết hợp giữa nano silica và ống nano carbon mang lại hiệu ứng cộng hưởng gia cường vượt bậc. Cấu trúc ống dài kết hợp với hạt cầu tạo nên khung liên kết không gian ba chiều đa cấp. Khi mẫu bị kéo căng, các hạt nano cản trở chuyển động trượt của các đoạn mạch polyme. Lực liên kết liên pha mạnh mẽ giữ cho ma trận không bị tách rời sớm. Giá trị độ bền kéo đứt tăng từ 30% đến 50% so với mẫu không có phụ gia nano. Vật liệu chịu được áp lực kéo dãn liên tục mà vẫn giữ vững tính toàn vẹn cấu trúc cơ học.

3.2. Gia tăng độ kháng xé và ngăn ngừa lan truyền vết nứt

Độ kháng xé là thông số quyết định độ bền của cao su khi xuất hiện vết cắt ban đầu. Trong cao su nanocomposite, các hạt nano đóng vai trò vật cản làm chệch hướng lan truyền của vết nứt. Vết nứt vi mô buộc phải uốn lượn xung quanh các hạt nano thay vì phát triển thẳng hàng. Quá trình này tiêu hao một lượng lớn năng lượng phá hủy cơ học. Nhờ đó, độ kháng xé của vật liệu tăng lên rõ rệt. Hiện tượng rách nứt đột ngột dưới tác động tải trọng động bị loại bỏ hoàn toàn. Khả năng chống xé rách tốt giúp chi tiết cao su duy trì độ an toàn tối đa trong điều kiện vận hành áp lực cao.

IV. Gia cường độ chịu mài mòn và độ dãn dài khi đứt blend

Vật liệu blend giữa cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp kết hợp các ưu điểm của từng thành phần. Các hệ blend phổ biến gồm cao su thiên nhiên với cao su butadien hoặc cao su EPDM. Tuy nhiên, sự bất tương hợp pha thường làm suy giảm một số tính năng cơ lý. Phụ gia nano hoạt động như chất tương hợp hóa học và cơ học đặc biệt. Hạt nano định vị tại vùng ranh giới pha, làm giảm sức căng bề mặt giữa hai loại cao su. Kích thước miền phân tán của pha phân tán giảm xuống đáng kể. Cấu trúc vi mô trở nên đồng nhất và bền chặt hơn. Nhờ vậy, độ chịu mài mòn và các thông số biến dạng của hệ blend đều được tối ưu hóa đồng thời.

4.1. Tăng cường độ chịu mài mòn cho cao su blend kỹ thuật

Hiện tượng mài mòn xảy ra do sự cọ xát liên tục giữa bề mặt cao su và mặt tiếp xúc nhám. Bổ sung nano silica và nano ZnO biến tính giúp tăng độ cứng tế vi của bề mặt mà không làm mất tính đàn hồi. Hệ số ma sát được tối ưu hóa, giảm lực cản trượt và nhiệt lượng sinh ra do ma sát. Liên kết mạng lưới không gian bền vững ngăn chặn các mảnh cao su nhỏ bị bong tróc. Thử nghiệm mài mòn cho thấy lượng tổn hao thể tích giảm rõ rệt so với vật liệu truyền thống. Khả năng chịu mài mòn vượt trội kéo dài tuổi thọ làm việc của chi tiết cao su trong môi trường ma sát khắc nghiệt.

4.2. Duy trì độ dãn dài khi đứt tối ưu cho vật liệu blend

Gia cường bằng chất độn vô cơ truyền thống thường làm giảm mạnh độ dãn dài của cao su. Ngược lại, phụ gia nano với hàm lượng sử dụng rất thấp không làm cản trở quá trình dãn mạch phân tử. Độ dãn dài khi đứt vẫn duy trì ở mức cao trên 500%. Các hạt nano phân tán linh hoạt cho phép chuỗi polyme tự do duỗi thẳng khi chịu biến dạng lớn. Vật liệu thể hiện sự cân bằng hoàn hảo giữa độ cứng, độ bền cơ và độ dẻo dai đàn hồi. Khả năng phục hồi sau biến dạng kéo nén diễn ra nhanh chóng và chuẩn xác. Điều này đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho các kết cấu cao su chịu uốn gấp liên tục.

V. Ứng dụng cao su nanocomposite trong công nghiệp hiện đại

Sự phát triển của vật liệu cao su nanocomposite mở ra cuộc cách mạng trong nhiều ngành công nghiệp mũi nhọn. Công nghệ nano giải quyết triệt để bài toán thỏa hiệp giữa độ bền cơ học và tính đàn hồi. Sản phẩm cao su nanocomposite đáp ứng những tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt nhất. Khả năng kháng dầu, kháng hóa chất và chịu nhiệt độ khắc nghiệt được nâng lên tầm cao mới. Vật liệu được ứng dụng rộng rãi từ công nghiệp sản xuất ô tô, hàng không vũ trụ đến lĩnh vực thể thao và y sinh. Ngoài ra, việc giảm khối lượng chất độn giúp chế tạo các sản phẩm cao su nhẹ và thân thiện môi trường hơn. Tiềm năng thương mại hóa của công nghệ này là vô cùng to lớn.

5.1. Chế tạo mặt lốp ô tô hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu

Trong công nghiệp sản xuất lốp xe, vật liệu cao su nanocomposite đóng vai trò quyết định chất lượng mặt lốp. Phối hợp nano silica biến tính và ống nano carbon giúp tối ưu hóa biểu đồ viscoelastic của lốp. Lực cản lăn của lốp giảm mạnh, giúp phương tiện tiết kiệm nhiên liệu đáng kể và giảm phát thải khí nhà kính. Đồng thời, độ bám đường ướt và độ kháng trượt tăng lên rõ rệt, đảm bảo an toàn vận hành ở tốc độ cao. Độ chịu mài mòn cải thiện giúp lốp xe có tuổi thọ vận hành dài hơn. Nhiệt độ tích tụ trong quá trình lốp quay được tản nhanh, hạn chế nguy cơ nổ lốp do quá nhiệt.

5.2. Phát triển vật liệu cao su xốp và màng chắn kỹ thuật cao

Cao su xốp nanocomposite kết hợp cấu trúc rỗng xốp với độ bền gia cường từ phụ gia nano. Vật liệu này có khối lượng riêng thấp, khả năng tiêu âm và cách nhiệt vượt trội. Phụ gia nano giúp kiểm soát kích thước và độ đồng đều của các lỗ xốp khí trong quá trình tạo bọt. Độ biến dạng dư sau nén giảm xuống tối thiểu, giữ cho đệm xốp không bị xẹp lún sau thời gian dài sử dụng. Trong lĩnh vực chế tạo màng chắn, nano đất sét và graphene ngăn chặn sự thẩm thấu khí và chất lỏng độc hại. Các sản phẩm gioăng phớt và màng ngăn kỹ thuật cao đạt độ kín khít và độ bền môi trường hoàn hảo.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu cao su, cao su blend, cao su nanocompozit
1.1.1. Cao su thiên nhiên
1.1.2. Cao su tổng hợp
1.1.2.1. Cao su butadien
1.1.2.2. Cao su styren butadien
1.1.2.3. Cao su etylen propylen dien monome
1.1.3. Cao su blend
1.1.4. Vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit
1.2. Phụ gia nano trong chế tạo vật liệu cao su nanocompozit
1.2.1. Các dạng ống nano
1.2.2. Các hạt nano dạng cầu
1.2.3. Oligome Silsesquioxane đa diện
1.2.4. Các phụ gia nano sinh học
1.3. Tình hình nghiên cứu phát triển vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.3.1.1. Tình hình chung
1.3.1.2. Vật liệu cao su nanocompozit
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
1.4. Ứng dụng của vật liệu cao su nanocompozit
1.4.1. Giới thiệu chung
1.4.2. Ứng dụng trong sản xuất lốp xe
1.4.3. Ứng dụng trong làm màng
1.4.4. Ứng dụng trong lĩnh vực thể thao
1.4.5. Ứng dụng trong lĩnh vực hàng không
1.4.6. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và y học
1.4.7. Một số ứng dụng của vật liệu cao su xốp và triển vọng của vật liệu xốp từ cao su nanocompozit
1.5. Nhận xét chung
2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Vật liệu cao su
2.1.2. Các phụ gia và hóa chất cần thiết khác
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Biến tính phụ gia nano
2.2.1.1. Biến tính bề mặt ống nano carbon
2.2.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan
2.2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu cao su nanocompozit
2.2.2.1. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano
2.2.2.2. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien với phụ gia nano
2.2.2.3. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su etylen propylen dien monome với phụ gia nano
2.2.2.4. Chế tạo vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano
2.2.3. Một số phương pháp nghiên cứu khác
2.2.3.1. Phương pháp xác định tính chất cơ học của vật liệu
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu
2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc của vật liệu nano
2.2.3.4. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu
2.2.3.5. Phương pháp nghiên cứu độ bền môi trường, độ bền kiềm
2.2.3.6. Xác định nhiệt độ bề mặt của vật liệu do chuyển động quay và ma sát
2.2.3.7. Phương pháp xác định độ dẫn nhiệt của vật liệu
2.2.3.8. Phương pháp xác định nhiệt độ phân hủy của chất tạo xốp
2.2.3.9. Phương pháp xác định cấu trúc cao su xốp bằng kính hiển vi quang học
2.2.3.10. Phương pháp xác định độ biến dạng dư sau nén của cao su xốp
2.2.3.11. Phương pháp xác định khối lượng riêng của cao su xốp
3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả nghiên cứu biến tính các phụ gia nano
3.1.1. Biến tính ống nano carbon
3.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan
3.2. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho cao su thiên nhiên bằng cách phối hợp nanosilica với than đen
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica chưa biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính TESPT đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica không biến tính tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica biến tính TESPT tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường và tính chất nhiệt của vật liệu
3.2.3.1. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường của vật liệu
3.2.3.2. Ảnh hưởng của quá trình biến tính đến độ bền nhiệt của vật liệu
3.3. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien bằng cách phối hợp than đen, nanosilica và phụ gia khác
3.3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend CSTN/BR
3.3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng cao su butadien tới tính chất cơ lý của vật liệu
3.3.1.2. Tính chất nhiệt của vật liệu
3.3.1.3. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu
3.3.1.4. Nhiệt độ thủy tinh hóa của mẫu blend CSTN/BR
3.3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR và nanosilica
3.3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu
3.3.2.2. Ảnh hưởng của NSTESPT đến tính chất và cấu trúc hình thái của vật liệu cao su blend CSTN/BR
3.3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/BR bằng cách phối hợp nanosilica và các phụ gia khác
3.3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR
3.3.3.2. Ảnh hưởng của phụ gia D01 tới tính chất cơ lý của vật liệu
3.3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nano carbon (CNT) phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR
3.3.3.4. Cấu trúc hình thái của vật liệu
3.3.4. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR
3.3.4.1. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/BR
3.3.4.2. Nghiên cứu quá trình sinh nhiệt do chuyển động quay và ma sát của vật liệu
3.3.4.3. Nghiên cứu độ dẫn nhiệt của vật liệu cao su nanocompozit
3.4. Nghiên cứu chế tạo, tính chất vật liệu cao su chịu nhiệt bền kiềm trên cơ sở blend Cao su thiên nhiên/Cao su etylen propylen dien monome
3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng EPDM đến tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/EPDM
3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/EPDM
3.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM
3.4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng bari sulfat phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/EPDM/NS/CB/BS
3.4.5. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM
3.4.5.1. Nghiên cứu độ bền kiềm của vật liệu
3.4.5.2. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu
3.4.5.3. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu
3.4.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới hiện tượng sinh nhiệt do chuyển động quay và ma sát của vật liệu
3.5. Nghiên cứu sử dụng phụ gia nano để nâng cao tính chất cơ lý cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên
3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia tạo xốp
3.5.1.1. Nghiên cứu lựa chọn theo nhiệt độ phân hủy
3.5.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của loại phụ gia tạo xốp tới cấu trúc lỗ xốp
3.5.1.3. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng phụ gia tạo xốp
3.5.2. Nghiên cứu thời gian lưu hóa
3.5.2.1. Ảnh hưởng của thời gian lưu hóa tới cấu trúc xốp tạo thành
3.5.2.2. Ảnh hưởng của thời gian lưu hóa tới tính chất cơ học của cao su xốp
3.5.3. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý cho vật liệu cao su xốp bằng một số phụ gia nano
3.5.3.1. Nghiên cứu phối hợp nanosilica và than đen để nâng cao tính năng cơ học cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở CSTN
3.5.3.2. Cấu trúc lỗ xốp của vật liệu cao su xốp
KẾT LUẬN
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ hoá học nghiên cứu phối hợp phụ gia nano để nâng cao tính năng cơ lý kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và một số blend của nó

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (156 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------- TRẦN HỮU QUANG NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP PHỤ GIA NANO ĐỂ NÂNG CAO TÍNH NĂNG CƠ LÝ, KỸ THUẬT CHO VẬT LIỆU CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ MỘT SỐ BLEND CỦA NÓ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 9.14 Người hướng dẫn khoa học: 1. Đỗ Quang Kháng 2. Đỗ Trung Sỹ Hà Nội, 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và hai thầy hướng dẫn cùng các cộng sự. Các kết quả nghiên cứu không trùng lặp và chưa từng công bố trong tài liệu khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận án Trần Hữu Quang ii LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng chân thành và biết ơn sâu sắc, tôi xin được cảm ơn GS. Đỗ Quang Kháng, TS. Đỗ Trung Sỹ là những người hướng dẫn tận tâm và nhiệt huyết đã định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu làm luận án tại Viện Hóa học và Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo tại Khoa Hóa học - Học viện Khoa học và Công nghệ đã truyền đạt cho tôi kiến thức nền tảng trong suốt thời gian học tập.

Tôi cũng xin được cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Phòng Hóa Môi trường và Phòng Công nghệ Vật liệu và Môi trường là những người đã cùng tôi chia sẻ công việc cũng như động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và học tập. Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới toàn thể những người thân trong gia đình, nhất là bố mẹ và các anh chị tôi, và bạn bè đã động viên để tôi có thể hoàn thiện được luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của NCS.

Phạm Như Hoàn - Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự đã giúp đỡ nhiệt tình cho tôi trong công việc để tôi có thể hoàn thành được luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn anh Ngô Quang Hiệp, giám đốc Công ty TNHH cao su kỹ thuật Hoàn Cầu (Hải Dương) đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thiện những sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiên cứu. Nội dung của Luận án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ phía hội đồng và các thầy cô để luận án của NCS được hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận án Trần Hữu Quang iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.ix DANH MỤC HÌNH .xi DANH MỤC BẢNG .xiv MỞ ĐẦU. Giới thiệu chung về vật liệu cao su, cao su blend, cao su nanocompozit.

Cao su thiên nhiên. Cao su tổng hợp. Cao su butadien. Cao su styren butadien.

Cao su etylen propylen dien monome. Cao su blend. Vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit. Phụ gia nano trong chế tạo vật liệu cao su nanocompozit.

Các dạng ống nano. Các hạt nano dạng cầu. Oligome Silsesquioxane đa diện. Các phụ gia nano sinh học.

Tình hình nghiên cứu phát triển vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit trên thế giới và ở Việt Nam. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Tình hình chung. Vật liệu cao su nanocompozit.

Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam. Ứng dụng của vật liệu cao su nanocompozit. Giới thiệu chung. Ứng dụng trong sản xuất lốp xe.

Ứng dụng trong làm màng. Ứng dụng trong lĩnh vực thể thao. Ứng dụng trong lĩnh vực hàng không. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và y học.

Một số ứng dụng của vật liệu cao su xốp và triển vọng của vật liệu xốp từ cao su nanocompozit. Nhận xét chung. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Vật liệu nghiên cứu.

Vật liệu cao su. Các phụ gia và hóa chất cần thiết khác. Phương pháp nghiên cứu. Biến tính phụ gia nano.

Biến tính bề mặt ống nano carbon. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan. Phương pháp chế tạo vật liệu cao su nanocompozit. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano.

Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien với phụ gia nano. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su etylen propylen dien monome với phụ gia nano. Chế tạo vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano. Một số phương pháp nghiên cứu khác.

Phương pháp xác định tính chất cơ học của vật liệu. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc của vật liệu nano. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu.

Phương pháp nghiên cứu độ bền môi trường, độ bền kiềm. Xác định nhiệt độ bề mặt của vật liệu do chuyển động quay và ma sát 51 2. Phương pháp xác định độ dẫn nhiệt của vật liệu. Phương pháp xác định nhiệt độ phân hủy của chất tạo xốp.

Phương pháp xác định cấu trúc cao su xốp bằng kính hiển vi quang học. Phương pháp xác định độ biến dạng dư sau nén của cao su xốp. Phương pháp xác định khối lượng riêng của cao su xốp. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Kết quả nghiên cứu biến tính các phụ gia nano. Biến tính ống nano carbon. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho cao su thiên nhiên bằng cách phối hợp nanosilica với than đen.

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica chưa biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính TESPT đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên.

Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica không biến tính tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica biến tính TESPT tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường và tính chất nhiệt của vật liệu. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường của vật liệu 64 3.

Ảnh hưởng của quá trình biến tính đến độ bền nhiệt của vật liệu. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien bằng cách phối hợp than đen, nanosilica và phụ gia khác. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend CSTN/BR. Ảnh hưởng của hàm lượng cao su butadien tới tính chất cơ lý của vật liệu.

Tính chất nhiệt của vật liệu. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu. Nhiệt độ thủy tinh hóa của mẫu blend CSTN/BR. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR và nanosilica.

Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu. Ảnh hưởng của NSTESPT đến tính chất và cấu trúc hình thái của vật liệu cao su blend CSTN/BR. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/BR bằng cách phối hợp nanosilica và các phụ gia khác. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR.

Ảnh hưởng của phụ gia D01 tới tính chất cơ lý của vật liệu. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nano carbon (CNT) phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR. Cấu trúc hình thái của vật liệu. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR.

Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/BR. Nghiên cứu quá trình sinh nhiệt do chuyển động quay và ma sát của vật liệu. Nghiên cứu độ dẫn nhiệt của vật liệu cao su nanocompozit. Nghiên cứu chế tạo, tính chất vật liệu cao su chịu nhiệt bền kiềm trên cơ sở blend Cao su thiên nhiên/Cao su etylen propylen dien monome.

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng EPDM đến tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/EPDM. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/EPDM. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng bari sulfat phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu CSTN/EPDM/NS/CB/BS.

Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/EPDM. Nghiên cứu độ bền kiềm của vật liệu. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu.

Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới hiện tượng sinh nhiệt do chuyển động quay và ma sát của vật liệu. Nghiên cứu sử dụng phụ gia nano để nâng cao tính chất cơ lý cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia tạo xốp. Nghiên cứu lựa chọn theo nhiệt độ phân hủy.

Nghiên cứu ảnh hưởng của loại phụ gia tạo xốp tới cấu trúc lỗ xốp. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng phụ gia tạo xốp. Nghiên cứu thời gian lưu hóa. Ảnh hưởng của thời gian lưu hóa tới cấu trúc xốp tạo thành.

Ảnh hưởng của thời gian lưu hóa tới tính chất cơ học của cao su xốp. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý cho vật liệu cao su xốp bằng một số phụ gia nano. Nghiên cứu phối hợp nanosilica và than đen để nâng cao tính năng cơ học cho vật liệu cao su xốp trên cơ sở CSTN. Cấu trúc lỗ xốp của vật liệu cao su xốp .112 viii KẾT LUẬN .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Trần Hữu Quang (2022). Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su [Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học và Công nghệ]. LuanAn.net. https://luanan.net/khoa-hoc-trai-dat-moi-truong/luan-an-tien-si-hoa-hoc-nghien-cuu-phoi-hop-phu-gia-nano-de-nang-cao-tinh-nang-co-ly-ky-thuat-cho-vat-lieu-cao-su-thien-nhien-va-mot-so-blend-cua-no

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" nghiên cứu về vấn đề gì?

Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và blend, cải tiến hiệu suất ứng dụng.

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ. Năm bảo vệ: 2022.

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" thuộc chuyên ngành Hóa Hữu cơ. Danh mục: Khoa Học Trái Đất & Môi Trường.

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" có bao nhiêu trang?

Luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" có 156 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Phối hợp phụ gia nano nâng cao tính năng cơ lý vật liệu cao su" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter