Báo cáo thí nghiệm chuyên ngành bài thí nghiệm số 2 lưu hóa cao su

Quá trình lưu hóa có thể thực hiện bởi nhiều tác nhân khác nhau, hình thành nhiều hệ lưu hóa khác nhau, tạo ra nhiều sản phẩm cao su có tính chất khác nhau, việc lựa chọn hệ lưu hóa mang

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mục đích thí nghiệm

Xác định thời gian lưu hóa tối ưu, khả năng chống tự lưu và khả năng chống lão hóa do nhiệt của các hệ lưu hóa thông dụng (chậm và nhanh) bằng cách dùng máy đo Rhéometer vẽ các đường cong lưu hóa

Khảo sát ảnh hưởng của hệ lưu hóa thông dụng đến các tính chất cơ lý của cao su lưu hóa.

Cơ sở lý thuyết

Lưu hóa cao su là quá trình khâu mạch các phân tử cao su, tạo thành cấu trúc mạng lưới hay mạng không gian Việc thay đổi cấu trúc này làm thay đổi đột biến tính chất của vật liệu Vật liệu từ mềm dẻo sang đàn hồi mạnh Quá trình này có ý nghĩa rất lớn trong việc mở rộng phạm vi ứng dụng của cao su

Quá trình lưu hóa có thể thực hiện bởi nhiều tác nhân khác nhau, hình thành nhiều hệ lưu hóa khác nhau, tạo ra nhiều sản phẩm cao su có tính chất khác nhau, việc lựa chọn hệ lưu hóa mang một ý nghĩa quan trọng trong ứng dụng cao su

Bảng 1.1: Một số hệ lưu hóa thường được sử dụng trong tổng hợp cao su

STT Hệ lưu hóa Tác nhân lưu hóa Loại nối ngang

3 Hệ oxit kim loại MgO, ZnO

GVHD: ThS Trần Tấn Đạt 2

Bài 2: Lưu hóa cao su Nhóm 3

4 Dùng bức xạ năng lượng lớn Tia γ

Trong các hệ lưu hóa, hệ lưu huỳnh thường được sử dụng Cơ chế phản ứng lưu hóa bởi lưu huỳnh như sau:

Xúc tiến tác dụng với lưu huỳnh cho ra sản phẩm polysulfur loại Ac-Sx-Ac, trong đó Ac là phần của xúc tiến Polysulfur phản ứng với phân tử cao su tạo thành sản phẩm dạng cao su –Sx-Ac.Sản phẩm cao su –Sx-Ac phản ứng tiếp tục tạo ra nối ngang giữa hai phân tử cao su dạng cao su –Sx- cao su

Hình 1.1: Cơ chế phản ứng lưu hóa bởi lưu huỳnh

Khi không có xúc tiến, tốc độ phản ứng rất châm

Sự lựa chọn hệ lưu hóa dựa trên các yếu tố sau:

 Hoạt tính cao (lưu hóa hiệu quả)

 Tan trong cao su (không trổ phấn, phân tán tốt)

 Chậm kích hoạt (an toàn khi gia công)

 Có mâm lưu hóa rộng

 Hiệu quả trên một khoảng rộng nhiệt độ

 Tương hợp với các phụ gia khác

 An toàn và không gây hại khi sử dụng

 Không có hiệu ứng phụ trên các tính chất khác nhau (lão hóa, kết dính, v.v)

Hệ lưu hóa với lưu huỳnh được chia thành hệ thông dụng, hệ hiệu quả (EV) và hệ bán hiệu quả

Hệ hiệu quả và không hiệu quả (hệ thông dụng) là hai thái cực Một bên là hệ hiệu quả không dùng lưu huỳnh hoặc dùng ở mức độ thấp với hàm lượng xúc tiến cao hoặc dùng các chất cho lưu huỳnh Kết quả là đối với cao su thiên nhiên sản phẩm lưu hóa có tỷ lệ mono- sulfur và di-sulfur cao, các biến đổi mạch chính thấp, thể hiện ở độ chịu nhiệt và kháng lão cao Đối với hệ thông thường mức độ biến đổi mạch chính cao, độ chịu nhiệt và kháng lão hóa thấp

Bảng 1.2: Hệ lưu hóa và loại nối ngang tương ứng

Trong bài thí nghiệm này, ta khảo sát hệ lưu hóa với tác nhân lưu hóa là lưu huỳnh cùng với các chất xúc tiến khác nhau Khảo sự thời gian lưu hóa và tính chất của các mẫu cao su khi sử dụng các chất xúc tiến khác nhau

Chất gia tốc lưu hóa, còn gọi là chất xúc tiến, là chất hữu cơ có tác dụng tang tốc độ lưu hóa cao su Được sử dụng với một lượng nhỏ, có khả năng làm giảm thời gian hay hạ nhiệt độ gia nhiệt, giảm tỷ lệ sử dụng chất lưu hóa và cải thiện chất lượng sản phẩm

Các chất xúc tiến thường được sử dụng trong lưu hóa cao su:

 Xúc tiên lưu hóa trung bình ở nhiệt độ tác dụng trên 140°C cho cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp Tăng hoạt hay phụ trợ mạnh cho chất xúc tiến nhóm thiazole, thiazoline hay thiuram; nhất là nhóm thiazole acid, phối hợp trở thành một hỗn hợp có tác dụng gia tốc bán cực nhanh cho lưu hóa cao su thiên nhiên

 Sử dụng với tác dụng tăng hoạt cho chất xúc tác nhóm thiazole hay các chất xúc tiến acid khác (DPG + MBTS) hỗn hợp cao su lưu hóa sẽ có tính chất cơ lý thượng hạng và lực định dãn rất cao

Hình 1.2: Công thức phân tử DPG 2/ MERCAPTOBENZOTHIAZOLE (MBT):

 Tác dụng xúc tiến lưu hóa nhanh cho cao su thiên nhiên, cao su tổng hợp và latex kể từ nhiệt độ trên 120℃

 Tác dụng tăng hoạt mạnh cho chất gia tốc như DPG, trở thành hỗn hợp xúc tiến lưu hóa bán cực nhanh

 Trong trường hợp sử dụng như chất gia tốc lưu hóa chính, MBT truyền vào sản phẩm cao su lưu hóa lực định dãn (module) thấp, sức chịu lão hóa cao và chịu ma sát mài mòn

\ tốt Đó là nguyên nhân nó được ưa chuộng dùng cho chế tạo hỗn hợp cao su mặt ngoài vỏ xe (lốp) các loại

Hình 1.3: Công thức phân tử MBT

 Gia tốc lưu hóa nhanh cho các hỗn hợp cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp ở nhiệt độ 140°C Dưới nhiệt độ này (120°C) có tác dụng gia tốc trung bình, nhưng có tính an toàn sử dụng rất tốt cho các hỗn hợp cán luyện, định hình, tức là khó lưu hóa sớm hơn MBT Thuộc nhóm chất gia tốc lưu hóa thiazole, acid Như vậy hiệu quả hơi kém hơn MBT

 Tăng hoạt hoặc được tăng hoạt bởi các gia tốc nhóm guani – dine, thiuram, dithiocarbamate và aldehyde – amine

 Khi sử dụng, nên có lượng nhỏ acid stearic để độ phân tán đạt tôi đa trong lúc nhối cản Cũng như MBT, chất này cho độ lão hóa tốt và không ảnh hưởng tới màu sắc của sản phẩm

Hình 1.4: Công thức phân tử MBTS

 Trong ngành cao su là chất gia tốc lưu hóa bán cực nhanh nhóm sulfenamide có thêm chức năng như chất trì hoãn lưu hóa cho cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp, nhất là cao su butadiene- styrene Rất thích hợp sử dụng cho các hỗn hợp cao su độn với khói carbon đen nhóm khói lò

Phương pháp phân tích

Máy đo lưu biến Rhéometer là thiết bị để xác định đường cong lưu hóa, từ đó có thể xác định được đặc điểm quá trình lưu hóa, thời gian tiền lưu hóa và thời gian lưu hóa tối ưu

Hình 1.6: Máy đo lưu biến (Conical Disk Rheometer) Máy đo cơ tính Testomeric là thiết bị đo biến dạng và ứng suất cho đến khi mẫu bị kéo đứt

Hình 1.7: Máy đo cơ tính Testomeric

Tính chất của sản phẩm

Cao su sau khi lưu hóa trở nên đàn hồi và đặc hơn Mẫu cao su có độ bền cao, đàn hồi tốt và chịu biến dạng tốt.

THỰC NGHIỆM

Dụng cụ, thiết bị và hóa chất thí nghiệm

2.1.1 Bảng kê dụng cụ, hóa chất

Bảng 2.1: Bảng kê dụng cụ và hóa chất

STT Dụng cụ, thiết bị STT Hóa chất

1 Cân phân tích 1 Cao su

2 Máy cán cao su 2 Acid Stearic

3 Máy ép lưu hóa 3 ZnO

5 Khuôn mẫu quả tạ 5 MBT

6 Thước đo độ dày 6 MBTS

7 Máy đo cơ tính 7 CBS

8 Dao cắt cao su 8 DPG

2.1.2 Tính toán nguyên vật liệu

Bảng 2.2: Công thức pha chế lý thuyết

Tên hóa chất Khối lượng (g)

Bảng 2.3: Các hệ lưu hóa

Mẫu Hệ lưu hóa Loại xúc tiến

3a Lưu huỳnh 2,5g + MBT 1,0g Xúc tiến nhanh

3b Lưu huỳnh 2,5g + MBTS 1,0g Xúc tiến nhanh

3c Lưu huỳnh 2,5g + CBS 1,0g Xúc tiến khá nhanh

3d Lưu huỳnh 2,5g + MBT 0,8g + DPG 0,2g Xúc tiến nhanh và chậm

Vì thí nghiệm thực tế gộp đơn pha chế 3a, 3b, 3c và 3d thành 1 đơn để cán luyện Sau đó, mẫu được chia đều để thêm hệ lưu hoá nên công thức thực tế như sau:

Bảng 2.4: Công thức pha chế thực tế dùng cho 4 mẫu

STT Nguyên liệu Khối lượng (g)

Quy trình thực nghiệm

Hình 2.1: Sơ đồ khối quy trình lưu hóa cao su

Tiến hành cắt 400g cao su và cân các nguyên liệu theo công thức Sau khi cân đủ các hóa chất cần sử dụng, chúng ta sẽ thực hiện công đoạn cán và trộn hỗn hợp

Trước hết, cần cán luyện sơ cao su tự nhiên để tạo ra cao su có độ co dãn tốt Chúng ta sẽ mở khe trục cán đến 20mm và cho cao su vào Sau vài lần cán, chúng ta sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hai trục cán xuống còn 15mm để cao su bắt đầu bám vào trục

Khi cao su đã ôm được trục cán, chúng ta sẽ tiến hành cho lần lượt Acid Stearic và ZnO vào Trong khi cán, chúng ta sẽ dùng dao cắt đảo góc 45 độ để các hoá chất phân tán đều trên mẫu Sau khi hoá chất được phân tán đều trong cao su, chúng ta sẽ xuất tấm và cuộn lại và chia mẫu cao su thành 4 phần bằng nhau

Tiếp theo, chúng ta sẽ chỉnh khe trục cán xuống còn 10mm và cán lại mỗi mẫu cao su tương ứng với từng hệ lưu hoá 3a, 3b, 3c, 3d Khi hệ lưu hoá đã phân tán đều, chúng ta sẽ thực hiện cán đảo vài lần để hoá chất phân tán tốt hơn và loại bỏ bớt bọt khí Cuối cùng, chúng ta sẽ điều chỉnh khe trục về 15mm và cán xuất tấm

Quá trình này cần đảm bảo rằng các nguyên liệu được cân chính xác, được trộn đều và phân tán tốt trong mẫu cao su, từ đó tạo ra sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao

Sau khi xuất tấm, cắt mẫu cao su có chiều dài và chiều ngang khoảng 2cm đưa vào máy Rhéometer để tiến hành đo thời gian lưu hóa tối lần lượt 3a, 3b, 3c, 3d Xác định được thời gian lưu hóa và nhiệt độ phù hợp cho quá trình lưu hóa Trong thời gian chờ máy Rhéometer xác định, cắt 3 mẫu của từng hệ lưu hóa với chiều dài 10cm và chiều rộng 1cm để tiến hành lưu hóa mẫu trong máy ép nóng Khởi động máy ép lưu hóa, cài đặt nhiệt độ là 150 o C hâm khuôn trong thời gian 30 phút Cho lần lượt 3a, 3b, 3c và 3d vào khuôn Tiến hành lưu hóa mẫu và thời gian và áp suất đã được xác định

2.2.3 Công đoạn chuẩn bị mẫu

Sau khi lưu hóa xong, lấy mẫu cao su ra khỏi khuôn và để mẫu ổn định 1h – 24h trước khi

\ tiến hành đo cơ tính Cắt mẫu theo hình dạng có sẵn là quả tạ Tiến hành đo độ dày của từng mẫu bằng thước đo độ dày, đo 3 vị trí trên cổ mẫu rồi lấy trung bình.

Kết quả thí nghiệm

2.3.1 Kết quả đo đường cong lưu hóa

Hình 2.2: Đường cong lưu hóa các mẫu 1a

Hình 2.3: Đường cong lưu hóa các mẫu 2b

Hình 2.4: Đường cong lưu hóa các mẫu 3c

Hình 2.5: Đường cong lưu hóa các mẫu 4d

Từ đường cong lưu hóa, ta xác định được nhiệt độ lưu hóa là 150 o C và thời gian lưu hóa của 4 mẫu cao su ứng với 4 hệ lưu hóa như sau:

 Mẫu MBT: khoảng gần 10 phút

 Mẫu MBTS: khoảng gần 25 phút

 Mẫu MBT + DPG: khoảng 10 phút

Theo lý thuyết, hệ lưu hóa sử dụng chất xúc tiến MBT có tốc độ gia tốc nhanh, thích hợp với cả cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp

Hệ lưu hóa sử dụng MBTS xúc tiến lưu hóa trung bình nhưng đảm bảo an toàn khi dùng cho quá trình cán luyện và định hình hỗn hợp cao su

Hệ lưu hóa chứa CBS xúc tiến lưu hóa có sự làm chậm rõ rệt lúc ban đầu, phù hợp với những cao su có tính năng chịu lực cao Ngoài ra xúc tiến CBS có thể kết hợp đặc tính lưu hóa nhanh

\ và sụ lưu hóa khởi đầu được làm chậm và khả năng kháng tự lưu tốt Điều này rất phù hợp với hệ lưu hóa chứa lưu huỳnh, tạo ra tỉ lệ thời gian chảy/thời gian lưu tối ưu, với khoảng lưu hóa học và độ bền lão tốt

Hệ lưu hóa chứa DPG là chất xúc tiến lưu hóa chậm nên ít khi được dùng làm xúc tiến chính Tuy nhiên, nó phù hợp để lưu hóa các chi tiết có mặt cắt lớn và có tính an toàn cao trong quá trình gia công Khi kết hợp TMTD với DPG, hệ lưu hóa vừa có pha khởi đầu chậm vừa tăng tốc nhanh về sau, giúp tiết kiệm thời gian lưu hóa đáng kể

Theo lý thuyết, tốc độ của đường cong lưu hóa sẽ tăng dần theo thứ tự: MBT < MBTS < CBS

Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm lại cho thấy sự chênh lệch đáng kể so với lý thuyết Điển hình là hệ MBT + DPG, được cho là chậm, nhưng lại có thời gian lưu hóa nhanh nhất, chỉ mất 10 phút Ngược lại, các hệ khác lại có thời gian gia tốc kéo dài, trong đó mẫu sử dụng MBTS mất đến 25 phút Để kiểm chứng tính chính xác của các số liệu, nhóm đã tiến hành đo lại bằng máy Rhéometer và kết quả thu được vẫn tương đồng với số liệu trước đó

Nhóm chúng em cho rằng nguyên nhân có thể do trong quá trình cán, một phần chất xúc tiến và lưu huỳnh đã bị rơi ra ngoài Sau khi cán xong, nhóm đã thu dọn được lượng bột lưu huỳnh đáng kể Ngoài ra, quá trình cán có thể làm phân bố không đều các chất xúc tiến trong mẫu cao su, cộng thêm nhiệt sinh ra trong khi cán có thể đã khiến một phầncao su bị lưu hóa sớm, từ đó ảnh hưởng đến kết quả so với lý thuyết

2.3.2 Kết quả đo cơ tính

 Ứng suất định dãn 300%: M300= F300/S (N/mm 2 )

 Ứng suất kháng đứt: Mđứt= Fđứt/S (N/mm 2 )

 Độ biến dạng đứt: (L đứt – L o ).100/L o (%)

Mẫu được ép khuôn hình quả tạ:

 Chiều dài ban đầu L0 = 114,00 mm

 Tốc độ kéo: 500 mm/min

Hình 2.6: Đồ thị Stress – Strain mẫu A

Hình 2.7: Số liệu thu được từ máy đo cơ tính mẫu A

Bảng 2.5: Xử lý số liệu mẫu A MẪU B

Hình 2.8: Đồ thị Stress – Strain mẫu B

Hình 2.9: Số liệu thu được từ máy đo cơ tính mẫu B

Bảng 2.6: Xử lý số liệu mẫu B

Hình 2.10: Đồ thị Stress – Strain mẫu C

Hình 2.11: Số liệu thu được từ máy đo cơ tính mẫu C

Bảng 2.7: Xử lý số liệu mẫu C MẪU D

Hình 2.12: Đồ thị Stress – Strain mẫu D

Hình 2.13 Số liệu thu được từ máy đo cơ tính mẫu D

Bảng 2.8: Xử lý số liệu mẫu D

Nhận xét: Ứng suất định giãn M300: ta có thứ tự mẫu chịu ứng suất tăng giảm không đều là A (5,04 N/mm 2 ) – B (5,33 N/mm 2 ) – C (4,65 N/mm 2 ) – D (9,01 N/mm 2 ) Vậy mẫu cao su có hệ lưu hóa D chứa MBT+DPG chịu được ứng suất định giãn M300 cao nhất Ứng suất kháng đứt Mđứt: ta có thứ tự mẫu chịu ứng suất kháng đứt là A (6,834 N/mm 2 ) – B (6,942 N/mm 2 ) – C (4,75 N/mm 2 ) – D (8,997 N/mm 2 ) Nhìn chung, khi mẫu cao su bị đứt thì mẫu D chứa MBT+DPG chịu đựng ứng suất kháng đứt cao nhất

Mẫu C với xúc tiến CBS tạo ra sản phẩm cao su có cơ tính lưu hóa tốt, cơ tính cao thời gian lưu hóa cũng khá phù hợp cho gia công Mẫu D cũng có cơ tính tương đương mẫu C nhưng thời gian lưu hóa khá ngắn khiến gia công các sản phẩm phức tạp khó khăn

TRẢ LỜI CÂU HỎI

Câu 1: Nhận xét về độ dốc của đường cong lưu hóa ứng với các hệ lưu hóa đã dùng Nhận xét và so sánh đặc tính của 4 hệ lưu hóa nói trên về các mặt: thời gian lưu hóa tối ưu, tốc độ lưu hóa, khả năng chống tự lưu và khả năng kháng lão hóa do nhiệt

Trả lời: Độ dốc của đường cong lưu hóa: Theo lý thuyết, việc sử dụng 4 hệ lưu hóa trên sẽ cho ra kết quả theo thứ tự sắp xếp lần lượt từ lớn đến nhỏ như sau: 3a > 3d > 3c > 3b Nhưng trên thực tế, số liệu thu được là 3d > 3c > 3a > 3b

Thời gian lưu hóa tối ưu của mỗi mẫu được xác định tại t90, khi thời gian ứng với 90% quá trình lưu hóa Khi đó chưa xảy ra sự cắt mạch do nhiệt độ (hiện tượng quá lưu) Ở mẫu 3d ta thấy thời gian lưu hóa tối ưu là ngắn nhất, sẽ gây trở ngại cho quá trình gia công, định hình nên sản phẩm Mẫu 3b thời gian lưu hóa tối ưu là dài nhất (25 phút) khá tốn năng lượng, nhân công, thời gian khi sản xuất Mẫu b, c thì có thời gian lưu hóa khoảng 20 phút, khá phù hợp cho thời gian định hình và sản xuất

Tốc độ lưu hóa của 4 mẫu được so sánh tại t50 hoặc t90 Ở 4 mẫu này ta thấy tốc độ lưu hóa từ nhanh đến chậm: 3d < 3a < 3c < 3b Mẫu 3a đạt t50 nhanh hơn nhưng t90 lại lâu hơn Nguyên nhân là do sự trộn mẫu với lưu huỳnh và xúc tiến không đều

Khả năng chống tự lưu: Thời gian tự lưu Ts1 - Thời gian cho đến khi momen xoắn tăng được 1 đơn vị so với giá trị cực tiểu, nó sẽ giúp xác định thời gian an toàn tự lưu, ví dụ như thời gian bắt đầu của sự lưu hóa hoặc là những tín hiệu đầu tiên của sự kết mạng Thời gian tự lưu Ts2 - Thời gian cho đến khi mô-men xoắn tăng được 2 đơn vị so với giá trị cực tiểu, nó sẽ giúp xác định thời gian an toàn tự lưu Với việc sử dụng sự tăng 2 đơn vị (thay vì là 1 đơn vị), chúng ta có thể đạt được một dấu hiệu chỉ thị rõ ràng hơn, nhưng lại chậm hơn một chút so với giá trị ts1 Vậy mẫu 3b có khả năng chống tự lưu và lão hóa do nhiệt tốt nhất, thấp nhất là mẫu 3d

Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này có thể là do thời gian cán của mỗi mẫu là không đồng nhất, thời gian cán sơ luyện, cán hỗn luyện và cán luyện của mỗi mẫu là khác nhau dẫn đến độ đồng đều phân bổ của chất xúc tiến trong mỗi mẫu là khác nhau, đồng thời nhiệt độ khi cán

\ cũng khác nhau và tay nghề của mỗi người tiến hành cán cũng có sự chênh lệch

Câu 2: So sánh đặc tính lưu hóa của hệ chứa MBTS với hệ chứa TMTD, với hệ hỗn hợp

Giống nhau: Đều làm tăng tốc độ lưu hóa cao su, giúp giảm thời gian hay hạ nhiệt độ gia nhiệt, giảm tỷ lệ sử dụng chất lưu hóa Có hiệu ứng đồi lưu hóa: sản phẩm sau khi lưu hóa xong có cơ lý tính vẫn cao nếu như ta nung nóng, kéo dài 12 lần

Hệ MBTS: MBTS có thể gây ra một số tác động tiêu cực đến tính đàn hồi của cao su, đặc biệt là khi sử dụng ở nhiệt độ cao

Hệ TMTD: TMTD có thể gây ra một số tác động tiêu cực đến tính đàn hồi của cao su, đặc biệt là khi sử dụng ở nhiệt độ cao Ngoài ra, TMTD cũng có thể gây kích ứng da và mắt nếu tiếp xúc trực tiếp

Hệ hỗn hợp: Gia tốc lưu hóa bán cực nhanh nhờ DPG phụ trợ mạnh cho chất xúc tiến nhóm thiuram Duy trì được tính hiệu quả của các chất độn

Câu 3: Nhận xét và so sánh ảnh hưởng của 4 hệ lưu hoá đến các tính chất cơ lý (chú ý đến ứng suất định dãn 300%, ứng suất kháng đứt, độ biến dạng đứt) của cao su lưu hoá Ứng suất định dãn: 3d > 3b > 3a > 3c Đối với độ biến dạng đứt: 3d > 3b > 3a > 3c Đối với ứng suất kháng đứt: 3b > 3a > 3c > 3d

Mẫu 3a với xúc tiến MBT có tốc độ lưu hóa trung bình, có khả năng định dãn và biến dạng đứt thấp nhưng ứng suất kháng đứt cao

Mẫu 3b với xúc tiến MBTS cho cơ tính trung bình nhưng thời gian lưu hóa khá lâu

Mẫu 3c với xúc tiến CBS có sự khởi đầu lưu hóa được làm chậm Trong quá trình lưu hóa lưu huỳnh thông thường, xúc tiến CBS tạo ra sản phẩm cao su có tính đàn hồi, kháng dập và cường

\ lực tốt tuy nhiên có thể do không đủ nhiệt để hoạt hóa nên sản phẩm cao sư tạo ra sẽ không bền, thiếu đàn hồi, không đạt yêu cầu về độ biến dạng đứt và ứng suất kháng đứt

Mẫu 3d với xúc tiến MBT + DPG lưu hóa nhanh, cơ tính tốt.

BÀN LUẬN

Câu 1 Nêu một số hệ lưu hóa thông dụng cho cao su Vẽ đường cong lưu hóa lý tưởng, giải thích Các tính chất cơ lý nào thường được chú ý khi đánh giá tính chất của cao su lưu hóa? Nói rõ ý nghĩa của các tính chất đó

Các hệ thống lưu hóa phổ biến cho cao su bao gồm:

 Lưu hóa bằng lưu huỳnh: Phương pháp lưu hóa bằng lưu huỳnh là phương pháp khá phổ biến Bản chất của lưu huỳnh là một chất lưu hóa chậm và không lưu hóa polyolefin tổng hợp Quá trình lưu hóa cấp tốc được thực hiện bằng cách sử dụng các hợp chất khác nhau làm thay đổi động học của liên kết chéo

 Lưu hóa bằng peroxide: Trong hệ thống này, peroxit hữu cơ được sử dụng làm tác nhân liên kết ngang thay vì lưu huỳnh Nó thường được sử dụng cho các loại cao su đặc biệt không tương thích với lưu huỳnh

 Lưu hóa bằng oxit kim loại: Các oxit kim loại như oxit kẽm và oxit magie được sử dụng làm chất kích hoạt trong hệ thống này, cùng với lưu huỳnh và chất xúc tiến

 Lưu hóa bằng nhựa: Nhựa, chẳng hạn như nhựa phenolic, được sử dụng làm tác nhân liên kết ngang trong hệ thống này Nó thường được sử dụng để liên kết cao su với các vật liệu khác

Hình 4.1: Ví dụ về đường cong lưu hóa lý tưởng Đặc điểm của đường cong lưu hóa lý tưởng của cao su là là tăng đều ở giai đoạn đầu đến một giá trị nhất định sau đó đạt và giữ nguyên trạng thái lưu hóa (mâm lưu hóa càng dài) mà không bị giảm cấp (không bị đứt mạch)

 Ban đầu (giai đoạn ML): Cao su chưa lưu hóa, mềm, momen thấp

 Giai đoạn tăng momen: Bắt đầu hình thành cầu nối (crosslinking), mô-men tăng lên nhanh

 Giai đoạn ổn định (MHF): Quá trình lưu hóa hoàn tất, momen không tăng nữa Nếu quá lưu hóa sẽ có hiện tượng “reversion” (giảm độ bền)

Khi đánh giá các tính chất của cao su lưu hóa, một số tính chất cơ lý thường được xem xét:

 Độ bền kéo: Nó đo ứng suất tối đa mà mẫu cao su có thể chịu được trước khi đứt Độ bền kéo cao hơn cho thấy khả năng chống kéo và rách tốt hơn

 Độ giãn dài khi đứt: Nó biểu thị phần trăm tăng lên về chiều dài của mẫu cao su trước khi bị đứt Độ giãn dài khi đứt cao hơn cho thấy tính linh hoạt và khả năng co giãn tốt hơn

 Độ cứng: Nó đo khả năng chống lại sự lõm hoặc xuyên thấu của cao su Nó thường được đo bằng thang đo độ cứng, chẳng hạn như Shore A hoặc Shore D Độ cứng cao hơn cho thấy độ cứng lớn hơn

 Độ bền xé: Nó đo lực cần thiết để xé mẫu cao su Độ bền xé cao hơn cho thấy khả năng chống rách tốt hơn

 Độ nén: Đo khả năng phục hồi hình dạng ban đầu của cao su sau khi bị nén Độ nén thấp

\ hơn cho thấy khả năng phục hồi tốt hơn và khả năng chống biến dạng vĩnh viễn Để đánh giá một vật liệu cao su lưu hóa tốt, cần xem xét nhiều tính chất khác nhau tùy theo mục đích sử dụng Hệ lưu hóa và điều kiện lưu hóa ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất cơ lý này Do đó, việc thiết kế công thức cao su phải đồng bộ giữa lựa chọn polymer, chất lưu hóa và điều kiện gia công

Câu 2: Trình bày thao tác khi sử dụng máy ép lưu hóa mẫu Các thông số cần xác định khi lưu hóa là gì? Nêu các khuyết tật thường xảy ra trong quá trình lưu hóa Nói rõ nguyên nhân và nêu cách khắc phục

Thao tác sử dụng máy ép lưu hóa mẫu:

 Làm sạch khuôn, bôi một lớp chất chống dính và gia nhiệt đến nhiệt độ lưu hóa cần thiết

 Chuẩn bị mẫu theo kích thước sao cho ứng với diện tích khuôn

 Cho mẫu vào khuôn và đóng chặt khuôn lại

 Đặt khuôn lên mâm, tiến hành bơm áp suất và xả nhanh vài lần để loại bọt khí rồi bơm đến lực ép cần thiết và bấm giờ

 Khi đủ thời gian thì cần xả áp, lấy mẫu khỏi khuôn và để nguội

 Làm sạch khuôn sau mỗi lần ép và luôn duy trì nhiệt độ cần thiết, khi không sử dụng nữa cần tắt cầu dao điện của máy

Các thông số cần xác định khi lưu hóa: thời gian lưu hóa tối ưu, nhiệt độ lưu hóa, áp suất lưu hóa, lực ép cho các loại khuôn khi lưu hóa

Khuyết tật thường xảy ra trong quá trình lưu hóa và cách khắc phục:

Vết lỗ rỗ: Nguyên nhân có thể là lượng cao su không đủ hoặc không trải đều Khắc phục bằng cách đảm bảo lượng cao su đủ và đều, cũng như kiểm tra kỹ thuật lưu hóa

Bọt khí trong mẫu: Bọt khí có thể hình thành khi áp suất không được xả đúng cách Khắc phục bằng cách bơm áp suất và xả nhanh vài lần trước khi lưu hóa

Dính mẫu vào khuôn: Nguyên nhân có thể là bề mặt khuôn dính, không có hoặc không đủ chất

\ chống dính Khắc phục bằng cách làm sạch khuôn kỹ trước khi lưu hóa, bôi chất chống dính đầy đủ, đều đặn trên bề mặt khuôn

Mẫu bị nhão và dính khuôn: Nguyên nhân là do thời gian lưu hóa ngắn, nhiệt độ chưa đủ Khắc phục bằng cách tăng thời gian lưu bóa và kiểm tra nhiệt độ lưu hóa tối ưu

Tiêu đề	Báo cáo Thí nghiệm Chuyên ngành Bài thí nghiệm số 2 Lưu hóa Cao Su
Tác giả	Lê Nguyễn Nguyệt Hằng, Lê Trung Hội, Trần Thiên Hương, Huỳnh Như An Phúc, Lê Ngọc Minh Châu
Người hướng dẫn	ThS. Trần Tấn Đạt
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ Hóa học
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2025
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	2,94 MB