Nghiên cứu chế tạo, tính chất và ứng dụng của một số vật liệu cao su silica nanocompozit

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG THỊ HÒA

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU CAO SU SILICA NANOCOMPOZIT
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 62.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2016
1


Công trình được hoàn thành tại: Phòng Công nghệ Vật liệu Polyme và
Môi trường – Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Đỗ Quang Kháng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.
2. PGS. TS. Ngô Kế Thế, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

Phản biện 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện 3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp học viện họp tại: .
. ................. ..................... ...............
. ....... ..................... ..................... ...
vào hồi

giờ

ngày

tháng

Có thế tìm hiểu luận án tại thư viện:
Thư viện Quốc Gia Việt Nam
Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ
2

năm 2016


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án
Cao su silica nanocompozit có những tính chất độc đáo và khả năng ứng
dụng to lớn. Khi chế tạo loại vật liệu này, khó khăn gặp phải là: hạt nanosilica có
xu hướng liên kết với nhau thành các tập hợp trong nền cao su, làm ảnh hưởng
tới tính chất của vật liệu và sản phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo cao su
silica nanocompozit có hạt nanosilica phân tán đồng đều trong nền cao su, tạo
được cao su có độ trong cao là cần thiết vì nó không chỉ có ý nghĩa khoa học
mà còn có giá trị thực tiễn cao.
2. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu của luận án

Mục tiêu nghiên cứu
Chế tạo ra được vật liệu cao su nanocompozit có tính năng cơ lý, kỹ thuật
phù hợp, đặc biệt có độ trong cao, đáp ứng yêu cầu sản xuất giày thời trang và
một số ứng dụng khác.
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp
chất silan bis-(3-(trietoxysilyl)-propyl)-tetrasulphit (TESPT).
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit từ CSTN, BR, EPDM
và blend của chúng với nanosilica chưa biến tính.
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit từ CSTN, BR, EPDM
và blend của chúng với nanosilica biến tính bằng TESPT.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu cao su nanocompozit chế tạo
được để chế tạo sản phẩm ứng dụng trong thực tế.
3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án
- Từ những kết quả nghiên cứu khả năng gia cường nanosilica và nanosilica biến
tính silan (TESPT) cho CSTN, BR, EPDM, blend CSTN/BR, EPDM/BR,
EPDM/LDPE cho thấy, đối với các cao su, nhất là cao su có tính năng cơ học cao như
CSTN, nanosilica khó phân tán đến kích thước cỡ 100nm. Trong khi đó, trong các
cao su blend như blend trên cơ sở CSTN/BR và EPDM/LDPE, nanosilica phân tán
khá đều đặn ở kích thước dưới 100nm.
- Hàm lượng nanosilica tối ưu đối với mỗi loại cao su khác nhau thì khác nhau,
trong khi hàm lượng nanosilca tối ưu gia cường cho CSTN khoảng 3pkl thì với BR là
20pkl và EPDM tới 30pkl.
- Bằng phương pháp trộn kín ở trạng thái nóng chảy đã chế tạo ra được vật liệu
cao su nanocompozit trên cơ sở cao su EPDM và blend EPDM/LDPE có tính năng cơ
lý, kỹ thuật khá cao, bền nhiệt, bền môi trường và đặc biệt có độ trong cao, đáp ứng
3


yêu cầu để làm đế giày thời trang và các sản phẩm cao su kỹ thuật có yêu cầu độ

trong cao.
- Đối với blend CSTN/BR và blend EPDM/LDPE khi sử dụng silica biến tính
bằng hợp chất silan TESPT hiệu quả gia cường cao hơn so với sử dụng silica biến
tính tại chỗ bằng tác nhân này nhưng không nhiều. Vì vậy, ở quy mô công nghiệp có
thể sử dụng biến tính tại chỗ để đơn giản hơn trong quá trình chế tạo vật liệu cao su
silica nanocompozit.

4. Bố cục của luận án
Luận án dày 151 trang với 33 bảng và 59 hình. Kết cấu của luận án gồm:
mở đầu (2 trang), chương 1 Tổng quan (37 trang), chương 2 Thực nghiệm (10
trang), chương 3 Kết quả và thảo luận (80 trang), Kết luận (2 trang), Phần danh
mục các công trình khoa học đã được công bố liên quan đến luận án (1 trang),
tài liệu tham khảo (15 trang) với 121 tài liệu tham khảo.

NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
Chương 1: TỔNG QUAN
Đã tập hợp 121 tài liệu tham khảo về các nội dung, đối tượng nghiên cứu
và phân tích các nội dung liên quan đến vấn đề nghiên cứu trong nước và quốc
tế với các nội dung cụ thể.
1.1. Giới thiệu chung về cao su nanocompozit
1.2. Cao su thiên nhiên, cao su butadien, cao su etylen-propylen-dien đồng
trùng hợp, nanosilica, phương pháp chế tạo và ứng dụng vật liệu cao su
nanocompozit.
1.3. Những kết quả nghiên cứu cao su silica nanocompozit
1.4. Tình hình nghiên cứu cao su silica nanocompozit ở Việt Nam
Từ đó rút ra kết luận : vật liệu cao su silica nanocompozit đã và đang
được chế tạo bằng phương pháp trộn nóng chảy, trộn trong dung dịch, phương
pháp sol – gel. Trong quá trình chế tạo có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất
lượng của sản phẩm tạo thành đó là: nhiệt độ, thời gian, tốc độ khuấy trộn, các
chất xúc tác, hoạt hóa… Nanosilica phân tán trong nền cao su ở kích thước

nano và cải thiện rõ rệt tính chất của vật liệu đặc biệt là khi nanosilica được
biến tính.

4


Chương 2 : THỰC NGHIỆM
2.1. Vật liệu nghiên cứu
- Nanosilica là loại Reolosil của công ty hóa chất Akpa (Thổ Nhĩ Kỳ)
- Silan : Bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulphit (TESPT) của Trung Quốc
- Các loại cao su: Cao su thiên nhiên (CSTN) SVR 3L của công ty cao su Đồng
Nai, Cao su etylen-propylen-dien đồng trùng hợp (EPDM) là loại NDR 37060
của Công ty hóa chất Dow (Dow Chemical Company), Cao su butadien (BR) là
loại BR01 của công ty BST Elastomers Co.Ltd. (Thái Lan).
- Polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE) là loại Lotrene 13031 – 9 của hãng Qatar
Petrochemical Company.
- Các phụ gia gồm: polyetylen glycol (PEG) Dicumyl peroxide (DCP), xúc tiến
DM, xúc tiến D, phòng lão A, phòng lão D (Trung Quốc), chất tương hợp VLP
của hãng Mitsui Chemical America, Inc, Lưu huỳnh của hãng Sae Kwang
Chemical IND. Co. Ltd (Hàn Quốc), Oxit kẽm Zincollied của Ấn Độ, Axit stearic
của PT. Orindo Fine Chemical (Indonesia)
- Các hóa chất khác: Axit axetic của Trung Quốc, etanol 96% của Việt Nam.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Biến tính nanosilica bằng TESPT
Quá trình biến tính nanosilica bằng bis-(3-trietoxysilylpropyl)
tetrasulphit được thực hiện trong dung dịch etanol 96%. Các phản ứng tiến hành
trong dung dịch được điều chỉnh pH = 4 ÷ 5 chứa 0,5; 1; 2; 4% silan theo khối
lượng. Thời gian phản ứng lần lượt là 1, 2, 4 và 8 giờ. Nhiệt độ của phản ứng
được khảo sát lần lượt ở 200C, 250C, 30°C, 350C, 400C, 50°C và 70°C.
2.2.2. Phương pháp chế tạo mẫu

a. Chế tạo vật liệu cao su gia cường nanosilica
Các vật liệu từ CSTN, BR, EPDM được chế tạo bằng phương pháp trộn
kín trên cơ sở đơn cơ bản của từng loại cao su.
- Mẫu CSTN: Từ đơn cơ bản của CSTN với các phụ gia Kẽm oxit, Phòng lão D,
Axit stearic, Xúc tiến DM, Xúc tiến D, Lưu huỳnh nanosilica và nanosilica biến
tính được gia cường từ 0, 1, 3, 5, 7pkl. Mẫu được trộn kín ở 800C, ép lưu hóa ở
145oC với áp suất 6 kg/cm2 trong thời gian 20 phút
- Mẫu cao su butadien (BR): Từ đơn cơ bản gồm BR, DCP, PEG, Dầu quá trình.
Hàm lượng nanosilica được thay đổi từ 0 đến 25 pkl. Nhiệt độ trộn mẫu là 700C,
thời gian trộn 8 phút, ép lưu hóa ở 145oC với áp suất 6 kg/cm2 trong thời gian 10
phút.
5


- Mẫu cao su EPDM: Từ đơn cơ bản gồm EPDM, DCP, PEG, dầu quá trình. Hàm
lượng nanosilica được thay đổi từ 0 đến 35 pkl. Nhiệt độ trộn mẫu là 700C, thời gian
trộn 8 phút, ép lưu hóa ở 145oC với áp suất 6 kg/cm2 trong thời gian 10 phút.
b. Chế tạo vật liệu cao su blend gia cường nanosilica
Nghiên cứu chế tạo các cao su blend
- Vật liệu blend CSTN/BR: Trên cơ sở đơn pha chế cơ bản của CSTN, từ các
thành phần cần thiết, thay thế CSTN bằng cao su BR từ 10 đến 100% khối
lượng.
- Vật liệu blend trên cơ sở EPDM/BR: Trên cơ sở đơn pha chế cơ bản từ EPDM
, thay thế EPDM bằng BR từ 10 đến 50% khối lượng.
- Vật liệu blend EPDM/LDPE: Trên cơ sở đơn pha chế cơ bản của EPDM thay
thế EPDM bằng LDPE từ 5 đến 35% khối lượng.
Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý của cao su blend bằng nanosilica
- Mẫu cao su blend EPDM/BR và EPDM/LDPE: Phương pháp chế tạo và ép
mẫu tương tự như với mẫu cao su butadien.
- Mẫu cao su blend CSTN/BR: Phương pháp chế tạo và ép mẫu tương tự

như với mẫu cao su butadien.
2.2.3. Phương pháp và thiết bị khảo sát quá trình biến tính bề mặt nanosilica
Sản phẩm của quá trình silan hóa nanosilica được khảo sát bằng phổ hồng
ngoại FT-IR và phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), Kích thước và
độ phân bố hạt xác định qua tán xạ laser trên thiết bị Horiba Partica LA-950
(Mỹ, cấu trúc hình thái của nanosilica được khảo sát bằng kính hiển vi điện tử
truyền qua (TEM).
2.2.4. Các phương pháp xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu
Tính chất cơ học: được xác định theo tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam:
Độ bền kéo đứt TCVN 4509:2006, Độ cứngTCVN 1595-1:2007, Độ mài
mòn:TCVN 1594-87 . Cấu trúc hình thái được xác định bằng SEM, FESEM,
khả năng bền nhiệt của vật liệu đánh giá bằng phương pháp nhiệt trọng lượng
(TGA), độ trong của vật liệu được đánh giá thông qua độ truyền qua của vật
liệu trong vùng ánh sáng 400 – 800 nm, hệ số già hóa của vật liệu cao su blend
theo TCVN 2229-2007. Nhiệt độ thủy tinh hóa, modul tích trữ, hệ số tổn hao cơ
học tanδ của vật liệu được xác định bằng phương pháp phân tích cơ - nhiệt
động.

6


Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xác định điều kiện tối ưu biến tính bề mặt nanosilica bằng TESPT
Điều kiện silan hóa bề mặt nanosilica bằng TESPT tối ưu: đã được xác
định là nồng độ dung dịch silan 2% trong etanol, thời gian xử lý 4 giờ và nhiệt
độ phản ứng là 300C. Khi đó lớp phủ silan trên bề mặt nanosilica có hàm lượng
3,04%.
TG%
100

a
1638

98

Tổn hao khối lượng: -7,79%

Độ truyền qua (%)

3410

96

a
b
2851

94

1107

1633

b
Tổn hao khối lượng: -10,83%

92

2928
3427

90
1104

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

88

0

-1

0

Số sóng (cm )

100

200

300

400

500

600

700

800

o

Nhiệt độ ( C)

Hình 3.6: Phổ FT-IR của
nanosilica (a) và nanosilica biến
tính bằng TESPT ở điều kiện tối
ưu (b)

Hình 3.9: Giản đồ TGA của
nanosilica (a) và nanosilica biến
tính TESPT (b)

Ảnh hưởng của q trình biến tính tới kích thước hạt: Sau khi biến tính

độ phân bố kích thước hạt và kích thước hạt trung bình của nanosilica giảm đi
đáng kể (từ 0,97 µm xuống còn 0,17 µm).

Hình 3.10: Phân bố kích thước hạt Hình 3.11: Phân bố kích thước hạt
của nanosilica trước khi biến tính
của naosilica sau khi biến tính

7


Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới bề mặt hạt nanosilica:

a) Nanosilica chưa biến tính

b) Nanosilica biến tính TESPT

Hình 3.12: Ảnh TEM bề mặt hạt nanosilica trước
và sau khi biến tính bằng TESPT
3.2. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho cao su thiên nhiên
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính năng cơ lý của vật liệu
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của
vật liệu trên cơ sở CSTN
Mẫu

Độ bền
kéo đứt
(MPa)

Độ dãn Độ dãn
Độ mài mòn Độ cứng

dài khi dài dư
(cm3/1,61 km) (Shore A)
đứt (%)
(%)

Ký hiệu
mẫu

Hàm lượng
nanosilica
(pkl)

M0

0

16,32

706

10

0,91

38,3

M1

1

18,66

725

14

0,84

38,5

M2

3

19,43

751

14

0,77

39,1

M3

5

15,78

743

16

0,79

39,3

M4

7

14,15

732

17

0,83

39,4

M1-BT

1

20,23

740

11

0,82

39,0

M2-BT

3

23,41

768

12

0,73

39,6

M3-BT

5

20,50

756

13

0,76

39,9

M4BT

7

17,50

740

14

0,79

40,2

8


Vật liệu CSTN/silica nanocompozit có tính chất cơ học thay đổi theo hàm
lượng nanosilica và đạt giá trị tốt nhất ở 3 pkl nanosilica. Khi đó độ bền kéo
tăng 19,1%. Sử dụng nanosilica đã biến tính, tính chất cơ học được cải thiện
hơn (độ bền kéo tăng 20,5% so với nanosilica không biến tính)
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến cấu trúc hình thái của vật liệu

b

a

a. CSTN/3pkl nanosilica chưa biến b. CSTN/3pkl nanosilica bt TESPT
tính,
Hình 3.13: Ảnh FESEM bề mặt cắt CSTN/3 pkl nanosilica
Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước
lớn hơn 100 nm.
3.2.3. Ảnh hưởng của nanosilica đến tính chất nhiệt của vật liệu
Bảng 3.2: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu từ CSTN và CSTN với
nanosilica biến tính TESPT và không biến tính

Mẫu vật liệu

CSTN
CSTN/3
nanosilica

pkl

CSTN/3
pkl
nanosilica bt bằng
TESPT

Nhiệt độ
bắt đầu
phân hủy
(oC)

Nhiệt độ
phân hủy

mạnh nhất
(oC)

Tổn hao
khối lượng
đến 400oC
(%)

Tốc độ
phân hủy
nhiệt
(%/phút)

268,67

356,94

78,27

15,59

292,85

358,18

70,84

11,15

295,42

363,45

72,05

11,23

Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn 5,27oC so với vật liệu không biến tính.

9


3.2.4. Đánh giá độ trong của vật liệu: Đạt yêu cầu làm vật liệu cao su trong
truyền thống.
3.3. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho cao su butadien
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica chưa biến tính tới tính
chất cơ học của vật liệu từ cao su butadien
Hàm lượng
nanosilica
(pkl)

Độ bền kéo
khi đứt
(MPa)

Độ dãn dài
khi đứt
(%)

Độ dãn
dài dư
(%)

Độ mài mòn
(cm3/1,61 km)

Độ cứng
(Shore
A)

0

3,2

250

15

0,83

38

1

3,8

300

16

0,85

40

3

4,1

305

16

0,89

43

5

4,3

310

17

0,90

45

7

4,5

315

17

0,91

48

10

5,0

380

18

0,92

50

15

6,2

390

18

0,91

53

20

12,3

525

18

0,89

55

25

12,0

480

19

0,91

58

Vật liệu BR/silica nanocompozit có tính chất cơ học được cải thiện rõ rệt,

đặc biệt độ bền kéo tăng 343,8%. Độ bền kéo cao hơn 15,4% khi sử dụng
nanosilica biến tính thay nanosilica.
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến cấu trúc hình thái của vật liệu

a

b

Hình 3.18: Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu BR/20pkl nanosilica
(a. BR/20pkl nanosilica chưa biến tính , b. BR/20pkl nanosilica đã biến tính)

10


Nanosilica phân tán trong nền cao su với kích thước >100nm. Khi được biến
tính nanosilica phân tán đều đặn hơn.
3.3.3. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
Bảng 3.6: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu từ BR, BR với
nanosilica biến tính và không biến tính

Mẫu vật liệu

Nhiệt độ bắt
đầu phân
hủy (oC)

Nhiệt độ
phân hủy
mạnh nhất
(oC)

Tổn hao khối
lượng đến
600oC (%)

Tốc độ
phân hủy
(%/phút)

BR

395

463,2

99,17

16,47

BR/20%
nanosilica

416,8

465,8

87,86

14,62

BR/20% nanosilica
biến tính TESPT

414,6

468,1

81,41

13,70

Nhiệt độ bắt đầu phân hủy của các mẫu có 20pkl nanosilica đều tăng
mạnh, còn nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng từ 2,6oC và 4,9oC, khi có 20pkl
nanosilica chưa biến tính và đã biến tính bằng TESPT. Tốc độ phân hủy nhiệt
mạnh nhất của vật liệu cũng chậm hơn (giảm 11,23% và 16,81% so với cao su
ban đầu).
3.3.4. Đánh giá độ trong của vật liệu
Bảng 3.7: Độ truyền qua của các mẫu vật liệu BR, BR với nanosilica biến
tính và không biến tính
Bước sóng

420 nm

500 nm

600 nm

700 nm

Vật liệu cao su trong

mẫu

0,158

0,290

0.345

0.440

BR gốc

0,320

0,405

0,489

0,561

BR/nanosilica

0,259

0,332

0,416

0,477

BR/nanosilica biến tính
TESPT

0,25

0,342

0,425

0,483

Vật liệu

Độ trong của vật liệu được gia cường nanosilica (không biến tính và biến
tính) đều thấp hơn so với vật liệu cao su butadien gốc. Tuy nhiên vẫn đảm bảo
yêu cầu để chế tạo cao su trong. So với vật liệu từ cao su thiên nhiên, độ trong
của vật liệu cao hơn từ 16 đến 89 lần.

11


3.4. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho cao su EPDM
3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
Hàm lượng nanosilica tối ưu là 30 pkl. Khi đó độ bền kéo đứt tăng lên
515%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy đạt 260,400C (tăng 5,120C), nhiệt độ phân hủy
mạnh nhất đạt 375,660C (tăng 7,510C). Khi sử dụng nanosilica được biến tính ở
cùng hàm lượng tối ưu là 30 pkl, độ bền kéo đứt tăng lên 21,1%, nhiệt độ bắt
đầu phân hủy tăng 4,930C, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng 4,080C, tốc độ
phân hủy nhiệt chậm hơn 0,88%/phút so với vật liệu sử dụng nanosilica.
3.4.2. Ảnh hưởng của nanosilica tới cấu trúc hình thái của vật liệu

a

b

Hình 3.24: Ảnh FESEM mặt cắt mẫu EPDM/30 pkl nanosilica.
a. Nanosilica chưa biến tính, b. Nanosilica đã biến tính
Nanosilica phân tán ở kích thước lớn hơn 100nm.
3.4.3. Ảnh hưởng của nanosilica tới tính chất nhiệt của vật liệu
Bảng 3.10: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu EPDM, EPDM với
nanosilica biến tính và chưa biến tính
Nhiệt độ
bắt đầu
phân hủy
(oC)

Nhiệt độ
phân hủy
mạnh nhất
(oC)

Tổn hao khối
lượng đến
600oC (%)

Tốc độ
phân hủy
nhiệt
(%/phút)

EPDM

255,28

368,15

99,96

17,86

EPDM/30 pkl
nanosilica

260,40

375,66

81,40

13,66

EPDM/30 pkl
nanosilica biến
tính

265,33

380,5

77,61

12,78

Mẫu vật liệu

Nhiệt độ bắt đầu phân hủy đạt 260,400C (tăng 5,120C), nhiệt độ phân hủy
mạnh nhất đạt 375,660C (tăng 7,510C) khi vật liệu được gia cường nanosilica.
Khi nanosilica được biến tính, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 4,930C, nhiệt độ
12


phân hủy mạnh nhất tăng 4,080C, tốc độ phân hủy nhiệt chậm hơn 0,88%/phút
so với vật liệu sử dụng nanosilica không biến tính.
3.4.4. Đánh giá độ trong của vật liệu
Bảng 3.11: Độ truyền qua của các mẫu vật liệu EPDM, EPDM với
nanosilica biến tính và chưa biến tính
Bước sóng

420 nm

500 nm

600 nm

700 nm

Vật liệu cao su trong mẫu

0,158

0,290

0.345

0.440

EPDM gốc

0,552

0,609

0,656

0,665

0,444

0,500

0,538

0,558

0,464

0,520

0,543

0,585

Vật liệu

EPDM/nanosilica
biến tính

chưa

EPDM/nanosilica biến tính
TESPT

Vật liệu tạo thành có độ trong tốt, đảm bảo yêu cầu để chế tạo các sản phẩm
cao su có độ trong cao. So với vật liệu cao su mẫu, vật liệu thu được có độ trong
tốt hơn từ 1,3 đến 2,9 lần.
3.5. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho cao su blend
3.5.1. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho cao su blend CSTN/BR
3.5.1.1. Nghiên cứu chế tạo blend CSTN/BR
Trên cơ sở đơn pha chế cơ bản từ CSTN, thay thế CSTN bằng BR từ 10
đến 100 pkl và tiến hành chế tạo cao su blend. Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng
của tỷ lệ CSTN/BR đến tính chất cơ lý của vật liệu, chọn được tỉ lệ phù hợp là
CSTN/BR(75/25).
3.5.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính tính chất cơ học của vật
liệu cao su blend trên cơ sở CSTN/BR
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học
của vật liệu cao su blend CSTN/BR
Hàm lượng
nanosilica (pkl)

Độ bền kéo khi

đứt (MPa)

Độ dãn dài
khi đứt (%)

Độ dãn
dư (%)

Độ mài mòn
(cm3/1,61km)

Độ cứng
(ShoreA
)

0

11,83

675

12,2

0,903

43,2

1

12,25

680

13,0

0,903

45,1

3

12,75

684

13,9

0,904

47,3

5

13,50

689

14,8

0,905

49,5

13


7

14,01

694

15,6

0,906

51,0

10

14,67

699

16,7

0,907

52,5

12

15,13

702

17,5

0,908

54,0

14

13,77

690

19,5

1,000

55,2

16

12,51

675

21,0

1,002

56,5

Khi hàm lượng nanosilica tăng lên, độ bền kéo khi đứt, độ dãn dài khi đứt của vật
liệu tăng lên và đạt giá trị tốt nhất tại hàm lượng nanosilica 12 pkl.

3.5.1.3. Ảnh hưởng của quá trình biến tính bằng silan tới tính chất cơ học của
vật liệu
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của quá trình biến tính bằng silan tới tính chất cơ học
của vật liệu cao su blend CSTN/BR
Độ bền kéo
khi đứt
(MPa)

Độ dãn
dài khi
đứt (%)

Độ dãn
dư (%)

Độ mài mòn
(cm3/1,61km)

Độ cứng
(ShoreA)

Nanosilica
không bt

15,13

702

17,5

0,908

54,0

Nanosilica bt
TESPT

16,31

715

15,0

0,903

54,0

Nanosilica bt
trực tiếp 5%
TESPT

16,75

711

14,8

0,904

54,3

Mẫu vật liệu
gia cường
nanosilica

Với nanosilica biến tính bằng hai cách: gián tiếp và tại chỗ, tính chất cơ
học của vật liệu gần như tương đương nhau. Điều này cho thấy có thể áp dụng
phương pháp biến tính tại chỗ thông qua phối trộn trực tiếp nanosilica với hợp
chất silan TESPT rồi phối trộn với cao su và các phụ gia trong quá trình gia
công vật liệu
3.5.1.4. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới cấu trúc hình thái của vật liệu

Hình 3.29: Ảnh FESEM bề mặt cắt mẫu vật liệu CSTN/BR/nanosilica
14


a. CSTN/BR/nanosilica không biến tính, b. CSTN/BR/nanosilica đã biến tính
bằng TESPT, c. CSTN/BR/nanosilica biến tính tại chỗ bằng TESPT.
Nanosilica phân tán với kích thước dưới 100 nm
3.5.1.5. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu
Bảng 3.15: Tính chất nhiệt của CSTN, BR và một số vật liệu trên cơ sở

blend CSTN/BR
Tốc độ
mất khối
lượng
(%/phút
)

Tổn
hao
khối
lượng
tới
6000C
(%)

-

-

92,84

16,47

-

-

99,17

370,

6

8,57

438,1

5,91

94,54

312

371,
8

8,37

436,0

5,55

89,69

CSTN/BR/nanosili
ca đã bt TESPT

315

372,
1

8,34

434,0

5,41

87,73

CSTN/BR/nanosili
ca bt tại chỗ với
TESPT

315

372,
3

8,20

434,5

5,43

87,00

Nhiệt
độ bắt
đầu
phân

hủy
(oC)

Nhiệt
độ
phân
hủy
mạnh
1 (oC)

CSTN

269

356,
9

15,59

BR

395

463,
2

CSTN/BR

301

CSTN/BR/nanosili
ca

Mẫu vật liệu

Nhiệt
Tốc độ độ
mất khối phân
lượng
hủy
(%/phút) mạnh
2 (oC)

Trong blend, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất của CSTN và BR tiến lại gần
nhau hơn, điều đó đã thể hiện hai cao su này tương hợp nhau một phần. Đặc
biệt là mẫu vật liệu có thêm 12 pkl nanosilica biến tính bằng TESPT và biến
tính tại chỗ với 5% TESPT (so với nanosilica). Như vậy, nanosilica biến tính
TESPT có tác dụng làm CSTN và BR tương hợp nhau tốt hơn. Các kết quả còn
cho thấy một điều là nanosilica có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt cho blend
CSTN/BR (nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 11oC và 14oC) do tác dụng che chắn
của nanosilica.

15


3.5.1.6. Phân tích cơ nhiệt động (DMA)
Phân tích cơ nhiệt động được thực hiện thực hiện trên máy DMA 8000 của
hãng PerkinElmer trong khoảng nhiệt độ từ -120oC đến 20oC. Sự biến đổi hệ số
tgδ và modul tích trữ (E’) được biểu thị trên hình 3.37 và 3.38.

3.00E+009

CSTN

Moñun tröõ E'

2.00E+009

BR
1.00E+009

CSTN/BR-2
CSTN/BR-1

0.00E+000

-120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

10

20

0

Nhieät ñoä ( C)

Hình 3.37: Biểu đồ biến đổi của hệ số tổn
hao cơ học tgδ theo nhiệt độ

Hình 3.38: Biểu đồ biến đổi của modul
tích trữ theo nhiệt độ

CSTN/BR-1: Cao su blend CSTN/BR
(75/25) gia cường nanosilica; CSTN/BR-2:
Cao su blend CSTN/BR (75/25) gia cường
nanosilica biến tính TESPT

CSTN/BR-1: Cao su blend CSTN/BR
(75/25) gia cường nanosilica; CSTN/BR2: Cao su blend CSTN/BR (75/25) gia
cường nanosilica biến tính TESPT

So sánh pic tgδ của mẫu CSTN/BR-1 và CSTN/BR-2 có thể thấy, CSTN/BR-2
có pic tgδ thấp hơn và hẹp hơn chứng tỏ khi nanosilica được biến tính bằng
TESPT, hiệu quả gia cường tốt hơn so với nanosilica không biến tính. So sánh giữa
giá trị E’ của CSTN/BR-1 và CSTN/BR-2 có thể thấy, khi nanosilica được biến
tính bằng TESPT, giá trị modul tích trữ của vật liệu cao hơn.
3.5.1.7. Đánh giá độ trong của vật liệu
Bảng 3.16: Độ truyền qua của các mẫu vật liệu blend CSTN/BR blend
CSTN/BR với nanosilica biến tính và không biến tính
Bước sóng

420 nm

500 nm

600 nm

700 nm

Vật liệu cao su trong mẫu
CSTN/BR gốc

0,158
0,0085

0,290
0,0094

0.345
0,0350

0.440
0,0590

CSTN/BR nanosilica chưa bt
CSTN/BR
nanosilica
bt
TESPT

0,0070

0,0083

0,0280

0,0460

0,0076

0,0088

0,0300

0,0500

Vật liệu

16


So sánh với độ trong của vật liệu từ cao su thiên nhiên, có thể thấy độ trong
của vật liệu đã được cải thiện hơn khi thay thế 25 pkl CSTN bằng cao su
butadien. Tuy nhiên, so sánh với vật liệu cao su mẫu, độ trong này vẫn ở mức
thấp, chỉ đáp ứng yêu cầu sản xuất cao su trong truyền thống.
3.5.2. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho blend EPDM/BR
3.5.2.1. Nghiên cứu chế tạo blend EPDM/BR
Khi thay thế EPDM bằng BR để chế tạo blend thấy rằng ở tỷ lệ EPDM/BR
70/30 hai cấu tử này hòa trộn với nhau khá tốt, chính vì vậy mà tính chất cơ học
của vật liệu có phần vượt trội hơn ở các tỷ lệ khác. Từ kết quả này, tỷ lệ
EPDM/BR là 70/30 được chọn để nghiên cứu tiếp
3.5.2.2. Ảnh hưởng của chất tương hợp tới tính chất cơ học của vật liệu

Để tăng khả năng tương hợp của EPDM và BR, chất tương hợp VLP được sử
dụng để phối trộn tạo blend. Khi có thêm chất tương hợp VLP, độ bền kéo đứt,
bền mài mòn và độ dãn dài tương đối khi đứt của vật liệu được cải thiện rõ rệt.
Đặc biệt ở mẫu có hàm lượng VLP là 2% so với polyme.
3.5.2.3. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu

Bảng 3.19: Ảnh hưởng của hàm lượng BR tới quá trình phân huỷ nhiệt của vật
liệu cao su blend trên cơ sở EPDM/BR
Vật liệu

EPDM
EPDM/BR (90/10)
EPDM/BR (70/30)
EPDM/BR/VLP
(70/30/2)
EPDM/BR (50/50)
BR

Nhiệt đô bắt đầu Phân hủy mạnh nhất
phân hủy (oC)
1 (oC)
2 (oC)

Tổn hao khối
lượng ở 600 oC
(%)

255,28
291,23
295,78

368,15
388,15
392,13

395,12
-

99,96
99,81
99,64

298,12

392,15

-

99,54

280,33
395,00

372,68
463,20

402,12
-

99,23
99,17

3.5.2.4. Cấu trúc hình thái của vật liệu EPDM/BR
Trên hình 3.39 - 3.41 là ảnh SEM bề mặt gãy của một số mẫu vật liệu tiêu
biểu trên cơ sở blend của EPDM/BR và các phụ gia.

Hình 3.39: Ảnh SEM bề mặt gãy
mẫu cao su blend EPDM/BR (70/30)

Hình 3.40: Ảnh SEM bề mặt gãy mẫu
cao su blend EPDM/BR (50/50)

17


Hình 3.41: Ảnh SEM bề mặt gãy
mẫu cao su blend EPDM/BR/VLP
(70/30/2)

Bề mặt gãy ở mẫu có tỷ lệ EPDM/BR tỷ lệ 70/30 có cấu trúc đều đặn, chặt
chẽ hơn. Riêng mẫu có thêm VLP, vật liệu có dạng cấu trúc khác hẳn, bề mặt
không thấy có hiện tượng phân pha, trên bề mặt gãy có hiện tượng phá vỡ
“dẻo” hơn do tác dụng của VLP.
3.5.2.5. Hệ số già hóa của vật liệu

Bảng 3.20: Hệ số già hóa của một số vật liệu blend trên cơ sở EPDM, BR và
blend của chúng trong không khí và trong nước muối 10%.
Vật liệu

Hệ số già hóa trong
không khí

Hệ số già hóa trong
nước muối 10 %

EPDM
0,99
0,96
EPDM/BR (90/10)
0,93
0,90
EPDM/BR (70/30)
0,92
0,89
EPDM/BR/VLP
0,94
0,91
(70/30/2)
EPDM/BR (50/50)
0,85
0,80
BR
0,82
0,80
Trong khoảng hàm lượng BR nhỏ hơn hoặc bằng 30% hệ số già hóa giảm
chậm, do ở tỷ lệ EPDM/BR là 70/30 hai vật liệu này có khả năng hòa trộn vào
nhau tốt hơn.
3.5.2.6. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
Bảng 3.21: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của blend
EPDM/BR (70/30)
Hàm lượng
nanosilica
(pkl)

Độ bền kéo

khi đứt
(MPa)

Độ dãn dài
khi đứt
(%)

Độ dãn
dư (%)

Độ mài mòn
(cm3/1,61 km)

Độ cứng
(Shore
A)

0
5
10
15
20
25

10,2
10,5
10,7
11,0
11,3
11,9

280
315
340
390
420
450

20
21
21
22
22
23

0,950
0,946
0,938
0,925
0,921
0,918

62
63
63
64
64
65

30

13,5

470

23

0,915

66

35

12,6

430

24

0,932

67

18


Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt và độ bền mài mòn của vật liệu tăng lên
và đạt cực đại tại hàm lượng nanosilica là 30 pkl, còn độ dãn dư và độ cứng
tăng dần đều với sự tăng của hàm lượng nanosilica. Quy luật tương tự cũng thể
hiện rõ ràng khi thay nanosilica chưa biến tính bằng nanosilica biến tính bằng

TESPT, nhưng với các giá trị lớn hơn. Tại hàm lượng tối ưu là 30 pkl
nanosilica, độ bền kéo khi đứt tăng lên 14,1% so với nanosilica chưa biến tính.
3.5.2.7. Cấu trúc hình thái của vật liệu
Nanosilica đều phân tán trong nền cao su blend dưới dạng các tập hợp có
kích thước trên 100 nm

a

b

Hình 3.42: Ảnh FESEM EPDM/BR/nanosilica (70/30/30)
(a. nanosilica chưa biến tính b. nanosilica biến tính TESPT)
3.5.2.8. Tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở blend EPDM/BR
Bảng 3.23: Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu
Mẫu vật liệu

EPDM/BR/VLP
EPDM/BR /30pkl
nanosilica
EPDM/BR /30pkl
nanosilica bt

Nhiệt độ bắt
đầu phân
hủy (oC)

Nhiệt độ
phân hủy
mạnh nhất
(oC)

Tốc độ
phân hủy
nhiệt
(%/phút)

Tổn hao
khối lượng
đến 600oC
(%)

298,12

392,15

16,84

99,36

300,40

400,00

12,79

75,89

302,33

406,50

13,32

78,55

Từ kết quả phân tích nhiệt có thể thấy, khi được gia cường bằng nanosilica, tính
chất nhiệt của blend EPDM/BR được cải thiện. Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng mạnh
(7,850C với nanosilica chưa biến tính và 14,350C với nanosilica biến tính). Tuy nhiên,
vật liệu sử dụng nanosilica biến tính bằng TESPT, có nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao
hơn, nhưng tốc độ phân hủy nhiệt và tổn hao khối lượng lại cao hơn so với vật liệu sử
dụng nanosilica chưa biến tính (tương ứng 0,53%/phút và 2,66%).

19


3.5.2.9. Phân tích DMA
0.9

2.00E+009

EPDM/BR(70/30)

EPDM/BR/nanosilica (70/30/30)

tg

EPDM/BR/nanosilica bt(70/30/30)

EPDM/BR/nanosilica (70/30/30)

0.3

Moâ ñun tröõ (E')

0.6

EPDM/BR/nanosilica bt (70/30/30)
1.00E+009

EPDM/BR

0.00E+000

0.0

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

-120

40

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

0

Nhieät ñoä ( C)

0

Nhieät ñoä C

Hình 3.47: Biểu đồ biến đổi tgδ theo Hình 3.48: Biểu đồ biến đổi modul
nhiệt độ của một số mẫu vật liệu từ tích trữ theo nhiệt độ của một số vật
blend EPDM/BR, blend EPDM/BR

liệu từ blend EPDM/BR, blend
với nanosilica bt và không biến tính
EPDM/BR với nanosilica bt và
không bt
Từ hình 3.47 có thể thấy, khi được gia cường thêm 30 pkl nanosilica, nhiệt độ
thủy tinh hóa của vật liệu tăng lên. Khi được gia cường bằng nanosilica, độ cao
của peak tgδ giảm rõ rệt. Modul dự trữ của vật liệu gia cường nanosilica tăng
mạnh so với vật liệu blend ban đầu. Nhiệt độ hóa thủy tinh của vật liệu tăng lên.
3.5.2.10. Độ trong của vật liệu

Bảng 3.24: Độ truyền qua của các mẫu vật liệu blend EPDM/BR, blend
EPDM/BR với nanosilica biến tính và không biến tính
Bước sóng

420 nm

500 nm

600 nm

700 nm

Vật liệu cao su trong mẫu

0,158

0,290

0.345

0.440

EPDM/BR gốc

0,004

0,001

0,024

0,068

EPDM/BR/nanosilica

0,003

0,008

0,020

0,057

EPDM/BR/nanosilica biến tính

0,004

0,008

0,023

0,060

Vật liệu

So với vật liệu cao su trong mẫu, độ truyền qua của vật liệu thu được rất thấp
và như vậy không đảm bảo yêu cầu để sản xuất giầy thời trang đế trong.
3.5.3. Nghiên cứu khả năng gia cường của nanosilica cho blend EPDM/LDPE
3.5.3.1. Nghiên cứu chế tạo blend EPDM/LDPE

20


Bảng 3.25: Ảnh hưởng của hàm lượng LDPE tới tính năng cơ học của vật liệu
Tính chất Độ bền kéo Độ dãn dài Độ dãn dài Độ mài
đứt (MPa) khi đứt
dư (%)
mòn
(%)
(g/1,6km)
LDPE (pkl)

Độ cứng
(Shore A)

0

6,4

230

18

1,035

60

5

7,3

260

19

1,045

61

10

8,4

283

22

1,047

63

15

9,5

313

23

1,053

64

20

10,5

332

25

1,071

65

25

11,4

351

32

-

67

30

12,3

370

43

-

69

100

16,0

625

-

-

88

Từ kết quả này, để đảm bảo đặc tính của vật liệu cao su là đàn hồi (độ dãn
dư thấp), tỷ lệ EPDM/LDPE là 80/20 được chọn để nghiên cứu tiếp.
3.5.3.2. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở
EPDM, LDPE và blend của chúng

Bảng 3.26: Tính chất nhiệt của một số mẫu vật liệu EPDM, LDPE và
blend của chúng
Vật liệu

Nhiệt đô bắt đầu
phân hủy (oC)

Phân hủy
mạnh nhất
(oC)

Tổn hao khối
lượng ở 600 oC (%)

EPDM

255,28

368,15

99,96

EPDM/LDPE
(80/20)

270,15

366,12

99,76

LDPE

277,23

352,02

99,74

Vật liệu blend trên cơ sở EPDM biến tính bằng LDPE có khả năng bền nhiệt
tốt hơn EPDM không biến tính.
3.5.3.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu

Hình 3.49: Ảnh SEM bề mặt gãy
mẫu blend EPDM/LDPE (80/20)

21


bề mặt gãy của vật liệu blend trên cơ sở EPDM/LDPE (80/20) có cấu trúc
đồng nhất, không thấy có sự phân pha.
3.5.3.4. Hệ số già hóa của vật liệu trên cơ sở EPDM, LDPE và blend của chúng
Bảng 3.27: Hệ số già hóa của một số vật liệu trên cơ sở EPDM, LDPE và blend
của chúng trong không khí và trong dung dịch NaCl 10%
Vật liệu

Hệ số già hóa trong
không khí

Hệ số già hóa trong
dung dịch NaCl 10 %

EPDM
0,99
0,96
EPDM/LDPE
0,98
0,95
(80/20)
LDPE
0,98
0,95
3.5.3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
blend EPDM/LDPE
Bảng 3.28: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính năng cơ học
của vật liệu blend EPDM/LDPE
Tính chất Độ bền kéo Độ dãn dài Độ dãn
đứt (MPa) khi đứt
dài dư
Nanosilica (pkl)
(%)
(%)

Độ mài mòn
(cm3/1,61km)

Độ cứng
(Shore A)

0
5
10
15
20

9,5
10,2
11,3
12,2
13,1

332
350
390
440
480

25
25
26
26
27

1,07
1,06

1,05
1,07
1,08

65
66
67
68
68

25

13,8

490

27

1,10

69

30
13,5
460
28
1,15
70
35
12,6

440
29
1,25
71
Khi hàm lượng nanosilica tăng, lúc đầu độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt
và độ bền mài mòn của vật liệu tăng lên và đạt cực đại (độ bền kéo là 13,8 MPa,
độ dãn dài khi đứt là 490 %) tại giá trị hàm lượng nanosilica khoảng 25 pkl còn
độ bền mài mòn đạt cực đại tại hàm lượng nanosilica khoảng 10 pkl với độ mài
mòn tương ứng là 1,05 cm3/1,61 km. Sau đó khi hàm lượng nanosilica tiếp tục
tăng lên cho đến 25 pkl, độ bền mài mòn thay đổi không nhiều, qua hàm lượng
này, độ bền mài mòn giảm nhanh.
22


3.5.3.6. Ảnh hưởng của việc biến tính bề mặt nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
cao su blend trên cơ sở EPDM/LDPE
Bảng 3.29: Ảnh hưởng của việc bt bề mặt nanosilica tới tính năng cơ học của vật liệu
blend EPDM/LDPE, EPDM/LDPE với nanosilica biến tính và không biến tính
Tính chất Độ bền
kéo đứt
Mẫu vật liệu
(Mpa)

EPDM/LDPE
EPDM/LDPE/25 pkl
nanosilica
EPDM/LDPE/25 pkl
nanosilica bt
EPDM/LDPE/25 pkl
nanosilica bt tại chỗ

2% TESPT

Độ dãn Độ dãn
Độ cứng
Độ mài mòn
dài khi dài dư
(Shore
(cm3/1,61km)
đứt (%)
(%)
A)

9,5

332

25

1,07

65

13,8

490

27

1,10

69

14,4

531

26

1,03

68

14,3

525

27

1,04

68

3.5.3.7. Cấu trúc hình thái của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend
của EPDM/LDPE và nanosilica
Hình 3.50: Ảnh FESEM bề mặt
cắt của blend
EPDM/LDPE/Nanosilica
(80/20/25)

a. EPDM/LDPE/Nanosilica đã biến

b. EPDM/LDPE/Nanosilica biến
tính TESPT
tính tại chỗ bằng 2% TESPT
Hình 3.51: Ảnh FESEM bề mặt cắt của vật liệu nanocompozit
EPDM/LDPE/Nanosilica biến tính
Ở mẫu vật liệu EPDM/LDPE/Nanosilica đã biến tính TESPT cũng như mẫu
EPDM/LDPE/Nanosilica biến tính tại chỗ bằng TESPT (80/20/25/2) các hạt
nanosilica phân tán đều đặn trên toàn mẫu ở kích thước dưới 100 nm.
23


3.5.3.8. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở
blend của EPDM/LDPE và nanosilica
Bảng 3.30: Tính chất nhiệt của một số mẫu vật liệu EPDM, LDPE và
blend của chúng
Nhiệt độ
bắt đầu
phân hủy
(oC)

Vật liệu

Phân hủy Tổn hao
Tốc độ phân
mạnh
khối
hủy mạnh
o
nhất ( C) lượng (%) nhất (%/phút)

EPDM/LDPE (80/20)
270,15
366,12
99,76
17,62
EPDM/LDPE/Nanosili
ca
275,12
370,3
83,50
14,85
(80/20/25)
EPDM/LDPE/Nanosilica
281,15
371,32
79,96
12,33
đã bt TESPT (80/20/25)
EPDM/LDPE/Nanosilica
bt tại chỗ TESPT
283,20
372,00
79,00
11,95
(80/20/25/2)
Từ những kết quả trên cho thấy, quá trình biến tính EPDM bằng LDPE cũng
như biến tính blend EPDM/LDPE bằng nanosilica đã làm tăng độ bền nhiệt của
vật liệu song không nhiều.
3.5.3.9. Phân tích DMA một số mẫu vật liệu trên cơ sở blend EPDM/LDPE
0

0.8

0

Tg=-30.3 C

2.00E+009

Tg=-36.7 C

EPDM/LDPE/nanosilica bt (80/20/25)

EPDM/LDPE/nanosilica(80/20/25)

0

EPDM/LDPE/nanosilica (80/20/25)
EPDM/LDPE/nanosilica bt(80/20/25)

0.4

EPDM/LDPE (80/20)

Moâ ñun tröõ (E')

tan denta

Tg=-38.8 C

1.00E+009

EPDM/LDPE(80/20)

0.0

0.00E+000

-120-110-100-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

-120

0

Nhieät ñoä C

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

o

Nhieät ñoä ( C)

Hình 3.56: Giản đồ biểu diễn sự
Hình 3.57: Giản đồ biểu diễn sự phụ
phụ thuộc tgδ của vật liệu vào
thuộc Modul dự trữ của vật liệu vào
nhiệt độ
nhiệt độ
Nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) của vật liệu blend EPDM/LDPE (80/20) là 38,8oC, khi biến tính bằng nanosilica (không biến tính và biến tính bằng
TESPT) đã tăng lên tương ứng là -36,7 và -30,30C. Các pic tgδ thu được có diện
tích hẹp chứng tỏ nanosilica ít tạo tập hợp trong nền cao su. khi có nanosilica
làm chất độn gia cường giá trị modul trữ tăng lên và khi có TESPT làm chất
tương hợp, modul trữ của vật liệu cao hơn hẳn.

24


3.5.3.10. Độ trong của vật liệu trên cơ sở blend EPDM/LDPE và nanosilica
Bảng 3.31: Độ truyền qua của các mẫu vật liệu trên cơ sở blend EPDM/LDPE
Bước sóng

420 nm

500 nm

600 nm

700 nm

Vật liệu cao su trong mẫu

0,158

0,290

0.345

0.440

EPDM/LDPE gốc

0,151

0,282

0,342

0,423

EPDM/LDPE /nanosilica

0,123

0,231

0,282

0,351

EPDM/LDPE/nanosilica bt TESPT

0,128

0,245

0,297

0,376

Vật liệu

So sánh với vật liệu cao su mẫu, vật liệu thu được có độ trong từ 78 đến
85%. Với độ truyền qua như vậy, vật liệu trên cơ sở blend EPDM/LDPE đáp
ứng yêu cầu về độ trong, trước hết có thể sử dụng làm giày thời trang.

25