Luận án nâng cao tính năng cơ lý kỹ thuật cho cao su compozit sử dụng phụ gia nano

viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: M ột số loại silan dùng trong công ngh ệ cao su .2: M ột số đặc trưng của 3 lo ại silicat d ạng lớp thông d ụng [ 42] .1: Đơn phối liệu của CSTN và các ph ụ gia .2: Đơn phối liệu của cao su blend và các ph ụ gia .3: Đơn phối liệu của cao su phối hợp nano với than đen và các phụ gia .1: Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng của CNT và CNT -g- PVC .2: B ảng phân tích ph ổ IR của CNT và CNT-COOH .3: Kết quả phân tích TGA c ủa CNT trước và sau khi oxy hóa .4: K ết quả phân tích TGA c ủa CNT-g-PEG .5: Phân bố kích thước hạt của nanosilica chưa bi ến tính .6: Phân bố kích thước hạt của nanosilica đã bi ến tính .7: Tính ch ất của clay h ữu cơ thu được sau khi bi ến tính: .8: Ảnh hưởng hàm lượng của các phụ gia nano t ới tính ch ất kéo của vật liệu trên cơ sở CSTN và m ột số cao su blend .9: Ảnh hưởng của các phụ gia nano bi ến tính tới tính ch ất cơ học của vật liệu trên cơ sở CSTN và m ột số cao su blend của nó .10: Kết quả phân tích TGA c ủa các mẫu vật liệu từ CSTN và CSTN với nanosilica bi ến tính TESPT và không bi ến tính .11: Kết quả phân tích TGA c ủa các mẫu vật liệu cao su blend CSTN/NBR không gia cường và gia cư ờng nanosilica .12: Kết quả phân tích TGA c ủa một số mẫu vật liệu trên cơ sở blend CSTN/CR không gia cường và gia cường nanosilica .13: Kết quả phân tích TGA c ủa một số mẫu vật liệu trên cơ sở blend CSTN/CR không gia cường và gia cường nanoclay .14 : Kết quả phân tích TGA c ủa các mẫu vật liệu trên cơ sở blend CSTN/NBR .15: Ảnh hưởng của hàm lượng than đen tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở CSTN .16: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu CSTN chứa 25pkl than đe n .17: Nhiệt độ bắt đầu phân hủy và tổn hao khối lượng của vật liệu .18: Hệ số già hóa của vật liệu sau khi thử nghiệm ở 70 o C sau thời gian th ử nghiệm 96 giờ trong không khí và nư ớc muối 10 % .19: Ảnh hư ởng của hàm lượng nanoclay thay th ế nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/CR .20: K ết quả phân tích TGA mẫu cao su blend CSTN/CR v ới phụ gia nano .21: Hệ số già hóa của các mẫu cao su blend CSTN/CR v ới phụ gia nano .22: Ảnh hưởng của hàm lượng than đen tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/NBR .23: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu chứa 25pkl than đen trên cơ sở blend CSTN/NBR .24: Độ bền nhiệt của cao su CSTN/NBR/CB có và không có nanosilica .25: Hệ số già hóa của vật liệu sau khi thử nghiệm ở 70 o C sau thời gian th ử nghiệm 96 giờ trong không khí và nư ớc muối 10 % .26: Ảnh hư ởng của hàm lượng CNT thay th ế CB tới tính ch ất cơ học của vật liệu .27: Kết quả phân tích TGA mẫu vật liệu trên cơ sở cao su blend NBR/PVC. 117 x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Mô tả cách cuộn tấm graphen hình thành CNT .2: Hình mô phỏng của ống nano carbon đơn tường (a); đa tường (b) .3: Các phương pháp biến tính bề mặt CNT .4: Biến đổi dạng tinh thể của silica [17] .5: Phản ứng của silica và tác nhân biến tính silan [18] .6: Phản ứng giữa silica- cao su với chất biến tính TESPT[18] .7: Sự sắp xếp mạch phân tử chất biến tính trong kho ảng giữa của clay[ 46] .8: Mô hình sắp xếp mạch ankyl trong clay hữu cơ [46,47] .9: Sơ đồ mô tả quá trình trao đổi cation [49] .10: Các khả năng phân tán của khoáng sét (clay) trong nền cao su [50] .11: Ảnh hưởng của hàm lượng CNT tới tính chất nhiệt và độ bền cơ học của vật liệu [64] .12: Ảnh TEM của mẫu vật liệu CSTN chứa CNT (a) và C18-CNT (b)[65] 24 Hình 1.13: Độ dẫn điện của mẫu CSTN/CNT và CSTN/CNT biến tính [65] .14: Cơ chế dự kiến tương tác SDS-CNT-LNR[68] .15: Mật độ khâu mạch của CSTN/CNT (1,2) và ENR/CNT (3,4) [68] .16: Mô hình tương tác CNT -COOH trong nền cao su blend CSTN/NBR [ 68]. Ảnh hưởng của hàm lượng CNT đến tính chất điện, nhiệt của vật liệu blend SBR/BR[70] .18: Sơ đồ quá trình chế tạo cao su nanocompozit theo k ỹ thuật tự sắp xếp[73] .19: Ảnh TEM cấu trúc vật liệu tạo thành bằng phương pháp sol-gel sử dụng chất xúc tác amin khác nhau [74] .20: Tính chất kéo của cao su EPDM sử dụng các ch ất gia cường khác nhau [80] .21: Tương tác giữa PXT với silica và cao su trong quá trình chế tạo (a) và trong cao su lưu hóa (b) [90] .22: Đường đi khúc khuỷu khi thấm qua vật liệu nanocompozit silicat lớp 34 Hình 1.23: Ảnh mô tả sự phối hợp CB-NC trong vật liệu [102]. Sơ đồ biến tính bề mặt CNT bằng phản ứng este hóa Fischer .2: Quy trình biến tính nanosilica bằng TESPT.

Mẫu hình mái chèo để thử nghiệm độ bền kéo đứt .1: Phản ứng ghép PVC lên bề mặt CNT .2: Sự phân tán của CNT (a) và CNT-g-PVC (b) trong THF .3: Phổ IR của CNT (a) và CNT-g-PVC (b).4: Biểu đồ phân tích nhiệt trọng lượng của CNT và CNT-g-PVC trong môi trường khí trơ .5: Ảnh FE-SEM bề mặt của CNT (a) và CNT-g-PVC (b) .6: Phổ IR của và CNT (a) và CNT-Oxy hóa (b) .7: Phổ Raman của CNT và CNT-Oxy hóa .8: Sự phân tán của CNT-Oxy hóa (a) và CNT (b) trong nước sau khi rung siêu âm 1 giờ .9: Sơ đồ biến tính bề mặt CNT bằng phản ứng este hóa Fischer .10: Phổ IR của CNT-g-PEG .11: Phổ FT-IR của Bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulphit (TESPT) .12: Phổ FT-IR của nanosilica .13: Phổ FT-IR của nanosilica biến tính TESPT ở các nồng độ khác nhau .14: Phổ FT-IR của nanosilica biến tính b ằng TESPT ở các thời gian khác nhau .15: Phổ FT-IR của silica biến tính bằng TESPT ở các nhiệt độ khác nhau 64 Hình 3.16: Phổ FT-IR của nanosilica (a) và nanosilica biến tính bằng TESPT ở điều kiện thích hợp (b) .17: Phổ FT-IR của nanosilica biến tính bằng TESPT ở các điều kiện khác nhau .18: Cơ chế phản ứng và phản ứng hóa học giữa nanosilica và Bis-(3- trietoxysilylpropyl) tetrasulphit (TESPT) .19: Giản đồ TGA của nanosilica (a) và nanosilica biến tính TESPT (b) .20: Phân bố kích thước hạt của nanosilica trước khi biến tính .21: Phân bố kích thước hạt của nanosilica sau khi biến tính .22: Ảnh TEM bề mặt hạt nanosilica trư ớc và sau khi bi ến tính bằng TESPT .23: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các clay hữu cơ biến tính .24: Độ bền kéo đứt của vật liệu sử dụng nano chưa biến tính .25: Độ dãn dài khi đứt của vật liệu sử dụng nano chưa biến tính .26: So sánh đ ộ bền kéo của vật liệu sử dụng nano biến tính và không bi ến tính .27: So sánh đ ộ dãn dài khi đứt của vật liệu sử dụng nano biến tính và không bi ến tính .28: So sánh đ ộ dãn dài dư của vật liệu sử dụng nano bi ến tính và không bi ến tính .29: So sánh đ ộ mài mòn c ủa vật liệu sử dụng nano bi ến tính và không bi ến tính .30: Ảnh FESEM bề mặt cắt CSTN/NS 3pkl nanosilica .31: Ảnh FESEM bề mặt cắt CSTN/7 pkl nanosilica .32: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với hàm lượng nanosilica khác nhau. Ảnh FESEM của vật liệu blend CSTN/NBR gia cường CNT .34: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu vật liệu cao su CSTN/CR/nanosilica .35: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu vật liệu cao su CSTN/CR/nanoclay .36: Giản đồ nhiễu xạ tia X của clay hữu cơ HH1 .37: Gi ản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu CSTN/CR ch ứa 5pkl clay hữu cơ HH1 .38: Ảnh TEM mẫu CSTN/CR chứa 5pkl nanoclay .39: Giản đồ TGA của mẫu cao su thiên nhiên .a: Giản đồ TGA của mẫu CSTN/3 pkl nanosilica chưa biến tính .40b: Giản đồ TGA của mẫu CSTN/3 pkl nanosilica biến tính bằng TESPT 86 Hình 3.41: Phản ứng giữa CSTN với nanosilica biến tính TESPT .42: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su CSTN/CR (a) và mẫu CSTN/CR/5pkl nanosilica (b). Giản đồ TGA của mẫu vật liệu CSTN/NBR/CNT .44: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/25pkl than đen .45: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/25pkl than đen/5pkl NS .46: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/25pkl than đen/10pkl NS .47: Ảnh hưởng của hàm lượng CB tới độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu.48: Ảnh hư ởng của hàm lượng CB tới độ cứng và độ mài mòn của vật liệu .49: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/CR/5NS .50: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/CR/5NS-30CB.51: Giản đồ TGA mẫu vật liệu CSTN/CR/3NS-30CB-2NC .52: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu vật liệu CSTN/CR/3NS-30CB-2NC nanocompozit .53: Giản đồ nhiễu xạ tia X của nanoclay HH1 .54: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu CSTN/CR/3NS-30CB-2NC.55: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/NBR/25pkl than đen.56: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/NBR/25 pkl than đen/5pkl nanosilica .57: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu vật liệu CSTN/NBR/25 pkl than đen/10pkl nanosilica .58: Ảnh hư ởng của hàm lượng CB tới độ bền kéo đứt và độ mài mòn của vật liệu .59: Ảnh hư ởng của hàm lượng CB tới độ cứng và độ dãn dài khi đứt của vật liệu .60: Ảnh FESEM bề mặt gãy các mẫu vật liệu NBR/PVC chứa chất độn gia cường (a)-25CB; (b)-40CB; (c)-50CB và (d)-39CB/1CNT .61: Biểu đồ modul dự trữ của vật liệu theo nhiệt độ .62: Biểu đồ tan delta của vật liệu theo nhiệt độ .63: Biểu đồ TGA của các mẫu blend NBR/PVC .64: Biểu đồ TGA của các mẫu blend NBR/PVC/40CB .65: Biểu đồ TGA của các mẫu blend NBR/PVC/39CB/1CNT .66: Độ dẫn nhiệt của các mẫu cao su blend theo nhiệt độ. 117 1 MỞ ĐẦU Vật liệu polyme nanocompozit nói chung và cao su nanocompozit nói riêng được đặc biệt quan tâm nghiên cứu, phát triển trong thời gian gần đây do chúng có có nhiều tính chất ưu việt vượt trội.

Trong các ứng dụng cao su, chất gia cường (các chất độn hoạt tính) hầu hết được sử dụng để tạo ra sản phẩm có tính chất tốt hơn và giảm giá thành. Chất gia cường truyền thống trong công nghiệp cao su như than đen, silica, bột nhẹ (CaCO3).