Khoá luận tốt nghiệp nghiên cứu chế tạo và ứng dụng keo dán trên cơ sở blend của cao su nitril butadien và nhựa polyvinylcloride

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
===£0Q 03===

NGUYỄN THỊ OANH

NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO VÀ ỨNG DỤNG
KEO DÁN TRÊN c ơ SỞ BLEND CỦA
CAO SU NITRIL BUTADIEN VÀ
NHựA POLYVINYLCLORIDE

KHÓA LUẬN
TỐT NGHIỆP
ĐẠI
HỌC
•
•
•
•
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG

HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cún chế tạo và ứng dụng
keo dán trên cơ sở blend của cao su Nitril butadỉen và nhựa

Polyvinylcloride” em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô
giáo, gia đình, bạn bè.
Trước hết với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn chân thành, em xin
gửi lời cảm ơn tới PGS.TS.ĐỖ Quang Kháng đã chỉ bảo em trong suốt quá
trình nghiên cún đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể phòng Công nghệ vật liệu Polyme
thuộc Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo
điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Truông ĐHSP Hà Nội 2, đặc biệt
là tập thể cán bộ giảng viên khoa Hóa học đã hết sức quan tâm, giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin đồng kính gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động
viên tạo điều kiện để giúp em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp cuối khóa.
Trong quá trình nghiên cún mặc dù đã rất cố gắng nhưng không tránh
khỏi nhiều thiếu sót.Em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô, các
bạn sinh viên để đề tài này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội ngày 08 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Thị Oanh


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cún chế tạo và ứng dụng keo dán
trên cơ sở blend của cao su Nitril butadỉen và nhựa Polyvinylcloride”
dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Đỗ Quang Kháng là công trình nghiên cứu
khoa học.Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực, không trùng

với kết quả đã được công bố của các tác giả khác.
Neu có gì không trung thực tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Sinh viên

Nguyễn Thị Oanh


D A N H M Ụ C C H Ữ V IẾ T T Ắ T

NBR

Cao su Nitril Butadien

PVC

Polyvinylcloride

CHLB

Cộng Hòa Liên Bang

DOP

Dioctyl phthalate

PE

Polyetylen

PS

Polystyren

TMTD

Tetramethyl Thiuram Disulphide

EPDM

Etylen- Propylen- Dien đồng trùng hợp

DM (Xúc tiến DM)

Disulíua Benzothiazyl

D (Xúc tiến D)

Diphenyl Guanidin

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

ISO

Tiêu chuẩn Quốc tế

TGA

Phân tích nhiệt trọng lượng

ASTM

Tiêu chuẩn của Mỹ


D A N H M Ụ C C Á C H ÌN H

Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc của mối dán
bằng chấtkết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành
polyeste.................................................................................................29
Hình 3.2:Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo trượt của mối
dán bằng chất kết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành
polyeste.................................................................................................29
Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tới độ bền kéo
bóc của chất kết dính lên vải mành polyeste.....................................32
Hình 3.4: Ánh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tới độ bền kéo
trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste...................................32
Hình 3.5: Ảnh bề mặt bị kéo bóc của mối dán mành polyeste bằng chất
kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia..................33
Hình 3.6: Biểu đồ phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở blend
của NBR/PVC và các phụ gia.............................................................34


DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Đặc trưng kĩ thuật một số loại cao su butadien nitril trên
thương trường quốc tế.......................................................................... 15
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc và kéo

trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste...................................28
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tớiđộ bền kéo
bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste................ 31
Bảng 3.3: Kết quả phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở blend
của NBR/PVC và các phụ gia............................................................. 35
Bảng 3.4: Hệ số già hóa của vật liệu kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC
và các phụ gia....................................................................................... 36


MỤC LỤC
MỞ Đ À U .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................4
1.1.

Keo dán kĩ thuật........................................................................................... 4

1.1.1. Lịch sử của keo d á n .....................................................................................4
1.1.2. Những thành tựa của công nghệ keo dán................................................... 5
1.1.3. Các ưu và nhược điểm của keo dán ............................................................6
1 .2

.

Vấn đề bám dính trong công nghệ kết dính............................................... 8

1.2.1. Những lí thuyết về bám dính....................................................................... 8
1.2.2. Các giải pháp nâng cao khả năng bám dính giữa chất kết dính và vật
liệu cần kết dính.................................................................................................... 11
1.3.

Cao su Nitril Butadien (NBR).................................................................... 11

1.3.1. Lịch sử phát triển của cao su Butadien N itril...........................................11
1.3.2. Đặc điểm cấu tạo........................................................................................ 12
1.3.3. Tính chất cơ lý và công nghệ.....................................................................13
1.3.4. ứng dụng của NBR.................................................................................... 16
1.4.

Nhựa Polyvinylcloride (PVC)................................................................... 16

1.4.1. Giới thiệu chung......................................................................................... 16
1.4.2. Cấu trúc của PVC....................................................................................... 17
1.4.3. Tính chất của PV C..................................................................................... 18
1.4.3.1. Tính chất vật l í ....................................................................................... 18
1.4.3.2. Tính chất hóa học................................................................................... 19
1.4.4. ứng dụng của PV C ....................................................................................20
1.5.

Vật liệu blend NBR/PVC.......................................................................... 20

1.5.1. Phương pháp chế tạo và gia công blend NBR/PVC................................21


1.5.2. Tính chất......................................................................................................21
1.5.3. Lĩnh vực ứng dụng.....................................................................................21
1.6. Keo dán trên cơ sởblend NBR/PVC.........................................................21
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚXJ... 23
2.1. Vật liệu hóa chất............................................................................................23
2.1.1. Cao su Nitril Butadien............................................................................... 23
2.1.2. Nhựa polyvinylcloride.............................................................................. 23

2.1.3. Các chất phụ g ia........................................................................................ 23
2.2. Nghiên cứu chế tạo dung dịch keo từ blend NBR/PVC......................... 24
2.2.1. Chế tạo chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien và
nhựa polyvinylcloride......................................................................................... 24
2.2.2. Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chất kết dính với vải mành
polyeste................................................................................................................ 24
2.3. Các phương pháp nghiên cứu tính chất của keo dán trên cơ sở blend
NBR/PVC............................................................................................................. 24
2.3.1. Khảo sát khả năng kết dính của keo dán................................................. 24
2.3.1.1. Xác định độ bền kéo bóc của mối dán..................................................25
2.3.1.2. Xác định độ bền kéo trượt của mối dán................................................25
2.3.2. Phân tích độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương pháp phân tích
nhiệttrọng lượng (TGA)...................................................................................... 25
2.3.3. Xác định khả năng bền môi trường của mối dán....................................26
CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................27
3.1. Ảnh hưởng của dung môi trong chế tạo keo dán trên cơ sở blend
NBR/PVC............................................................................................................. 27
3.2. Ánh hưởng của tỷ lệ cấu tử đến khả năng kết dính của vật liệu lên
mànhpolyeste........................................................................................................ 27


3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP đến khả năng kết dính
củavậtliệu lên mành polyeste.............................................................................. 30
3.4. Cấu trúc bề mặt bị bóc tách của mối dán.................................................. 33
3.5. Độ bền nhiệt của vật liệu kết dính..............................................................34
3.6. Độ bền môi trường của mối dán hay vật liệu kết dính............................. 35
KÉT LUẬN..........................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................38

M Ở ĐẦU

Hiểu theo nghĩa thông thường, keo dán là nhũng chất có khả năng kết
dính được các vật liệu một cách tương đối bền chắc bằng tác dụng bề mặt của
mình.
Nhiều tài liệu trên thế giới đã chúng minh loài người đã biết dùng keo dán
tù’ 3000 năm trước công nguyên, qua việc khai quật nhũng quy trình kiến trúc cổ.
Ở nước ta, keo dán cũng được sử dụng rất sớm: người xưa đã dùng son
ta để ghép gỗ, sảm thuyền, pha chế nhựa cây để bẫy chim, thú,bồi giấy, làm
buồm...
Trước đây khoảng một thế kỷ, keo dán vẫn chỉ hạn chế trong những
chất có nguồn gốc thiên nhiên từ thực vật như nhựa cây, tinh bột, sơn ta... từ
động vật như keo tiết, keo cá, keo da trâu... Ai cũng thấy những loại keo đó
không bền, dễ tan trong nước, không dính được khi thời tiết ẩm ướt, nhiều
loại vi sinh vật phá hoại khiến cho nhũng đồ vật dán không bảo quản được lâu
dài.. .Khoa học- kỹ thuật phát triển đặt ra những yêu cầu mới đối với keo dán,
mà những loại keo cổ truyền không đáp ứng được.
Từ cuối thế kỷ 19, một ngành hóa học mới xuất hiện: hóa học các họp
chất cao phân tử, nó đánh dấu một bước ngoặt mới trong lịch sử hóa học.
Người ta đã tổng hợp được hàng loạt các hợp chất có tính năng độc đáo chưa
hề có ở những họp chất sẵn có trong thiên nhiên.
Trong thời gian không đầy một thế kỷ, hàng trăm chủng loại keo dán
mới ra đời từ các hợp chất cao phân tử. Chúng khắc phục được nhũng nhược
điểm của keo dán từ nguyên liệu thiên nhiên: độ bền của mối dán tăng lên rất
nhiều, hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi thời tiết và vi sinh vật chịu lạnh,
chịu nóng (chẳng hạn keo từ cao phân tủ' vô cơ và cơ kim bền nhiệt độ

1000°c hay hơn nữa), chịu hóa chất... Kỹ thuật dán cũng thay đổi.Vật liệu có

1

thể dán được với nhau ngày càng mở rộng: thủy tinh, kim loại, cao su, chất
dẻo gốm sứ, grafit,vải sợi, bê tông... Với các loại keo tổng hợp, kỹ thuật dán
đã thâm nhập vào mọi ngành công nghiệp nhưngành sản xuất đồ gỗ, đóng
giầy dép, xây dựng,chế tạo máy, sản xuất ô tô, máy bay, tên lửa, kỹ thuật điện
và điện tử... thậm trí keo còn được dùng trong việc dán xương gãy, dán các
vết mổ thay thế cho phương pháp khâu thông thường.
Đen nay kĩ thuật keo dán đã có nhũng bước tiến dài, đạt được cơ sở
khoa học vững chắc và cho phép các chuyên gia có thể điều khiển được vật
liệu đáp ứng ngày càng tốt hơn các nhu cầu thực tế của đời sống.
Vật liệu blend của cao su nitril butadien (NBR) với polyvinylcloride
(PVC) là hai polyme có khả năng tương hợp với nhau [15], do vậy nó phối
họp được những ưu điểm của cả hai loại polyme này. So với NBR nó có
những ưu điểm vượt trội như có giá thành thấp hơn (vì PVC rẻ hơn NBR rất
nhiều) và tùy theo tỷ lệ phối trộn nó có thể gia công được bằng phương pháp
gia công nhựa nhiệt dẻo [15]. Hơn thế nữa, khi được phối trộn với hệ chất ổn
định phù họp, chúng còn có khả năng bền môi trường cao.Cao su Butedien
nitril (NBR) và nhựa PVC là những loại cao su được sử dụng từ rất lâu, trong
nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống và sản xuất.Trong đó NBR có khả
năng bền dầu mỡ cao nhưng kém bền thời tiết, PVC có giá thành rẻ và có khả
năng bền thời tiết cao.Vì vậy, khi phối hợp hai loại vật liệu này tạo ra vật liệu
mới có thể phối họp được ưu điểm và hạn chế được nhược điểm của từng cấu
tử riêng biệt. Vì những lí do trên loại blend này đã được thương mại hóa từ
lâu. Loại vật liệu này không chỉ ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản
phẩm kỹ thuật, nó còn được ứng dụng làm các loại keo dán kỹ thuật [ 1 1 ].
Từ những thực tế như trên, trong khuôn khổ của một khóa luận tốt
nghiệp, chúng tôi tiến hành nghiên cún đề tài “Nghiên cửu chế tạo và ửng
dụng keo dán trên cơ sở blend của cao
Polyvinylcloride”.

2

SU

Nitril Butadien

và

nhựa


Mục đích nghiên cứu của đề tài
Chế tạo được chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien
(NBR) và nhựa polyvinylcloride (PVC), có khả năng bám dính tốt trên nền
vải polyeste.
Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu tổng quan chung về keo dán kỹ thuật, về NBR, PVC và
blend NBR/PVC cũng như khả năng ứng dụng của chúng
Nghiên cún lựa chọn dung môi phù hợp để chế tạo dung dịch keo
trên cơ sở blend NBR/PVC
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PVC trong blend đến khả
năng bám dính của chất kết dính
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻotrong blend đến
khả năng bám dính của chất kết dính
Nghiên cứu độ bền nhiệt, bền môi trường của vật liệu

3

C H Ư Ơ N G 1: T Ổ N G Q U A N
1.1. Keo dán kĩ thuật
1.1.1. Lịch sử của keo dán
Lịch sử keo dán gắn liền với sự phát triển của nền văn minh nhân
loại.Ngay từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng keo dán trong các công
trình kiến trúc, xây dựng hay trang trí hội họa. Vật liệu keo và chất trám vô cơ
đã được dùng trong xây dựng các kim tự tháp thuộc Ai Cập cổ đại (nền văn
minh Tebơ). Người Trung Quốc, La Mã cổ đại đã biết dùng keo gồm nhựa
cây và sáp ong để trám kín thuyền của họ.
Đến đầu thế kỉ XX, các keo dán được sử dụng đều có nguồn gốc tự
nhiên như keo từ động vật (keo xương, da, keo cazein- keo từ sữa,...) hoặc từ
thực vật (như amindon, dexin, nhựa, sáp cây...) hay các keo gốc khoáng chất
như nhựa than đá, nhựa đường.
Những biến đổi mạnh mẽ về kĩ thuật công nghệ và các thành tựu vĩ đại,
sâu sắc trong các nghiên cún lí thuyết về vật lí, hóa học, sinh học, toán
học.. .đưa đến những thay đổi có tính chất cách mạng trong lĩnh vực vật liệu.
Hàng loạt vật liệu mới ra đời, có tính năng iru việt hơn hẳn, vượt xa các
vật liệu có sẵn trong tự nhiên về độ bền chắc, khả năng chịu nhiệt, chịu ứng
xuất, đã cho phép chế tạo những trang thiết bị máy móc, phương tiện kĩ thuật
mới và làm đảo lộn nếp sinh hoạt sống của con người. Phần lớn các thiết bị,
vật liệu chúng ta quen dùng ngày nay chỉ mới ra đời trong vòng vài chục năm
qua (ví dụ: sợi tổng hợp, cao su tổng hợp, ti vi m àu..
Các tiến bộ đó xảy ra trên cơ sở cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật
trong thế kỉ XX.Khoa học trở thành lực lượng sản xuất tmc tiếp. Do nhu cầu
phát triển của khoa học-công nghệ, do yêu cầu của xã hội và các quy trình đào
tạo, huấn luyện tối iru, chất lượng lao động ngày càng nâng cao.

4

Keo dán đã ra đời và phát triến trong bối cảnh đó, đáp ứng nhu cầu và
thành tựu của khoa học- công nghệ hiện đại, đó là:
- Sử dụng triệt để và có hiệu quả cao các nguồn tài nguyên, những
nguyên vậtsẵn có.
- Chế tạo các sản phẩm mới có nhiều ưu thế, vượt xa các sản phẩm
tương tựcủa tự nhiên.
- Tạo ra các phương pháp công nghệ mới trong sản xuất có hiệu quả
cao hơn,tiết kiệm hơn, cho sản phẩm chất lượng tốt hơn.[l ]
1.1.2.Những thành tựu của công nghệ keo dán
Trong thế kỉ XX, công nghệ keo dán đã có những bước tiến khổng lồ,
các sản phẩm keo dán, chất kết dính đã tham gia vào hầu hết mọi hoạt động
của con người, cả sinh hoạt hàng ngày đến các hoạt động sản xuất, công nghệ
và kĩ thuật đỉnh cao.
Keo dán được dùng trong nhiều ngành công nghiệp: công nghiệp cơ khí
(dán các chi tiết kim loại, dán kín các chỗ thoát khói, thoát chất lỏng...), công
nghiệp điện và điện tử dùng để chế tạo các vi mạch, các tấm compozit...
Keo dán còn được dùng trong kĩ thuật và y tế (dán mạch máu, xương,
da, m ô...), trong xây dựng, thi công các nhà cửa, cầu đường(keo dùng để
chống thấm, làm tường bảo vệ, dán các chi tiết trang trí..
Các nước công nghiệp hóa cao nhất đều là các quốc gia sản xuất và tiêu
thụ lượng keo dán lớn nhất. Đó là: Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, N ga...
Hiện nay trên thị trường có hàng trăm loại keo dán và hàng chục ngàn
mặt hàng.Bên cạnh các keo dán truyền thống (keo vô cơ, keo thực vật, keo
động vật), giờ đây đã xuất hiện hàng loạt keo dán mới, hết sức ưu việt và đa
dụng.Các loại keo mới không ngùng ra đời, góp phần giải quyết nhiều vấn đề
nảy sinh trong thực tế cuộc sống. Ớ Việt Nam, trong vòng 10 năm qua, hàng

5

loạt loại keo tổng họp nhập ngoại đã đổi mới đáng kế kĩ thuật và phạm vi sử
dụng trong nhiều ngành sản xuất tại chỗ.p]
1.1.3. Các ưu và nhược điếm của keo dán
ưu điểm
Khi dùng keo có thể đạt được nhiều lợi thế về công nghệ và chất lượng
sản phẩm trong khai thác sử dụng:
1.Keo có thể gắn kết các vật liệu không thể gắn hay khó gắn liền bằng
các kĩ thuật khác (bột mịn, bột gỗ..
2

.Cho phép tạo mối dán bền chắc giữa các vật liệu khác bản chất mà

không gây ra ăn mòn, phá hủy lẫn nhau( gắn các kim loại khác bản chất, kim
loại với chất dẻo, cao su, da, gỗ...).
3.

Đe tạo nên bề mặt hay chu vi nhẵn, bóng, giảm được ma sát, chống

tiêu hao nhiên liệu, tăng được tốc độ làm việc (cánh quay, thân máy bay, khớp
nối, tiếp điểm...).
4. Đảm bảo chuyển ứng xuất đều, phân bố tải trọng tốt hơn kĩ thuật
hàn, tán rivê, ghép cơ học... tăng tuổi thọ và độ tin cậy trong làm việc.
5. Cho phép chế tạo các vật liệu compozit có tính năng biến thiên trong
giới hạn rất rộng, đáp ứng đòi hỏi đa dạng của kĩ thuật hiện đại, chịu lực tốt,
chịu mệt mỏi và uốn vặn cao.
6

. Mối dán cho phép giảm bớt rung lắc khi hoạt động trong chế độ ứng

suất động, tăng tuổi thọ của vật liệu khi bị rung lắc thường xuyên.

7. vết dán có độ kín khít cao, chống dò gỉ, thấm dầu, bảo vệ tốt hơn
phương pháp gia công cơ khí (ở thùng dầu, sải cánh, cabin...).
Phương pháp dán làm giảm đáng kể trọng lượng sản phẩm, hạ giá thành
sản phẩm, hạ giá thành gia công và chi phí khai thác cho phép sản xuất hàng
loạt thuận lợi (kỹ thuật dán bằng keo màng, keo nóng chảy thuận lợi hơn hắn
tán rivê).[1 ]

6


Nhược điểm
1. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào hướng tác dụng lực (nén, kéo,
trượt,bóc, xé...). Mối dán thường chịu nén và chịu trượt tốt, chịu kéo đứt vừa
phải, chịu bóc và xé yếu.
2. Thông thường các mối dán cần có thời gian và nhiệt độ, áp suất phù
họp để hình thành và ổn định độ bền.
3. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào chất lượng xử lí bề mặt dán.
Khâu này rất quan trọng, đòi hỏi kĩ năng chuyên môn cao, tốn kém về trang
thiết bị, hóa chất, năng lượng và khá độc hại.
4. Việc lựa chọn và chỉ định đúng keo dán phù họp với nền dán và chế
độ thi công có ảnh hưởng quyết định đến thành công cho mối dán. Nhiều khi,
chỉ định keo là duy nhất và 1'ất đặc thù do đó cần tham khảo chuyên gia có
kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Hiện nay chưa có một loại keo vạn năng cho
mọi nền dán và mọi môi trường làm việc.
5. Độ bền và tuổi thọ làm việc của mối dán phụ thuộc vào các yếu tố
của môi trường (độ ẩm, nhiệt độ, bức xạ..
6

. Công nghệ dán cần các thiết bị và điều kiệncôngnghệ đặctrưng:

máy ép, thiết bị gia nhiệt, bộ phận xử lý bề mặt, khuôn m ẫu...
Các khó khăn vừa liệt kê trên đây không hạn chế việc phát triển và các
tiến bộ lớn lao trong công nghệ keo dán thời gian qua. Thực tế cuộc sống đã
chứng minh các loại keo ngày càng có chất lượng cao, đáp ứng ngày một tốt
hơn các đòi hỏi của con người trong sản xuất và đời sống.[l]

7


1.2. Vấn đề bám dính trong công nghệ kết dính
Trong keo dán kỹ thuật cũng như chế tạo màng phủ, vấn đề bám dính
giữa keo dán với vật liệu cần kết dính cũng như khả năng bám dính của màng
lên vật liệu cần phủ, bảo vệlà vấn đề cốt lõi, xuyên suốt cả quá trình nghiên
cứu chế tạo vật liệu cũng như công nghệ chế tạo, ứng dụng keo dán kỹ thuật
là vấn đề kết dính. [ 1 1 ], [3], [1]
1.2.1. Những lý thuyết về bám dính
Vấn đề bám dính giữa nền (vải hoặc các chất cần kết dính khác) và keo
hoặc chất tạo màng là một trong những vấn đề hàng đầu trong quá trình chế
tạo chất kết dính, nó quyết định đến chuyện thành bại của quá trình, v ề vấn
đề bám dính có những lý thuyết sau đây.
-

Thuyết hấp phụ: Thuyết hấp phụ đã được De-Brugne và Me-laren nêu

ra vào khoảng năm 1944-1947. Theo thuyết này quá trình bám dính xảy ra
trên bề mặt, lực tương tác giữa các phân tử keo dán và bề mặt dán tạo ra mối
liên kết giữa chúng. Quá trình này có thể được chia thành hai giai đoạn: giai
đoạn thứ nhất là sự chuyển dịch các chất cao phân tử từ dung dịch keo dán
đến bề mặt dán, các nhóm có cực của chất cao phân tử tiến dần đến phần phân
cực của bề mặt dán. Giai đoạn hai diễn ra quá trình hấp phụ khi khoảng cách

giữa các nhóm có cực của chất cao phân tử và nhóm phân cực của bề mặt dán
nhỏ hơn 5 A° sẽ xảy ra tương tác giữa chúng và dần dần đạt tới cân bằng hấp
phụ. Theo thuyết này, độ bền bám dính cao không thể đạt được giữa bề mặt
dán phân cực và keo dán không phân cực và ngược lại. Đe có sự bám dính tốt
cần thiết phải tạo cho chất bám dính và bề mặt được bám những nhóm chức
phân cực có khả năng tương tác với nhau. Thuyết hấp phụ bám dính có một số
nhược điểm là thuyết này không giải thích được vì sao công thực để tách
màng keo ra khỏi bề mặt bám lớn hon công cần thiết để thắng lực tương tác
các phân tử và độ bền kéo bóc mối dán phụ thuộc vào tốc độ kéo bóc.

8


-

Thuyết khuếch tán:Thuyết này được Mark và Josetovit là những

người đầu tiên đưa ra. Theo thuyết này sự tự bám dính và bám dính là kết quả
của quá trình khuếch tán các mạch hoặc các đoạn mạch từ loại polyme này
sang loại polyme khác và dẫn đến sự tạo thành liên kết bền vững giữa chúng.
Điều kiện xảy ra sự khuếch tán tương hỗ là hai polyme phải tương hợp về mặt
nhiệt động học và động học, quá trình khuếch tán làm mất ranh giới phân chia
giữa các bề mặt và tạo lóp biên có phần trung gian. Theo thuyết này độ bám
dính cao chỉ có được trong trường họp cả hai polyme hoặc có cực hoặc không
có cực.
Thuyết khuếch tán giải thích được công cần thiết để tách màng keo lớn
hơn lực tương tác giữa các phân tử keo và polyme. Thuyết khuếch tán chỉ giải
thích được cơ chế bám dính giữa polyme với polyme trong điều kiện chúng
hòa tan lẫn trong nhau, với trường họp dán polyme với kim loại (polyme
không khuếch tán vào kim loại) hoặc trường hợp dán các polyme không tan

lẫn trong nhau thì thuyết khuyếch tán không thể giải thích được hiện tượng
bám dính.
- Thuyết điện: Khi phá vỡ mối liên kết bám dính, thường quan sát thấy
sự phóng điện thể hiện bằng tiếng lách tách và phát sáng còn trên bề mặt bị
phá vỡ tích điện trái dấu. Hiện tượng trên xảy ra khi bóc tách màng không dẫn
điện ra khỏi bề mặt kim loại. Hiện tượng này được Helmhols giải thích là do
có hiệu điện thế ở hai lớp biên hai vật thể khác nhau. Hiệu điện thế đó gây ra
ở vùng tiếp xúc lớp điện tích kép. Sự xuất hiện lóp điện tích kép ở vùng tiếp
xúc giữa hai vật liệu khác nhau có thể giải thích được sự nhiễm điện bề mặt.
Theo thuyết trên, lực phá hủy liên kết bám dính cũng vừa tiêu phí để phân
tách lớp điện tích kép phát sinh trên ranh giới phân chia chất bám dính và bề
mặt vật liệu. Sử dụng thuyết điện có thể giải thích được hiện tượng bám dính
tốt của dung dịch cao su clopren và cao su halogen lên bề mặt kim loại. Tuy

9


nhiên theo thuyết điện chưa giải thích được hiện tượng bám dich giữa các
polyme có bản chất tương tự và các polyme không phân cực không thể có
được các mối dán có độ bền cao vì không tạo được lớp điện kép, trong hai
trường họp này lực tương tác giữa các phân từ đóng vai trò chủ yếu trong quá
trình bám dính chứ không phải lực hút tĩnh điện.
- Thuyết hóa học: Năm 1903 Veber lần đầu tiên đã giải thích được hiện
tượng bám dính ebonit với kim loại bằng việc tạo thành các sunfit kim loại
trên bề mặt phân chia pha ebonit kim loại. Sau đó Byer đã thành công trong
việc dán cao su với kim loại nhờ keo isocyanat tác dụng với oxit và hydroxit
kim loại trên bề mặt kim loại, ngoài ra nguyên tử nitơ trong keo isocyanat có
xu hướng tạo liên kết phức với bề mặt kim loại. Keo isocyanat còn tác dụng
trục tiếp với cao su và một số phụ gia trong cao su như than đen. Như vậy
tương tác giữa hỗn hợp cao su và keo dán trong quá trình lun hóa ở nhiều

trường họp đã tạo thành các liên kết hóa học giữa cao su, chất lun hóa và
polyme của keo dán. Sự bám dính của keo ureformandehit và keo
phenolformandehit trên bề mặt gỗ được giải thích là do tạo ra các liên kết hóa
học giữa nhóm hydroxyl của phân tử xenlulo với nhóm metylol của keo như vậy
độ bền bám dính giữa keo dán và bề mặt được quyết định bởi liên kết hóa học.
- Thuyết cơ học: Theo thuyết cơ học, sự bám dính giữa nền và cốt được
thực hiện nhờ liên kết cơ học theo kiểu các khớp nối thông qua độ mấp mô
trên bề mặt của cốt do lực ma sát. Polyme ở dạng lỏng sẽ điền đầy các vị trí
lõm của cốt khi đóng rắn sẽ tạo thành các chốt hãm như đối với cốt sợi
polyamit có cấu tạo kiểu cuộn thùng bám dính tương đối tốt với nền cao su.
Như vậy, sự bám dính giữa nền vải và keo dán trong quá trình chế tạo
mối dán hai màng phủ bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Hiệu quả
tương tác giữa các pha, tính chất nhiệt động học và bản chất của vật liệu, độ
linh động của mạch cao phân tử, cấu true bề mặt và một số yếu tố khác.[4]

10


1.2.2. Các giải pháp nâng cao độ bám dính giữa chất kết dính và vậtliệu
cần kết dính
Thông thường trong quá trình chế tạo chất kết dính khi vật liệu cần kết
dính là các vật liệu có độ phân cực thấp còn chất kết dính là những vật liệu có
độ phân cực thì khả năng bám dính giữa chúng theo con đường tự nhiên là rất
hạn chế, đế khắc phục tốt vấn đề này, trong kỹ thuật có hai con đường chủ
yếu:
- Sử dụng vật liệu nền có khả năng tự bám dính cao với chất kết dính
- Sử dụng chất kết dính có khả năng bám dính tốt với vật liệu nền
Theo con đường thứ nhất người ta có thể nâng cao độ phân cực cho nền
polyme bằng cách sử dụng chất liệu vải nền có độ phân cực cao hoặc đưa vào
vải nền những nhóm chức có độ phân cực cao như phương pháp clor hóa

polyme nền. Phối trộn với polyme nền với nhũng polyme khác có độ phân
cực cao như tổ họp (blend) giữa polyme nền với nhựa epoxy. Phối trộn với
polyme nền một số hợp chất như là FeS, CuS, các loại muối đa hóa trị (Axetat
Mn, Co...); bổ sung vào bề mặt vải nền chất bám dính như nhựa alkyt
phenolfomandehit nhóm chất silan, sử dụng hệ hóa chất hoạt hoá bề mặt.
Theo con đường thứ hai người ta có thể sử dụng những hóa chất có khả
năng tạo liên kết hóa học với nền như hoạt hóa bột than, xử lý keo trên sợi
polyeste...
Như vậy, để chế tạo chất kết dính cho việc liên kết hoặc phủ trên vải
nền polyeste thì việc sử dụng blend của NBR là khá phù hợp vì vải nền
polyeste và chất kết dính đều là những vật liệu có độ phân cực khá cao.
1.3. Cao su Butadien Nitril (NBR)
1.3.1. Lịch sử phát triển của cao SU Butadien Nitril
Cao su Nitril Butadien công nghiệp ra đời năm 1937 ở Cộng hòa Liên
bangĐức. Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, cao SU Nitril Butadien được tổ

11


chức sản xuất với quy mô công nghiệp ở Liên Xô cũ với nhiều chủng loại
khác nhau.
Ngày nay NBR trở thành một trong những cao su được sử dụng nhiều
nhất. [7], [12]
1.3.2. Đặc điểm cấu tạo
Cao su acrylonitril-butadien (NBR) có công thức phân tử:

AN
r H

B

H

1

H

—c—c—
-

u

A

H

H

H

C— c = c — C-

H

-

H

N
NBR là sản phẩm đồng trùng hợp Butadien-1,3và Acrylonitryl với sự
có mặt của hệ xúc tác oxi hóa khử Persunfat Kali và Trietanolamin.

Phản ứng diễn ra như sau:
■

r
IIC\J
o

CH2

- C H -----CH

+

-

-

■CH;

-CH

CH

x2

xt

OH2= C H
CN

CHo

■CH;

■CH
/ b

N

Sản phẩm này là sản phẩm chính, ngoài ra còn có sản phẩm phụ là sản
phẩm mạch vòng 4-xiano xiclohecxen tạo cho NBR mùi đặc trung (mùi nhựa
cây đu đủ).

12


CH2

CH

+
CH

HC.

X

CH2

CH2

^ C H ----- CN

CH----- CN

Hàm lượng của monome acrylonitril trong hỗn họp càng cao thì sản
phẩm phụ tạo ra càng nhiều.
Cao su NBR chứa càng nhiều sản phẩm phụ càng có màu thẫm hơn và
có mùi rõ hơn.
Monome Butadien-1,3 tham gia vào phản ứng hình thành mạch đại
phân tử chủ yếu ở vị trí 1,4 trans đồng phân.
Ví dụ: Trong cao su CKH-26 được sản xuất ở Liên Xô cũ có 77,4%
monome butadien tham gia vào phản ứng ở 1,4 trans và 12,4% monome
butadien tham gia vào phản ứng ở vị trí 1,2. [7]
Khối lượng phân tử trung bình của NBR dao động trong khoảng tử
200.000 đến 300.000đvC.
1.3.3. Tính chất cơ lý và công nghệ
NBR có cấu trúc không gian không điều hòa, vì thế nó không kết tinh
trong quá trình biến dạng.Tính chất cơ lý, tính chất công nghệ của NBR phụ
thuộc vào hàm lượng nhóm nitril trong nó.Khả năng chịu môi trường dầu mỡ,
dung môi hũu cơ tăng cùng với hàm lượng nhóm Acrylonitril tham gia vào
phản ứng tạo mạch phân tử cao su. Ảnh hưởng của nhóm nitril đến khả năng
chịu dầu mỡ của NBR có thể giả thích theo hai cách sau:
a.Theo thuyết hấp phụ
Do liên kết-----C^=N trong cao su có độ phân cực lớn (tử Cacbon và 5~ ở nguyền từ Nitơ) nên lực tác dụng tương hỗ giữa các đoạn
mạch phân tử có chứa nhóm -CN tăng. Năng lượng liên kết vật lý giữa các

13

đoạn mạch cao, năng lượng kết dính nội càng lớn khi hàm lượng nhóm -CN
càng cao.Năng lượng liên kết nội ngăn chặn hiện tượng tách các phân tử
polyme ra xa trong quá trình trương và hòa tan. Vì thế cùng với hàm lượng
nhóm nitril tăng khả năng chịu dầu mỡ của cao su cũng tốt hơn.[7]
b.Theo thuyết che chắn
Do kích thước không gian các nhóm -C N lớn và khoảng cách không
gian giữa các nhóm này với liên kết không no gần nên nó đã bao trùm nên
không gian giữa các liên kết không no, ngăn chặn sự xâm nhập của các tác
nhân tác dụng(phân tử của dầu, mỡ, ...) vào không gian liên kết đôi và
khoảng không gian giữa các mạch đại phân tử. Khi hàm lượng nhóm nitril
trong mạch cao su càng cao và hiệu quả che chắn càng cao hay nói cách khác
khả năng chịu dầu mỡ càng cao.
Tuy nhiên, nhóm -C N trong mạch đại phân tử làm tăng độ thẩm thấu
nước của NBR so với một số loại cao su không phân cực khác.
NBR là loại cao su phân cực lớn nên nó có khả năng trộn họp với hầu
hết các polyme phân cực, với các loại nhựa tổng họp phân cực, ... NBR có
chứa liên kết không no trong mạch chính mạch đại phân tử nên nó có khả năng
lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các xúc tiến lun hóa thông dụng. Ngoài hệ
thống lun hóa thôngdụng NBR còn có khả năng lun hóa bằng xúc tiến lun hóa
nhóm thiruam, nhựa phenolíoocmandehit.Cao su NBR lưu hóa bằng thiruam,
nhựa phenol foocmandehit có tính chất cơ lý cao, chịu nhiệt tốt. [7]
Đặc trung kỹ thuật của cao su NBR (bảng 1.1) được xác định trên cơ sở
họp phần:
Cao su butadien nitril 100
Xúc tiến lưu hóa

1,5

Lưu huỳnh

2

Than H A F - 100

50

14


Bảng 1.1: Đặc trung kĩ thuật một số loại cao su butadien nitril trên
thương trường quốc tế.
—s
T

Nước
Loại caosu
sản xuất

T

T~

ơ300%

ơ

8

edu

T

Ben xé

Độ

[Mpa]

[Mpa]

[%]

[%]

[shopre]

[kgl/cm]

trương
[%]

CK H -18

Liên Xô

12.5

26.5

550

15

74

57

65

2

CKH-18M

-

12.2

27.0

600

15

68

60

65

3

CKH-26

-

11.5

28.5

650

20

76

72-75

35

4

26M

-

12.5

29.0

650

15

72

75

38

5

CKH-26PVC-30

-

13.2

30.0

600

20

75

78

30

6

CKH-40

-

13.2

31.2

600

22

76

75-80

15

7

CKH-40M

-

12.5

30.5

650

25

78

80

12

8

Buta N

Đức

12.0

27.5

550

18

72

58-60

65

9

Butapren

Mỹ

12.5

26.5

600

20

75

60-62

47

10

Paracril

Mỹ

13.0

27.5

575

20

76

70

45

11

Hacar

Mỹ

12.5

26.5

575

20

72

65

50

12

Breon

Anh

12.5

28.0

600

15

72

58

52

13

Butacon

Anh

13.0

29.5

650

20

75

60

42

14

Europren N

Ý

12.5

29.0

600

20

72

58

50

15

Butacrit

Pháp

13.2

30.5

625

17

70

62

48

16

Nipol N

Nhật Bản

13.5

31.0

650

20

72

65

52

17

TSRN

Nhật Bản

13.5

31.5

650

20

75

65

45

18

Perbunan

CH.LB.

12.5

31.0

625

17

72

62

50

CKH-

Đức

Trong đó ơmm : là độ bền kéo ở độ dãn 300%;
ơ : độ bền kéo đứt
s : độ giãn dài khi đứt
sdlè: độ giãn dài dư
Độ trương của vật liệu được xác định sau 24 giờ khi ngâm mẫu ở nhiệt độ
25+ 2°c trong hỗn hợp dung môi benzin: benzen là 8:1. [7]

15


1.3.4. ứng dụng của NBR
Cao su NBR được sử dụng làm các vật liệu bền dầu, mỡ. Ngoài ra, nó
còn là nguyên liệu đế chế tạo các vật liệu polyme blend có nhiều tính chất un
việt hơn so với cao su butadien nitril như khả năng chịu mài mòn, chuyển
động ma sát.
Neu cao su nitril có thêm 2-10% nhóm -COOH sẽ làm tăng độ bền
ozon, độ linh động ở nhiệt độ thấp, độ bền mài mòn, độ bền thời tiết. Vật liệu
này được gọi là cao su nitril carboxyl hoá.
NBR và PVC có thể trộn hợp tạo thành vật liệu tổ họp đồng thể hay
polyalloy. Với 30% PVC: tăng độ ben ozon và khả năng dễ dàng gia công,
tăng khả năng chống cháy (có nguyên tử clo). [ 1 2 ]
1.4. NhựaPolyvinylcloride (PVC)
1.4.1. Giới thiệu chung
Polyvinylcloride (PVC) là loại nhựa nhiệt dẻo chiếm tỉ lệ lớn nhất trong
các chất dẻo tổng họp, được sản xuất ở nhiều nước đặc biệt là nước có công
nghiệp dầu mỏ và hóa chất phát triển mạnh: Mỹ, CHLB Đức, Nhật Bản, Hàn
Quốc...
Ở Việt Nam nhu cầu sử dụng PVC rất lớn, từ năm 1995 đến năm 1975
toàn bộ PVC sử dụng đều phải nhập khấu từ nước ngoài. Sau năm 1975 cùng
với việc nhập khẩu PVC từ nước ngoài, các công ty, nhà máy và xí nghiệp
trong nước đã chú trọng nhập công nghệ và thiết bị gia công PVC khá hiện
đại từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, CHLB Đ ức...
Từ 1990 trở lại đây, đã có nhiều liên doanh giữa các doanh nghiệp Việt
Nam với các công ty nước ngoài trong lĩnh vực chất dẻo: Công ty MitsuiVina, Lotus... với tổng vốn đầu tư khoảng 550 triệu USD. Trong đó phần lớn
vốn đầu tư vào dự ánsản xuất nguyên vật liệu liên quan tới PVC như bột
PVC, PVC compound, dầu hóa dẻo D O P...

16