Khoá luận tốt nghiệpnghiên cứu nâng cao khả năng kết dính và bảo vệ của vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBRPVC bằng phương pháp hóa học

Khái niệm, phân loại [1] Keo dán chất kết dính là vật liệu polyme có khả năng kết dính hai bề mặt vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2

C ơ SỞ BLEND CỦA NBR/PVC BẰNG

PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

C huyên ngành: H óa H ữu Ctf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2• • • •

C ơ SỞ BLEND CỦA NBR/PVC BẰNG

PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

C huyên ngành: H óa H ữu Ctf

N gưòi hướng dẫn khoa học

PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu và học tập, nhờ vào nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, em đã hoàn thành khóa luận của mình đúng với thời gian quy định

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc của

mình tới PGS.TS Đ ỗ Quang Kháng - Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em ừong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài

Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban Lãnh đạo viện Hóa học và các cán bộ Phòng Công nghệ Vật liệu Môi trường đã tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho em ừong thời gian qua

Nhân dịp này em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo là giảng viên khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã quan tâm giúp đỡ, ừang bị cho em những kiến thức chuyên môn càn thiết trong quá trình học tập tại trường

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ cho em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp dù cố gắng nhưng em không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên quan tâm

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Vũ T rí Công

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử cao su butadien nitril 14

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của D CP 25

Hình 1.3 Phản ứng khơi mào của DCP 25

Hình 2.1 Máy cán hai trục 27

Hình 2.2 Máy trộn kín brabender (CH Đức) 28

Hình 2.3 Máy ép lưu hóa 29

Hình 2.4 Máy đo đa năng xác định tính chất cơ lý của vật liệu 29

Hình 3.1 Anh hưởng của thời gian đóng rắn tới độ bền kéo bóc của mối dán lên vải mành PSE 35

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn tới độ bền kéo trượt của mối dán lên vải mành PSE 35

Hình 3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng DCP tới độ bền kéo bóc của mối dán trên vải mành PSE 38

Hình 3.4 Anh hưởng của hàm lượng DCP tới độ bền kéo trượt của mối dán trên vải mành PSE 38

Hình 3.5 Anh FESEM bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia lưu hóa bằng lưu huỳnh 40

Hình 3.6 Anh FESEM bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC với nanosilica, than đen và các phụ gia lưu hóa bằng DCP 40

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Nồng độ tới hạn cho phép của các dung môi [mg/ш З] 9 Bảng 1.2 Hỗn họp dung môi cho keo dán cao su nitril 20 Bảng 3.1 Anh hưởng của thời gian đóng rắn đến độ bền kéo bóc và kéo

trượt của chất kết dính lên vải mành PSE 34

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến độ bền kéo bóc và kéo

trượt của chất kết dính lên vải mành PSE 37

Bảng 3.3 Hệ số già hóa của mối dán ừên cơ sở blend NBR/PVC và các

phụ gia với chất khâu mạch DCP 41

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Keo d á n 3

1.1.1 Khái niệm, phân loại 3

1.1.1.1 Dựa trên nguồn gốc keo 3

1.1.1.2 Phân loại theo đối tượng áp dụng 3

1.1.1.3 Phân loại theo bản chất hóa học 4

1.1.1.4 Phân loại theo trạng thái tồn tại của keo 4

1.1.1.5 Phân loại theo cơ chế đóng rắn 4

1.1.2 Keo cao su và chế tạo keo cao su 5

1.1.2.1 Keo cao su 5

1.1.2.2 Chế tạo keo cao su 10

1.2 Vật liệu polyme blend 10

1.2.1 Giới thiệu chung 10

1.2.2 Các phương pháp chế tạo polyme blend 12

1.2.2.1 Chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy 13

1.2.2.2 Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme 13

1.2.2.3 Chế tạo polyme blend từ hỗn họp các latex polyme 13

1.3 Kéo dán trên cơ sở cao su nitril, blend của cao su nitril với polyvinylcloride 14

1.3.1 Giới thiệu chung về cao su nitril 14

1.3.2 Giới thiệu chung về polyvinylcloride 17

1.3.3 Keo dán trên cơ sở cao su nitril 19

1.3.4 Vật liệu polyme blend trên cơ sở NBR và PVC và keo dán trên cơ

sở blend NBR/PVC 23

1.4 Các giải pháp nâng cao độ bám dính của mối dán 23

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 27

2.1 Vật liệu nghiên cứu 27

2.2 Thiết bị dùng nghiên cứ u 27

2.2.1 Máy cán hai trục 27

2.2.2 Máy trộn kín 28

2.2.3 Máy ép lưu hóa 29

2.2.4 Máy đo độ bền kéo bóc và độ bền kéo trượt của vật liệu 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Chế tạo chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC 30

2.3.2 Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chất kết dính với vải mành polyeste 31

2.3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kết dính của chất kết dính lên vải mành polyeste 31

2.3.4 Đánh giá khả năng kết dính của vật liệu trên vải mành polyeste 32

2.3.5 Nghiên cứu cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia 32

2.3.6 Đánh giá độ bền môi trường của mối dán, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia với chất khâu mạch D CP 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Ảnh hưởng của thời gian đóng rắn đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste 34

3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng DCP đến khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste 37

3.3 cấu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên cơ sở blendNBR/PVC và các phụ g ia 393.4 Độ bền môi trường của mối dán, bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC

và các phụ gia với chất khâu mạch D C P 41KẾT LUẬN 43TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

Với ý tưởng đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng cao khả năng

kết dính và bảo vệ của vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC bằng phương pháp hóa học ” làm đề tài cho khóa luận tốt nghiệp của mình.

- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là:

Tạo ra được chất kết dính, bảo vệ cho vật liệu vải mành polyeste có khả năng bám dính, bảo vệ cao trên cơ sở blend NBR/PVC bằng cách sử dụng phụ gia khâu mạch chéo.

- Những nội dung nghiên cứu chủ yếu của đề tài bao gồm:

+ Tổng quan chung về chất kết dính trên cơ sở NBR và blend NBR/PVC.

+ Chế tạo chất kết dính bảo vệ trên cơ sở blend NBR/PVC với dicuminperoxide (DCP) hàm lượng khác nhau.

+ Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đóng rắn tới khả năng kết dính của

vật liệu lên vải mành polyeste.

+ Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dicumỉnperoxỉde tới khả năng kết dính của vật liệu lên vải mành polyeste.

+ Nghiên cứu cẩu trúc hình thái bề mặt kéo bóc của chất kết dính trên

cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia.

+ Đánh giá khả năng bền môi trường của chất kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia.

Từ những kết quả nghiên cứu, đánh giá khả năng ứng dụng của chất kết dính nghiên cứu được

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Keo dán

1.1.1 Khái niệm, phân loại [1]

Keo dán (chất kết dính) là vật liệu polyme có khả năng kết dính hai bề mặt vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính

Có nhiều cách để phân loại keo dán Cho đến nay chưa có một cách phân loại nào nhất quán, phản ánh một cách đầy đủ, khách quan, chính xác các loại keo dán Sau đây là một số cách phân loại keo dán theo các tiêu chí khác nhau

1.1.1.1 Dựa trên nguồn gốc keo

- Keo có nguồn gốc tự nhiên: tinh bột, dextrin, cazein, keo cao su, nhựa cây, keo xương, da, nhựa đường, sáp,

- Keo bán tổng hợp: họ xelulo, cao su clor hóa, , polyeste trên cơ sở dầu thực vật, polyamid lỏng,

1.1.1.2 Phân loại theo đổi tượng áp dụng

Keo được phân loại dựa trên bản chất vật liệu nền cần dán keo Ví dụ như: keo dán gỗ, kim loại, chất dẻo, bê tông, sứ, thủy tinh, cao su,

Cách phân loại này không có cơ sở khoa học, thiếu chặt chẽ và nhiều khi

bị trùng lặp

1.1.1.3 Phân loại theo bản chất hóa học

Cách phân loại này dựa vào bản chất hóa học của cấu tử quyết định độ bám dính và khả năng làm việc của keo Ví dụ như: keo epoxy, keo acrylic,

1.1.1.4 Phân loại theo trạng thái tồn tại của keo

- Keo dạng dung dịch, huyền phù hay nhũ tương

1.1.1.5 Phân loại theo cơ chế đóng rắn

Cách phân loại này dựa trên bản chất, cơ chế hóa rắn hình thành màngkeo:

- Keo khô nhờ bay hơi: đó là các keo ừong dung dịch, nhũ tương, huyền phù, keo bột nhão, Mối dán được hình thành do bay hơi dung môi vào không khí hay do hấp thụ vào lớp nền vật liệu

Họ keo này có nhược điểm là phải dùng nhiều dung môi, có hàm khô thấp, nguy cơ cháy nổ và ô nhiễm đáng kể và lãng phí dung môi

- Keo dán nóng chảy: là các loại keo trên cơ sở polyme nhiệt dẻo, dễ nóng chảy, có độ bám dính cao Các loại keo truyền thống có các nhóm keo xương, sáp dính, dẫn xuất xelulo

- Các keo dán nhiệt rắn: là các polyme có chứa nhóm chức có thể đan lưới trong điều kiện nhiệt độ cao, có hay không có tác nhân đan lưới, xúc tác, chất hóa rắn mạch Khi mối dán hình thành phải xảy ra phản ứng hóa học tạo liên kết bền vững Các phản ứng hóa học này có thể là phản ứng ngưng tụ hay phản ứng trùng họp

- Nhóm keo dán nhạy áp lực: các keo dán này có đặc điểm là duy trì độ bám dính thường xuyên, độ bền liên kết lớn hơn dính kết Chúng được làm băng dính y tế, băng dính kĩ thuật, các băng che chắn trong kĩ nghệ sơn phủ, băng cố định các bề mặt, các tiếp điểm tức thời hay lâu dài.

1.1.2 Keo cao su và chế tạo keo cao su [9]

1.1.2.1 Keo cao su

* Khái niệm và phân loại

Keo cao su là dung dịch của cao su hoặc hỗn họp cao su trong dung môi Trong kỹ thuật gia công cao su, keo cao su được sử dụng để sản xuất các sản phẩm màng mỏng, phủ phết lên vải mành, vải bạt và dán các bán thành phẩm cao su cho các sản phẩm có cấu trúc phức tạp, nhiều lớp Các loại keo cao su

có hàm lượng styren cao dùng để sản xuất giả da cho công nghiệp giày dép Một vài loại keo cao su còn sử dụng để hàn gắn, dán các vật liệu khác: kim loại, sành sứ, bê tông,

Phụ thuộc vào thành phàn hóa học của họp phần cao su, keo cao su có thể được phân loại không lưu hóa, loại lưu hóa và loại keo tự lưu hóa ở nhiệt

độ thấp

Keo không lưu hóa không chứa các hợp chất lưu hóa trong thành phần của nó Độ bền kết dính và các đặc trưng kỹ thuật của keo phụ thuộc vào bản chất hóa học của vật liệu, loại, hàm lượng các chất phối họp có tác dụng hóa rắn keo và nhiệt độ môi trường Khi nhiệt độ môi trường cao loại keo này chuyển từ trạng thái thủy tinh mềm cao sang trạng thái chảy nhớt Vì vậy độ bền cơ học giảm và độ bền bám dính giảm

Keo lưu hóa ở nhiệt độ có chứa trong thành phần của nó hệ thống lưu hóa thông dụng có mức độ hoạt động hóa học trung bình và các loại chất phối họp khác cho cao su làm tăng độ bền cấu trúc của vật liệu

Keo tự lưu hóa là keo được cấu thành từ hai hợp phần, một trong hai họp phần chứa chất lưu hóa, họp phàn kia chứa xúc tiến lưu hóa có mức độ hoạt động hóa học cực mạnh Siêu xúc tiến thường được sử dụng trong họp phần này là carbamat Natri, carbamat kẽm và xúc tiến p.

Trước khi sử dụng, phối trộn hai hợp phàn lại với nhau, hàm lượng các họp phần được sử dụng sao cho tỷ lệ chất lưu hóa và xúc tiến lưu hóa phù hợp với yêu cầu kỹ thuật keo dán

Ngoài phương pháp phân loại trên keo cao su còn được phân loại theo gốc polyme và độ nhớt của keo Phụ thuộc vào độ nhớt của keo được phân thành các loại: keo lỏng (tỷ lệ polyme: dung môi là 1:10 4- 1:20), keo có độ nhớt trung bình (tỷ lệ polyme: dung môi là 1:5 -Г 1:10) và Past (tỷ lệ polyme: dung môi là 1:1 đến 1:5)

Ngoài thành phàn hóa học của keo cao su, dung môi để hòa tan họp phàn cao su đó cũng ảnh hưởng rất lớn đến tính năng kỹ thuật và ngoại quan của sản phẩm

Lựa chọn dung môi cho hợp phần cao su để chế tạo keo dán trong sản xuất không những phải đảm bảo các tính năng kỹ thuật của keo dán mà phải đảm bảo các yêu cầu vệ sinh công nghiệp và an toàn cho sản xuất

* Yêu cầu đối với dung môi

Để tạo được keo - tạo được dung dịch polyme điều kiện quan trọng đối với dung môi là phải hòa tan tốt polyme (họp phần cao su) đó Nếu xem xét quá trình hòa tan polyme vào dung môi như quá trình phối trộn hai chất lỏng, điều kiện cần và đủ để chúng ừộn họp được với nhau là chúng phải có cùng chỉ số hòa tan

Đối với hỗn họp dung môi có chỉ số hòa tan khác nhau và khác với họp phần cao su Quá trình hòa tan xảy ra tốt khi và chỉ khi các số chỉ hòa tan quan hệ với nhau theo phương trình sau:

Sp — ỏx-Ọi + S2 -Ọi

Trong đó : Sp là chỉ số hòa tan.

sx,ẹx là chỉ số hòa tan và phàn trăm tính theo thể tích của

dung môi thứ nhất ừong hỗn hợp dung môi

ổ2,ạ>2 là chỉ số hòa tan và phần ừăm tính theo thể tích của

dung môi thứ hai trong hỗn họp dung môi

Thực tế đã chứng tỏ khi chọn dung môi cho hợp phần cao su khác nhau nên tuân thủ nguyên tắc: polyme phân cực hòa tan tốt vào dung môi phân cực

và polyme không phân cực hòa tan tốt vào dung môi không phân cực

Để đảm bảo mức độ ổn định của keo cao su dung môi phải trơ hóa học không tham gia vào bất kì một phản ứng nào với polyme Đối với họp phần cao su, các loại dung môi như benzin, benzen hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu này Các loại dung môi là carbua hydro clo hóa hoặc chứa clo ừong phân

tử của nó như dicloetan là các loại dung môi không hoàn toàn trơ hóa học

Ở nhiệt độ cao hoặc ngay ở nhiệt độ thường trong thời gian bảo quản và sử dụng keo các loại dung môi có chứa halozen là chất oxy hóa mạnh có khả năng giải phóng HC1 và Cl2 oxy hóa mạch đại phân tử làm thay đổi độ bền cũng như khả năng kết dính của màng keo

Một trong số các yêu cầu quan trọng đối với dung môi để đảm bảo các tính năng kỹ thuật của keo là mức độ hút ẩm của dung môi Dung môi hút ẩm mạnh thường làm giảm khả năng kết dính của keo vì nước trong keo là chất ngăn cách các vật liệu dán Đối với một số loại keo có chứa -SCI với sự có mặt của vết nước quá trình lưu hóa của màng keo không thể thực hiện được vì trong màng keo xảy ra phản ứng phân hủy: - SCI + H20 —» S 0 2 + HC1 tạo bọt xốp cho màng keo và giảm độ bền kết dính nội, ngoại của màng keo

Độ bền và mức độ kết dính của màng keo phụ thuộc vào vận tốc bay hơi dung môi Các loại dung môi có nhiệt độ sôi thấp, vận tốc bay hơi lớn trong

quá trình sử dụng làm giảm các tính chất cần thiết của keo Trong quá trình bay hơi nhiệt độ bề mặt màng keo giảm Khi nhiệt độ giảm nhanh đến nhiệt

độ ngưng của hơi nước trên bề mặt của keo dán xuất hiện một lớp sương mỏng ngăn chặn các liên kết chặt chẽ giữa keo dán và vật liệu dán Mặt khác, vận tốc bay hơi của dung môi lớn tạo trên bề mặt một lớp màng polyme ngăn chặn quá trình bay hơi tiếp theo của dung môi làm giảm độ bền cơ học của màng keo

Vận tốc bay hơi của dung môi tỷ lệ thuận với áp suất hơi bão hòa trên bề mặt dung môi và phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ tăng, vận tốc bốc hơi của dung môi cũng tăng, chính vì vậy để sản xuất keo cao su và các loại keo khác không những phải lựa chọn các dung môi mà còn phải lựa chọn điều kiện sấy màng keo thích họp đảm bảo các đặc trưng kỹ thuật tốt nhất cho màng keo.Ngoài những yêu cầu nhằm đảm bảo các tính năng kỹ thuật cần thiết cho

hệ keo trong sản xuất dung môi còn phải đáp ứng hàng loạt các yêu cầu kỹ thuật khác nhằm mục đích bảo vệ sức khỏe cho người sản xuất, an toàn và đảm bảo hiệu quả cho sản xuất

Hầu hết các loại dung môi sử dụng cho sản xuất keo cao su đều độc hại Mức độ độc hại của dung môi được đánh giá bằng nồng độ tới hạn cho phép của nó ừong không gian của khu vực sản xuất

Nồng độ tới hạn cho phép được tính bằng [mg/m3] là hàm lượng tính bằng mg dung môi đó trong lm 3 không khí ừong không gian sản xuất không gây ảnh hưởng ngay tới sức khỏe của người sản xuất Đối với các loại dung môi khác nhau nồng độ tới hạn cho phép khác nhau Một số nồng độ tới hạn cho phép của các dung môi thường dùng được trình bày trong bảng 1.1 dưới đây:

Bảng 1.1 Nông độ tới hạn cho phép của các dung môi [mg/m ]

Ngoài đặc trưng độc hại của dung môi trong sản xuất tất cả các loại carbua hydro sử dụng làm dung môi cho keo cao su đều dễ dàng cháy, nổ Những thông số đặc trưng cho quá trình cháy nổ của các loại dung môi là: nhiệt độ bốc cháy, nhiệt độ tự bốc cháy và giới hạn nổ

Nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ nhỏ nhất của hỗn họp dung môi và không khí mà khi đó hơi dung môi có thể bốc cháy nếu ở đó tồn tại nguồn lửa hở.Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ nhỏ nhất của môi trường mà khi đó hơi dung môi bão hòa trong không khí có thể tự bốc cháy Nhiệt độ tự bốc cháy

của các loại dung môi rất khác nhau và dao động từ 90°c đến 500°c.

Giới hạn nổ của dung môi là nồng độ lớn nhất và nhỏ nhất của dung môi trong không khí mà trong khoảng giới hạn nồng độ đó có thể xảy ra quá trình

nổ Giới hạn nổ cho mỗi loại dung môi không cố định mà phụ thuộc vào điều kiện của môi trường: nhiệt độ, áp suất, công suất nguồn lửa Cùng với nhiệt

độ tăng, giới hạn nổ của dung môi được mở rộng

Để đảm bảo an toàn trong sản xuất dung môi được lựa chọn phải ít gây nguy hiểm cho khả năng cháy nổ Từ góc độ an toàn cháy nổ dung môi phải

có nhiệt độ tự bốc cháy cao và giới hạn nổ càng hẹp càng tốt

Một ừong số các yêu cầu đối với dung môi quan trọng đảm bảo cho quá trình sản xuất được tồn tại và phát triển là nguyên vật liệu và giá thành của

nó Dung môi có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ thuật, yêu càu vệ sinh công

nghiệp kể trên nhưng nếu nguồn và giá thành của nó gây khó khăn cho sản xuất nó vẫn không được sử dụng vì vậy đứng ừên quan điểm kinh tế sản xuất dung môi phải có nguồn dễ kiếm và giá thảnh hạ

1.1.2.2 Chế tạo keo cao su

Keo không lưu hóa được chế tạo từ cao su tinh khiết (không độn) có khả năng kết tinh loại tốt Thông thường, keo không lưu hóa được sản xuất chủ yếu từ crếp hong khói và crếp trắng loại tốt Đe tăng khả năng bám dính và giảm độ nhớt của dung dịch keo trước khi hòa tan crếp được sơ luyện làm đứt mạch đại phân tử đến độ dẻo 0,8

Các loại cao su không kết tinh chỉ dùng để sản xuất các loại keo lưu hóa Keo lưu hóa để sản xuất giả da và các tấm bạt cao su vải có độ nhớt cao và được chế tạo trong máy ừộn trục z Để giảm độ nhớt của keo có thể dùng phối hợp dung môi thông dụng với 5% đến 10% xeton, rượu Tuy nhiên, rượu

và xeton làm giảm độ ổn định của keo

Keo lưu hóa trong quá trình bảo quản thường không ổn định, mức độ đồng nhất của keo không được duy trì Lớp dưới của thùng keo xuất hiện những các chất độn sa lắng và một hàm lượng họp phần cao su gel hóa Để giảm khả năng gel hóa của keo cao su nên hạn chế sử dụng các loại độn hoạt tính cao

Lưu huỳnh hòa tan vào cao su và dung môi ở hàm lượng hạn chế Mức

độ hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ nên trong quá trình bảo quản và sử dụng lưu huỳnh có xu hướng kết tinh và kết tủa, để chống hiện tượng này trong tập hợp phần của keo nên sử dụng các chất hoạt động bề mặt (axit oleic, axit stearic)

1.2 Vật liệu polyme blend [3]

1.2.1 Giới thiệu chung

Khái niệm về vật liệu polyme blend lần đầu tiên xuất hiện vào thế kỉ 19,

nhưng thực sự phát triển từ cuối những năm 80 của thế kỷ XX Vật liệu polyme blend được định nghĩa là một loại vật liệu tổ hợp được chế tạo từ 2 hay nhiều loại polyme với nhau để tạo thành một vật liệu có tính chất cơ lý tốt, mở rộng khả năng ứng dụng cho sản phẩm hoặc hạ giá thành sản phẩm Trong vật liệu polyme blend, các polyme thảnh phần có thể tương tác hoặc không tương tác vật lý, hoá học với nhau.

Polyme blend có thể là các hệ đồng thể hoặc hệ dị thể Trong polyme blend đồng thể các polyme thành phần không còn đặc tính riêng, còn trong polyme blend dị thể thì các tính chất của các polyme thành phần hầu như vẫn được giữ nguyên Polyme blend thường là loại vật liệu có nhiều pha, trong đó

có một pha liên tục và một hoặc nhiều pha phân tán hoặc tất cả các pha đều phân tán, mỗi pha được tạo nên bởi một polyme thành phàn Sự tạo thành hệ đồng thể hay hệ dị thể của polyme blend phụ thuộc vào khả năng tương hợp của các polyme thành phàn Sự tương họp của các polyme là sự tạo thành một pha tổ họp ổn định và đồng thể từ hai hoặc nhiều polyme Sự tương họp của các polyme cũng chính là khả năng trộn lẫn tốt của các polyme vào nhau, tạo nên một vật liệu polyme mới - vật liệu polyme blend

Khả năng tương họp của polyme blend phụ thuộc nhiều yếu tố điều kiện ừộn hợp mà các polyme khi trộn lẫn với nhau tạo thành hệ đồng thể hay dị thể Ngoài ra, khả năng tương hợp còn phụ thuộc các yếu tố như: bản chất hóa học và cấu trúc phân tử của các polyme; khối lượng phân tử và sự phân bố của khối lượng phân tử tỷ lệ các cấu tử trong blend; năng lượng bám dính ngoại phân tử; nhiệt độ, Như vậy, các polyme có cấu tạo hóa học hoặc độ phân cực càng tương tự nhau thì khả năng tương hợp càng dễ dàng, những polyme khác nhau về cấu tạo hóa học hoặc độ phân cực thì khó tương họp với nhau Trong những trường họp các polyme không có khả năng tự tương hợp

với nhau, người ta thường dùng các chất tương họp để làm càu nối liên kết giữa các pha polyme với nhau.

Trong vật liệu polyme blend, thường sử dụng các chất tương hợp là copolyme, oligome đồng trùng họp, các chất có hoạt tính bề mặt, các chất thấp phân tử hay các họp chất có nhiều nhỏm chức Ngoài các chất tương hợp, người ta còn sử dụng phương pháp cơ nhiệt, thông qua việc khảo sát đặc trưng lưu biến của vật liệu để lựa chọn các thông số gia công thích hợp cho từng loại blend

Sự tương hợp của polyme blend được phân ra làm các loại như sau: khi các blend tương hợp với nhau nhờ các phương pháp cơ nhiệt thì được gọi là

hệ blend tương hợp kỹ thuật Nếu các cấu tử hoà trộn vào nhau ở cấp độ phân

tử và tồn tại cân bằng thì được gọi là hệ blend tương họp nhiệt động Trong trường hợp các polyme thành phàn phân bố ở kích thước rất nhỏ nhưng không tạo ra được hệ tương họp thì được gọi là tổ hợp không tương hợp

1.2.2 Các phương pháp chế tạo polyme blend

Vật liệu polyme blend nói chung hay cao su blend nói riêng, hiện nay được chế tạo bằng các phương pháp như: tiến hành trộn trực tiếp các polyme ngay trong quá trình tổng hợp hoặc còn đang ở dạng huyền phù hay nhũ tương Đối với các polyme thông thường, người ta thường phối trộn trong các máy trộn kín, máy đùn một trục hoặc hai trục vít hoặc dùng máy cán có gia nhiệt hoặc không gia nhiệt Các yếu tố công nghệ chế tạo vật liệu như: phương pháp chế tạo, thời gian chế tạo, nhiệt độ và tốc độ phối trộn có ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc cũng như tính chất của vật liệu thu được Vì vậy, đối với từng hệ blend cụ thể, cần căn cứ vào tính chất của các polyme (cao su hay nhựa) ban đầu cũng như đặc tính của hỗn họp để lựa chọn chế độ chế tạo blend và các thông số gia công phù hợp nhất Điều quan trọng đầu tiên trong công nghệ chế tạo vật liệu blend là chọn ra những polyme phối họp được

với nhau và đưa lại hiệu quả cao.

Những căn cứ để lựa chọn:

- Yêu cầu kĩ thuật của vật liệu cần có

- Bản chất và cấu tạo hóa học của polyme ban đầu

- Giá thành

Sau đây là một số phương pháp chế tạo polyme blend thông dụng:

1.2.2.1 Chế tạo polyme blend ở trạng thái nóng chảy

Phương pháp chế tạo blend ở trạng thái nóng chảy hay còn gọi là phương pháp trộn họp nóng chảy, là phương pháp kết họp đồng thời các yếu tố cơ nhiệt, cơ hóa và tác động cưỡng bức lên các polyme thành phần, phụ gia, trên các máy gia công nhựa nhiệt dẻo để trộn họp chúng với nhau (như máy ừộn kín, máy cán, máy đùn, đúc phun,v.v ) Phương pháp này được ứng dụng khá rộng rãi hiện nay Việc chế tạo vật liệu polyme blend hoặc cao

su blend trên máy đùn trục vít được đánh giá cao, quá trình cắt xé sẽ xảy ra mãnh liệt, thời gian chế tạo sản phẩm ngắn vì vậy tùy thuộc vào thành phàn cao su, nhựa ban đầu mà có thể chọn quy trình gia công phù họp để đảm bảo được độ đồng nhất cao và tránh được nguy cơ vật liệu bị phân hủy hoặc bị lưu hoá cục bộ

1.2.2.2 Chế tạo polyme blend từ dung dịch polyme

Phương pháp chế tạo blend từ dung dịch thích hợp với các polyme có khả năng hoà tan tốt trong dung môi hoặc tan tốt trong các dung môi có khả năng trộn lẫn vào nhau Công việc chế tạo thường được thực hiện trong bình phản ứng có hệ thống khuấy tốc độ cao và kèm theo hệ thống gia nhiệt Vật liệu blend tạo thành cần đuổi hết dung môi bằng phương pháp sấy ở áp suất thấp

1.2.2.3 Chế tạo polyme blend từ hỗn hợp các latexpolyme

Phương pháp này tương tự như phương pháp chế tạo blend từ dung dịch, nhưng có ưu điểm hơn là quá trình trộn các latex dễ dàng và polyme blend thu

được có hạt phân bố đồng đều vào nhau Nhược điểm của nó là khó tách hết các chất nhũ hóa, các phụ gia cũng như nước ra khỏi polyme blend, vì vậy sản phẩm polyme blend tạo thành có các tính chất cơ lý không ổn định.

- Ngoài ra vật liệu blend còn được chế tạo bằng các phương pháp sau:+ Phương pháp lưu hoá động

+ Trùng họp monome trong một polyme khác

+ Tạo mạng lưới đan xen của các polyme

+ Phương pháp đúc chuyển nhựa

1.3 Kéo dán trên cơ sở cao su nitril, blend của cao su nỉtril với polyvinylcloride

1.3.1 Giới thiệu chung về cao su nỉtriỉ

Cao su nitril/butadien nitril (NBR hoặc Buna-N) được giới thiệu làn đầu tiên tại Đức vào 1934 Cao su butadien nitril là polyme đồng trùng họp của acrylonitril và butadien Thành phần acrylonitril giúp NBR có khả năng chịu dầu, có các loại NBR như sau: NBR 41% acrylonitril Breon N41 (Zeon Chemicals), và chứa 34% acrylonitril, Krynac 34.50 (Bayer), KNB 35 L (Kumho) Cao su nitril được sản xuất ở Liên Xô trước đây có ký hiệu là CKH như: CKH-18, CKH-18M, Các loại cao su nitril do Mỹ sản xuất là Butapren, Paracril, còn ở Anh là Breon, Butacon, v.v cấu trúc phân tử NBRhình 1.1:

-C H 2-CH=CH-CH2 CH2CH

L c =nJ m

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử cao su butadien nitril

NBR có cấu trúc vô định hình, vì thế nó không kết tinh trong quá trình biến dạng Sản phẩm NBR có thể làm việc trong điều kiện nhiệt độ tới 120°c

trong không khí và tại 150°c trong các loại dầu mỡ khác nhau Tính chất cơ

lý, tính chất công nghệ của NBR phụ thuộc vào hàm lượng nhóm acrylonitril trong phân tử Do phân tử NBR phân cực nên rất ít bị ảnh hưởng (trương nở) bởi các dung môi không phân cực hoặc phân cực yếu như ete, dầu hỏa, xăng, xiclohexan, CCI4, v.v NBR và các sản phẩm lưu hóa của nó có độ bền rất cao đối với các parafïn, mỡ và các hydrocacbon no Trong thực tế, người ta có thể sản xuất NBR có hàm lượng acrylonitril từ 18 đến 50% Khi hàm lượng acrylonitril tăng thì tính kháng dầu, tính kháng xăng, độ cứng, lực kéo đứt, độ mài mòn của NBR cũng tăng lên, nhưng độ chịu lạnh và độ tương họp với chất làm mềm lại giảm xuống

Do NBR là loại cao su có cấu trúc vô định hình nên cường lực của cao su khi không có chất độn tăng cường thường thấp (khoảng 30kg/cm2) Nếu có ừộn than đen (muội than) tăng cường thì cường lực có thể đạt đến 320kg/cm2 NBR kết hợp với polyvinylcloride (PVC) sẽ kháng được thời tiết và ozon rất tốt, giảm khả năng bắt cháy, đồng thời độ bóng bề mặt và tính chất màu lại tốt hơn.NBR có liên kết không no trong mạch phân tử nên nó có khả năng lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại xúc tiến lưu hóa thông dụng NBR còn có khả năng lưu hóa bằng chất xúc tiến lưu hóa nhóm tiuram hoặc nhựa phenol formaldehyd NBR lưu hóa bằng tiuram hoặc nhựa phenol formaldehyd có tính chất cơ lý cao, khả năng chịu nhiệt tốt Tính năng kéo, nén của cao su này tương tự cao su butadien styren NBR có độ phân cực lớn nên loại cao su này có khả năng ừộn họp với hầu hết các polyme phân cực và với nhiều loại nhựa tổng họp phân cực Tổ hợp của NBR với nhựa phenol formaldehyd có rất nhiều tính chất quý giá như bền dầu mỡ, ánh sáng Nhờ những tính năng đặc biệt, nên NBR thường được sử dụng làm các sản phẩm chịu dầu ở nhiệt độ cao trong ô tô, máy bay, tàu biển, máy móc, xe quân sự và các sản phẩm chịu dầu trong công nghiệp [3]

Cao su nitril thương mại là các copolyme chính của butadien và acrylonitril Độ bền và tính chất keo dán của các copolyme này tăng khi tăng hàm lượng nitril Cao su nitril tương hợp với nhựa phenol formaldehyd, resorcinol- formaldehyd, nhựa vinylcloride, nhựa ankyt, nhựa coumaron- inden, cao su clor hóa, nhựa thông hydro hóa, nhựa đường gốc than, epoxy và các nhựa khác, tạo thành các thành phần có thể đóng rắn và cung cấp các keo dán tốt có độ bền cao, bền dầu và đàn hồi tốt Chúng ưu việt hơn polyclorropren ở khả năng tương hợp với nhựa Keo dán cao su nitril được áp dụng để dán bản thân cao su nitril đóng rắn và không đóng rắn với nhau và với vinyl, polyclorropren và các elastome khác Chúng được sử dụng để phủ vải nhằm cung cấp độ bền dầu, độ bền môi trường và để dán các vinyl và elastome với vải.

Khi trộn hợp với nhựa phenolic chúng được sử dụng để:

- Dát mỏng nhôm và thép không gỉ

- Dùng sản xuất nhiều chi tiết của máy bay

- Dán các hạt mài với kim loại

- Dán lớp vải lót với giày

- Sản xuất các panel để thiết kế rèm tường

- Dán kim loại với vật liệu cao su nitril, màng polyvinylcloride, da, gỗ và các bề mặt khác

- Dát mỏng da

- Gắn đế trong sản xuất giày

- Dán nút, bìa cứng, bìa sợi, giấy, niừoxenlulo, xenluloaxetat, nylon và các màng polyme khác với bản thân chúng và với các vật liệu khácTuy nhiên, trộn họp cao su nitril- nhựa phenolic có độ bám dính thấp với cao su tự nhiên, cao su butyl và polyetylen trừ khi các bề mặt này được xử lý

để làm chúng hoạt động, ví dụ sự đóng vòng Cao su nitril có độ tương họp tuyệt vời như keo dán với các bề mặt phân cực như sợi, vải dệt, giấy và gỗ Vì vậy, keo dán cao su nitril có thể được sử dụng để dán nhiều bề mặt và các loại vật liệu khác nhau [6].

1.3.2 Giới thiệu chung vềpolyvinylcloride [8]

Polyvinylcloride (PVC) có quá trình phát triển hơn 100 năm nay Năm

1835, lần đầu tiên nhà hóa học Liebig đã tổng hợp được vinylcloride Vào năm 1872, Baumann lần đầu tiên tổng hợp ra PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức Tuy nhiên, đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức Tiến sĩ hóa học người Đức Waldo Simon vô tình phát hiện ra những đặc tính quý báu của PVC có thể thay thế cao su trong hàng loạt ứng dụng và nhất là nhu cầu

to lớn về nguyên vật liệu phục vụ cho cuộc chiến tranh thế giới thứ hai cũng như sau đó phục vụ cho việc khắc phục hậu quả chiến tranh, phát triển đất nước thúc đẩy nghành công nghiệp sản xuất PVC phát triển nhanh chóng ở nhiều nước như Mỹ, Đức, Anh và Nhật Bản

PVC là một loại nhựa tổng hợp được bằng cách trùng họp vinylcloride monomer (MVC):