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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỘC
= = = £ o CQg 3 = = =

v ũ TRÍ CÔNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO
KHẢ NĂNG KẾT DÍNH VÀ BẢO VỆ
CỦA VẶT LIỆU KẾT DÍNH TRÊN
C ơ SỞ BLEND CỦA NBR/PVC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
•

•

C huyên ngành: H óa H ữu Ctf

HÀ N Ộ I-2015

•

•


TRƯỜNG ĐẠI
HỌC
s ư PHẠM
HÀ NỘI• 2
•
•

•
KHOA HÓA HỌC

===£q CQg3===

v ũ TRÍ CÔNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO
KHẢ NĂNG KẾT DÍNH VÀ BẢO VỆ
CỦA VẶT LIỆU KẾT DÍNH TRÊN
C ơ SỞ BLEND CỦA NBR/PVC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
KHÓA LUẬN
TỐT NGHIỆP
ĐẠI
HỌC
•
•
•
•
C huyên ngành: H óa H ữu Ctf

Ngưòi hướng dẫn khoa học
PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG

HÀ NỘI - 2015
■


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 Đỗ 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 CHỮ VIẾT TẮT

DCP

Dicuminperoxide

FESEM

Kính hiển vi điện tử quét trường phát

ISO

m

NBR

Cao su nitril

PE

Polyetylen

PF

Nhựa phenolformaldehyd

pp

Polypropylen

PS

Polystyren

PSE

Mành Polyeste

PVC

Nhựa polyvinylcloride

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UF

Ure formaldehyd

• A

1

t

A

/■"'V

r

A

r

, Á

Tiêu chuân Quôc tê


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử cao su butadien nitril................................................ 14
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của DCP................................................................. 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 tớiđộ 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 án ....................................................................................................... 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 cứu...........................................................................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 DCP............................... 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 blend
NBR/PVC và các phụ g ia .........................................................................39
3.4. 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..................................................41
KẾT LUẬN.......................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................44



MỞ ĐẦU

Cao su nitril butadien (NBR) và polyvinylcloride (PVC) là những vật
liệu polyme được dùng khá rộng rãi trong đời sống cũng như trong kỹ thuật
do những ưu điểm về tính năng cơ lý, kỹ thuật đặc biệt của nó [4]. Căn cứ vào

tính năng kỹ thuật và giá thành cũng như yêu càu của thực tế, chúng tôi lựa
chọn loại keo dán đi từ blend NBR với PVC để làm chất kết dính và bảo vệ
(keo dán) cho ống mềm từ vải polyeste. Để có thể nâng cao hơn nữa khả năng
kết dính và bảo vệ cho keo dán này, có thể tiến hành biến tính hóa học chất
kết dính này bằng cách sử dụng dicuminperoxide (DCP) làm chất khâu mạch.
DCP đưa vào họp phần vật liệu, một mặt sẽ khâu mạch cho NBR mặt khác,
cũng khâu mạch NBR với PVC. Như vậy cầu nối không gian không chỉ nối
các đại phân tử cao su mà còn nối các phân tử cao su với các đại phân tử
polyvinylcloride, thậm chí còn có thể khâu mạch chất kết dính bảo vệ với
chính vải nền polyeste (khả năng khâu mạch chéo). Thông qua đó, làm tăng
khả năng kết dính cũng như độ bền của mối dán.
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.

1


+ 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.

2


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,...
- Keo dán tổng hợp:
+ Họ vinyl: polyvinylalcol (PVA), polyvinylaxetat (PVAc), polyacrylic
(PACr), polyeste không no,...
+ Keo từ cao su tổng hợp: cao su cloropren, cao su nitril, polysunfid,...
+ Các polyme tổng họp khác: polyuretan (PU), epoxy (ER), polyeste,

PF, UF,...
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.

3


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
- Keo dán nóng chảy
- Keo dưới dạng sơn
- Keo màng
- Keo dạng bột nhão
- Keo dạng mỡ
- Keo khô
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 màng
keo:
- 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.

4


-

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.

5


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:

6


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 02 + 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

7


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:

8


>

о

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

300

Dicloretan

10

Xyclorhexanon

80

Sunfua carbon

10

Xylen

50

Cloropooc

10

Toluen

50

Etylaxetat

200

Benzen

20

Metyl etyl xeton

200

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

9


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,

10


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

11


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

12


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

13

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:
г
Л
-C H 2-CH=CH-CH2
CH2-CH 1
V
Jn
L
c =n J 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

14


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].

15