CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.2 Sự ảnh hưởng hàm lượng Silica gel khi độn vào latex
3.2.3 Kết quả đo cơ tính
Độ cứng Shore A
Bảng 3.5 Kết quả đo độ cứng Shore A khảo sát hàm lƣợng silica
Tên mẫu 0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ cứng 27.4 28.4 29.8 30.5 34.5
Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện độ cứng Shore A khi thay đổi hàm lƣợng silica Kết quả cho thấy độ cứng Shore A tăng dần khi tăng hàm lƣợng Silica lên. Cụ thể ta thấy là ở 0%-Si là 27.4, khi độn Silica lên 4%-Si thì độ cứng là 29.8 tăng 8.76% và khi lên 11%-Si thì độ cứng là 34.5 tăng 25.91%. Có thể giải thích là khi hàm lượng Silica càng tăng thì lực tương tác giữa silica với cao su sẽ cao hơn, tốt hơn, kết hợp cùng các phụ gia đã làm cho cấu trúc của cao su đƣợc chặt chẽ hơn dẫn đến độ cứng cũng tăng lên.
Độ bền kéo
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ cứng Shore A
Hàm lƣợng silica trong cao su
42
Bảng 3.6 Kết quả đo độ bền kéo khảo sát hàm lƣợng silica
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si Độ dãn dài (%)
837.627 896.945 774.396 721.462 722.264 Ứng suất kéo đứt
(N/mm2) 20.840 20.916 21.423 18.579 23.648 Ứng suất định dãn
100% (N/mm2) 0.664 0.713 0.771 0.792 0.959 Ứng suất định dãn
300% (N/mm2) 1.349 1.371 1.685 1.866 2.456
Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện độ dãn dài (%) của cao su khi thay đổi lƣợng silica Có thể thấy qua biểu đồ Hình 3.4 thì độ dãn dài khi hàm lƣợng silica 1% là cao nhất, khi hàm lƣợng silica càng tăng thì độ dãn dài lại giảm dần. Điều này có thể giải thích, khi hàm lƣợng silica tối ƣu các phân tử hydrocacbon cao su không tạo thành một pha liên tục mà thành cấu trúc riêng biệt với kích thước lớn hơn nhiều kích thước hạt độn. Các chất độn bám bọc xung quanh các cấu trúc đó và tạo thành các tập hợp cao su-độn. Các tập hợp này đƣợc liên kết với nhau bằng sức căng bề mặt. Khi hàm lƣợng silica vƣợt quá hàm lƣợng tối ƣu, các hạt độn sẽ phân bố vào khoảng trống giữa các tập hợp và có tác dụng nhƣ những chiếc nêm tách các tập hợp cao su-độn ra làm giảm hiệu ứng tăng cường
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ dãn dài (%)
Hàm lƣợng silica trong cao su
43
lực của chất độn dẫn đến làm giảm tính chất của vật liệu. Cụ thể độ dãn dài đã giảm 13.77% khi độn 11%-Si so với mẫu 0%-Si.
Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện ứng suất kéo đứt (N/mm2) khi thay đổi lƣợng silica Nhìn vào kết quả Hình 3.5 cho thấy sự thay đổi của ứng suất kéo đứt khi thay đổi hàm lượng silica. Khi hàm lượng silica càng cao thì sự tương hợp giữa silica và cao su càng cao, dẫn đến các phân tử càng chặt khít hơn nên sẽ cần một lực lớn hơn để kéo đứt cao su, điều này cũng cho thấy các tác nhân liên kết đã có những ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tương tác của silica với chất nền cao su. Nhƣng với hàm lƣợng silica ở 8% thì ứng suất kéo đứt lại giảm là do tương tác latex – chất độn kém và cũng do sự không đồng đều trong phân phối chất độn dẫn đến số liệu bị thay đổi. Khi tăng hàm lƣợng silica lên 11% thì ứng suất kéo đứt tăng lên tương ứng 13.47% so với mẫu 0% silica.
Hình 3.6 Biểu đồ thể hiện ứng suất định dãn 300% (N/mm2)khi thay đổi hàm lƣợng silica
15 17 19 21 23 25 27 29
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Ứngsuấtkéođứt(N/mm2)
Hàm lƣợng silica trong cao su
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Ứngsuấtđịnhdãn300% (N/mm2 )
Hàm lƣợng silica trong cao su
44
Kết quả từ đồ thị Hình 3.6 cho thấy khi hàm lƣợng silica tăng thì ứng suất định dãn cũng tăng đều theo. Hàm lƣợng càng nhiều thì sự len lỏi của silica vào cao su càng nhiều, dẫn đến sự liên kết chặt khít hơn. Các phân tử không còn liên kết thành những mạch phân tử dài mà các mạch phân tử sẽ ngắn hơn và kết nối vào nhau. Ứng suất định dãn ở hàm lƣợng 11%-Si đã tăng lên 82.06% so với mẫu 0%-Si.
Độ bền xé
Bảng 3.7 Kết quả đo bền xé khảo sát hàm lƣợng độn silica
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ bền xé
(N/mm2) 4.289 5.185 5.378 4.014 6.046
Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện độ bền xé (N/mm2) khi thay đổi hàm lƣợng silica Tương tự ứng suất kéo đứt ở Hình 3.5 khi tăng hàm lượng silica từ 0% lên 4%
thì độ bền kéo tăng từ 4.289 N/mm2 lên 5.378 N/mm2 tăng 25.39% , khi tiếp tục tăng lên 8% thì độ bền kéo giảm xuống 4.014 N/mm2 và lại tăng lên khi hàm lƣợng silica là 11% ,6.046 N/mm2.Ở hàm lƣợng 8%-Si thì độ bền xé lại đột nhiên giảm, một lần nữa chứng tỏ ở hàm lượng 8% - silica thì sự tương tác giữa latex – chất độn rất thấp và cũng có thể thời gian lưu hóa chưa đủ để cao su được lưu hóa hoàn toàn. Khác với độ dãn dài thì độ bền xé cần mạch các phân tử cao su phải liên kết chặt khít với nhau, chính hàm lƣợng silica 11% đã làm cho mạch cao su đƣợc sắp xếp chặt khít hơn. Cụ thể là độ bền xé đã tăng 40.96% ở 11%-Si so với mẫu 0%-Si.
0 1 2 3 4 5 6 7
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ bền xé (N/mm2 )
Hàm lƣợng silica trong cao su
45
Độ mài mòn
Bảng 3.8 Kết quả đo độ mài mòn khảo sát hàm lƣợng silica
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Tỷ trọng
(g/cm3) 0.9132 0.9228 0.9420 0.9501 0.9740 Độ mài mòn
(cm3/1.61 km) 2.5953 2.0156 2.0913 2.1890 2.2485
Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện độ mài mòn (cm3/1.61 km) khi thay đổi hàm lƣợng silica
Kết quả đo độ mài mòn cho thấy: Khi tăng hàm lƣợng silica thì tỉ trọng cũng tăng lên từ 0.9132 g/cm3 lên 0.974 g/cm3 ứng với 0% và 11%. Bên cạnh đó thì độ mài mòn giảm dần khi tăng hàm lƣợng silica từ 0% lên 1%, giảm từ 2.5953 cm3/1.61km xuống 2.0156 cm3/1.61km, giảm 22.33%. Và độ mài mòn lại tăng lên với hàm lƣợng độn là4%, 8% và 11% nhƣng vẫn tăng không kể và vẫn giảm hơn so vơi 0%-Si, cụ thể là giảm 13.36% ứng với mẫu 11%-Si.
2.5953
2.0156 2.0913 2.189 2.2485
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0%-Si 1%-Si 4%-Si 8%-Si 11%-Si
Độ mài mòn (cm3 /1.61 km)
Hàm lƣợng silica trong cao su