Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn gia cường cho vật liệu cao su và cao su blend

1


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VIỆN HOÁ HỌC







LƢƠNG NHƢ HẢI







NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TRO BAY LÀM CHẤT ĐỘN
GIA CƢỜNG CHO VẬT LIỆU CAO SU VÀ CAO SU BLEND

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC










Hà Nội - 2015

2


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VIỆN HOÁ HỌC





LƢƠNG NHƢ HẢI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TRO BAY LÀM CHẤT ĐỘN
GIA CƢỜNG CHO VẬT LIỆU CAO SU VÀ CAO SU BLEND


Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 62.44.27.01





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:
1. PGS. TS. Đỗ Quang Kháng
2. PGS. TS. Ngô Kế Thế

Hà Nội - 2015


3
MỞ ĐẦU
Tro bay (fly ash - ng
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2
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4
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vc cao su h   c quan tâm. Tron  t Nam là mt
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cường cho vật liệu cao su và cao su blend” 
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cho cao su thiên nhiên,
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5
Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái niệm và phân loại tro bay

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

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
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  
  
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
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6
Bảng 1.1: 
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn
ASTM C618
Đơn
vị
Lớn nhất
/nhỏ nhất
Nhóm
F
Nhóm
C
Yêu cầu hóa học
SiO
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3

%

70
50
SO
3

%

5
5

%

3
3

%

5
5
Yêu cầu hóa học không bắt buộc

%

1,5
1,5
Yêu cầu vật lý

%

34
34

ngày)
%


75
75

(28 ngày)
%

75
75

%

105
105

%

0,8
0,8
 
%

5
5

%

5
5


 
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3

 
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3

1.2. Các đặc trƣng của tro bay
1.2.1. Thành phần hóa học trong tro bay

               



2

, Al
2
O
3,
Fe
2
O
3
, TiO
2

     
ngo


7

Bảng 1.2: 6]
Thành
phần
Khoảng (% khối lượng)
Châu Âu
Mỹ
Trung Quốc
Ấn Độ
Australia
SiO
2

28,5-59,7

37,8-58,5
35,6-57,2
50,2-59,7
48,8-66,0
Al
2
O
3

12,5-35,6
19,1-28,6
18,8-55,0
14,0-32,4
17,0-27,8
Fe
2
O
3

2,6-21,2
6,8-25,5
2,3-19,3
2,7-14,4
1,1-13,9
CaO
0,5-28,9
1,4-22,4
1,1-7,0
0,6-2,6
2,9-5,3

MgO
0,6-3,8
0,7-4,8
0,7-4,8
0,1-2,1
0,3-2,0
Na
2
O
0,1-1,9
0,3-1,8
0,6-1,3
0,5-1,2
0,2-1,3
K
2
O
0,4-4,0
0,9-2,6
0,8-0,9
0,8-4,7
1,1-2,9
P
2
O
5

0,1-1,7
0,1-0,3
1,1-1,5

0,1-0,6
0,2-3,9
TiO
2

0,5-2,6
1,1-1,6
0,2-0,7
1,0-2,7
1,3-3,7
MnO
0,03-0,2
-
-
0,5-1,4
-
SO
3

0,112,7
0,12,1
1,02,9
-
0,10,6
MKN
0,832,8
0,211,0
-
0,5-5,0
-


khác nhau. C


Bảng 1.3

Loại tro
bay
Thành phần (%)
SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

TiO
2

MgO
CaO
Than đen

ZS-14
54,1
28,5
5,5
1,1
1,9
1,8
ZS-17
41,3
24,1
7,1
1,0
2,0
2,7
Than nâu






ZS-13
27,4
6,6
3,8
1,0

8,2
34,5
ZS-16
47,3
31,4
7,7
1,6
1,9
1,7


8
-14 và ZS-
-
-
Các  


2
và Al
2
O
3
, hàm


2
O
3



        thì tro bay Trung


* Các nguyên tố vi lượng trong tro bay


 




        





              




9
1.2.2. Cấu trúc hình thái của tro bay


nhau [9]. 
 


3


 










- 2,5 g/cm
3
có


-0,7 g/cm
3
, trong khi
-11,0 g/cm
3
.

* Cấu trúc bên trong:




.
Hình 1.1: 


Hình 1.2



10
Hình 1.3 


              










    hình 1.3      
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2
O
3
.2SiO
2





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
ùng
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
1.2.3. Phân bố kích thước hạt trong tro bay

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11
     -350 m, phân
 .
Bảng 1.4
Phân đoạn
(mesh)
Kích thước
(μm)
Nguồn nguyên liệu
Nam Phi

(%)
Colombia
(%)
< 100
> 150
1,9
4,5
100200
15075
8,2
10,0
200325
7545
10,6
9,2
> 325
< 45
79,2
76,3




Bảng 1.5: 
Thông số
Đơn vị
Plasfill 5
Plasfill 15
D
50

D
99

D
90



m
m
m
g/cm
3

3,8
19,5
8,5
2,15
Ghi sáng
11,5
110
52
2,25
Ghi sáng
1.3. Sản lƣợng tro bay và tình hình sử dụng tro bay trên thế giới
1.3.1. Sản lượng tro bay trong và ngoài nước
Nh








12



Hình 1.5: 
-2012
 



              - 2010,
.


-8%.
cách 





13

Hình 1.6: 
-2008


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 --
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2010--

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



-13,15].





14
Bảng 1.6: 
TT
Nước sản
xuất
Sản lượng tro bay hàng
năm (triệu tấn)
Tro bay sử dụng
(%)
1


(2010)
480
67
2
(2012)
131
54
3
(2010)
70
45
4

40
85
5
Anh
15
50
6
Australia
10
85
7
Canada
6
75
8
Pháp

3
85
9

2
100
10
Ý
2
100
11
Hà Lan
2
100


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Bảng 1.7: -2030
TT
Năm
Công suất,
MW
Tiêu thụ than,
triệu tấn/năm
Lượng tro bay,
triệu tấn/năm
1
2010
4.250

12,75
3,82-4,46
2
2015
6.240
18,72
5,61-6,55
3
2020
7.240
21,72
6,51-7,60
            


  -           




15
1.3.2. Tình hình sử dụng tro bay
         
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
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
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16
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1.3.3. Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực công nghiệp trên thế giới
1.3.3.1. Tro bay sử dụng trong lĩnh vực xây dựng
* Tro bay dùng làm vật liệu điền lấp: 
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[23].





* Tro bay trong bê tông: Tro bay c
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
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trung tâm châu Âu, [26].
Hình 1.7: 
Hình 1.8: Bê tông asphalt




17
* Tro bay làm đường xá: 
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Hình 1.9: [27]
* Gạch không nung từ tro bay:   
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* Sản phẩm gạch ô
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* Làm vật liệu cốt nh: Nhi  
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   ,  cho các tòa nhà
cao 23].
1.3.3.2. Tro bay dùng trong nông nghiê
̣
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               
à 6,5-

18
 

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
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   
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1.3.3.3. Tro bay làm chất hấp phụ
          
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-48].


19
1.3.3.4. Tro bay dùng công nghiệp gia công chất dẻo
nhà
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Hình 1.10: Các chi 
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20
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3

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[51].

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t  
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
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 
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CSTN/NBR, CSTN/SBR, CSTN/CR [59-

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
c
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
 

21
1.4. Các phƣơng pháp xử lý, biến tính tro bay
1.4.1. Xử lý bề mặt tro bay bằng hợp chất muối hữu cơ

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-







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

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
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1.4.2. Xử lý bề mặt tro bay bằng hợp chất axit, bazơ
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4
HCO
3
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22
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Bảng 1.8: 
Dung dịch xử lý
Diện tích bề
mặt BET (m
2
/g)
Bán kính lỗ xốp
trung bình (Å)
Độ xốp (cm
3
/g)

3
34

0,01
NaOH
59
48
0,14
NaOH/NH
4
HCO
3

60
43
0,13
EDTA
60
50
0,18
HCl
105
17
0,10
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





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2
SO
4
:
HNO
3
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              
H
2
SO
4
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3
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HNO
3
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23
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2

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2
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3
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


           
-Fen

2
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2
O-CO
2

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--7
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2
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2
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


   
2
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2
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 



 
1.4.3. Biến tính bề mặt tro bay bằng các hợp chất silan
Ngoài   ph , silica nói chung và tro
bay nói riêng   có tính axit do nhóm silanol axit trên , chúng

24
hóa  cho quá trình  cao su. 
 và phân tán 
silica      silan [68].
 






(RO)
3

SiCH
2
CH
2
CH-X
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
Tùy 
  tro bay.
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silanol (Si-OH).
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25

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2
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
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