Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cao su BR/Silica nanocompozit

LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA CAO SU
BR/SILICA NANOCOMPOZIT
PREPARATION AND CHARACTERATION PROPETIES
OF BR/SILICA NANOCOMPOSITES
Hoàng Thị Hòa
Email:
Trường Đại học Sao Đỏ
Ngày nhận bài: 13/8/2017
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 22/9/2017
Ngày chấp nhận đăng: 26/9/2017
Tóm tắt
Cao su butadiene (BR) được sử dụng khá phổ biến để chế tạo lốp xe cộ, băng tải, dây curoa, ống dẫn
nước, đế giày dép,… do có khả năng chống mài mòn, chống trượt cao. Chất gia cường sử dụng cho BR
là than đen và silica. Với mục đích tạo ra loại vật liệu có màu sáng và loại bỏ được màu vàng của vật
liệu khi lưu hóa bằng lưu huỳnh, trong nghiên cứu này, vật liệu BR được gia cường bằng nanosilica và
lưu hóa bằng DCP. Kết quả cho thấy: khi được gia cường bằng nanosilica, vật liệu tạo thành có những
tính chất được cải thiện vượt trội: độ bền kéo tăng 343,8%, độ mài mòn tăng 18,9%, nhiệt độ bắt đầu
phân hủy mạnh nhất tăng 2,6oC, tốc độ phân hủy nhiệt giảm 1,85%/phút. Nanosilica phân tán trong vật
liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước lớn hơn 100 nm. Khi hàm lượng nanosilica vượt quá
hàm lượng tối ưu, các tập hợp nanosilica có kích thước lớn hơn, thậm chí đến kích thước micromet.
Nanosilica đã biến tính bề mặt bằng (bis(3-triethoxysilypropyl) tetrasulfide) (TESPT) có hiệu quả hơn
trong việc cải thiện tính chất của vật liệu so với nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng: độ bền kéo
cao hơn 15,4%, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn 2,3oC.
Từ khóa: Cao su; BR; nanosilica biến tính; nanocompozit; TESPT.
Abstract
Butadiene rubber is commonly used to make tires, conveyors, belts, water pipes, footwear, ... due
to its high abrasion resistance. The reinforcement fillers used for BR are black carbon and silica. To
creating a light-colored material and removing the yellow color of the material from sulfur vulcanisation,
in this study, the BR material was reinforced with nanosilica and cured by DCP. The results showed

that: tensile strength increased by 343,8%, abrasion increased by 18,9%, the maximum temperature
of decomposition increased by 2,6oC, thermal decomposition rate decreased by 1,85%/min. Nanosilica
was dispersed in rubber material in aggregate form, larger than 100 nm. When the nanosilica
content exceeds the optimum level, the nanosilica aggregates were larger, even to the μm size. Bis
(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) (TESPT) modified nanosilica was more effective in improving the
properties of materials compared to untreated nanosilica at the same content: tensile strength is greater
than 15,4%, the maximum temperature of decomposition was higher than 2,3oC.
Keywords: Rubber; BR; modified nanosilica; nanocomposite; TESPT.
CHÚ THÍCH MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT
BR

Cao su butadien

HPLC

Sắc lý lỏng hiệu năng cao

Bt

Biến tính

HTES

Bis(trietoxysilyl) hexan

CSTN

Cao su thiên nhiên

IR

Cao su isopren

FESEM Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ

MPS

3-mercaptopropyl trimetoxysilan

HDTES Hexadecyltrietoxysilan

MPTES Methacryloxy propyl trimetoxy silan

Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 87


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
MPTMS

3-metacryloxypropyl trimetoxysilan

pkl

Phần khối lượng

SBR

Cao su styren butadien

TEOS

Tetraetoxysilan

TESPD

Bis-(3-trietoxysilylpropyl) disulfit

TESPM

Bis-(trietoxysilylpropyl) monosunfit

TESPT

Bis-(3-trietoxysilylpropyl) tetrasulfit

1. GIỚI THIỆU
Cao su butadien (BR) được tạo thành từ
1,3-butadien, loại dien liên hợp. Với khả năng
chống mài mòn, chống trượt cao, BR được sử
dụng khá phổ biến để chế tạo lốp xe cộ, băng tải,
dây cu roa, ống dẫn nước, đế giày dép, … [1]. Do
hàm lượng nối đôi lớn trong mạch đại phân tử (tới
94÷98% mắt xích), nên BR thường được lưu hóa
bằng lưu huỳnh và các chất xúc tiến lưu hóa [2].
Khi silica được sử dụng làm chất gia cường cho
cao su, loại chất gia cường này đã được nghiên
cứu cho cao su butadien và blend của nó. Khi dùng
silica, vai trò của các chất tương hợp để tăng hiệu
quả gia cường của silica (ưa nước) trong nền cao
su (kỵ nước) đã được đặc biệt quan tâm. Vật liệu

từ blend của BR với các cao su khác như SBR,
IR, CSTN, E-SBR, S-SBR cùng với các loại chất
tương hợp đã được chế tạo và nghiên cứu tính
chất, khả năng ứng dụng. BR đã được phối trộn
với cao su SBR bằng phương pháp trộn kín và 80
pkl silica vào blend SBR/BR để tạo cao su làm mặt
lốp ô tô cùng với các loại silan TESPT, TESPD,
TESPM, ETES, HTES, DTES, MPTES từ 4,6 đến
7 pkl [3]. Blend SBR/BR (80/20) gia cường bằng
45 pkl silica với 1,5 pkl chất tương hợp TESPT
cũng được sử dụng và cải thiện 50% giá trị độ
bền nén và 40% khả năng chống mài mòn. Đế
giày được làm từ blend IR/BR (40/60) và 50 pkl
silica có modul và độ đàn hồi đều đạt ở mức tốt,
nhưng cải thiện đáng kể là ở độ mài mòn thu được
khi thay thế silica thông thường bằng silica có độ
phân tán cao. Đế giày thể thao được làm từ blend
E-SBR/BR (50:50) được trộn với khoảng 50 pkl
silica kết tủa [4].

nghiên cứu [6, 7, 8]. Ảnh hưởng của các chất xúc
tiến và lưu hóa tới tính chất của vật liệu BR/silica
nanocomposit đã được khảo sát với blend SBR/
BR (75/25) gia cường bằng 80 pkl silica với chất
tương hợp là các silan: TESPT, TESPD, TESPM,
ETES, HTES, DTES, MPTES. Silan được trộn
trực tiếp với cao su và silica trong máy trộn kín.
Kết quả cho thấy, lưu huỳnh trong silan không
những chỉ đóng vai trò tạo liên kết ngang với các
phân tử cao su mà còn tạo các liên kết mạnh giữa

các phân tử chất tương hợp [3].
Vai trò của nhiệt độ và thời gian đến quá trình chế
tạo vật liệu nanocompozit từ blend S-SBR/BR
(75/25) và nanosilica với TESPT làm chất tương
hợp đã được Reuvekamp và các cộng sự [9] công
bố là: nhiệt độ tối thiểu để phản ứng giữa silica và
silan xảy ra như mong muốn là 130oC và không
được vượt quá 160oC, nếu vượt quá nhiệt độ này,
TESPT sẽ phản ứng với cao su hoặc giải phóng
lưu huỳnh tự do trong quá trình trộn. Thời gian
trộn tối thiểu là 10 phút ở 150oC mới đủ cho phản
ứng giữa silica và silan phản ứng. Kết quả nghiên
cứu tính chất lưu biến, sắc kí lỏng HPLC và XPS
cho thấy, khi trộn trong máy trộn kín, ZnO làm cho
phản ứng của silica với silan xảy ra chậm hơn ở
nhiệt độ cao so với khi không có ZnO. Bên cạnh
đó, ZnO có thể phản ứng với nhóm silanol trên bề
mặt silica. Hiện tượng “chín sớm” của cao su có
thể được loại bỏ khi trộn ZnO cùng với cùng với
các chất lưu hóa trong máy cán hai trục. Vật liệu
nanocompozit từ BR và blend CSTN/BR (75/25)
lưu hóa bằng lưu huỳnh cũng đã được nghiên
cứu chế tạo tại Việt Nam với các chất tương hợp
TESPT và MPTS dùng để thử nghiệm sản xuất
lốp ô tô [10, 11].
Trong nghiên cứu này, vật liệu BR/silica
nanocomposit được chế tạo từ BR và silica và
silica biến tính TESPT với chất lưu hóa là DCP
nhằm loại bỏ màu vàng của vật liệu khi được lưu
hóa bằng lưu huỳnh. Các đặc trưng tính chất của

vật liệu được phân tích là: tính chất cơ học, tính
chất nhiệt, cấu trúc hình thái nhằm xác định khả
năng gia cường của silica cho BR trong điều kiện
thí nghiệm.

Phương pháp sol-gel cũng được sử dụng để chế
tạo vật liệu BR/silica nanocompozit. Silica hình
thành in-situ phân tán đồng nhất vào nền cao su
ở dạng hình cầu và có kích thước trong khoảng
15÷35 nm [5].

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ trong quá
trình chế tạo vật liệu cũng đã được quan tâm

- Cao su butadien (BR), loại BR01, BST Elastomers
Co.Ltd. (Thái Lan).

2.1. Vật liệu nghiên cứu
Để thực hiện nghiên cứu này, các vật liệu được sử
dụng như sau:

88 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017


LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Nanosilica là loại Reolosil của Công ty Hóa chất
Akpa (Thổ Nhĩ Kỳ) có diện tích bề mặt riêng: 200
± 20 m2/g; cỡ hạt: 12-50 nm.

- Nanosilica biến tính bằng bis(3-trietoxysilyl
propyl) tetrasulphit (TESPT) trong etanol được
chế tạo tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam.
- Phụ gia polyetylen glycol (PEG), PEG4000,
Dongnam, Trung Quốc.
- Dicumyl peroxide (DCP),
Shanghai (Trung Quốc).

Pudong-Dacao

87 trên máy YG634 của hãng Ying hui machine
(Đài Loan, Trung Quốc).
- Tính chất nhiệt của vật liệu được xác định bằng
phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
trên máy phân tích nhiệt Netzsch STA 490 PC/PG
(CHLB Đức) với tốc độ nâng nhiệt là 10oC/phút
trong môi trường không khí.
- Cấu trúc hình thái của vật liệu được nghiên cứu
bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ
(FESEM), thực hiện trên máy S-4800 của hãng
Hitachi (Nhật Bản).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

- Dầu quá trình (Trung Quốc).

3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến
tính chất cơ học của vật liệu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu
Công thức phối trộn cơ bản từ cao su butadien và
các phụ gia được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1. Công thức phối trộn cơ bản
Phần khối

STT

Thành phần

1

BR

100

2

DCP

4,5

3

PEG

1,5

4

Dầu quá trình

5

Nanosilica hoặc
nanosilica biến tính

lượng (pkl)

Vật liệu cao su silica nanocompozit được chế tạo
từ cao su butadien với nanosilica có hàm lượng
thay đổi từ 1 đến 25 pkl. Kết quả khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất
của vật liệu được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica
chưa biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu từ
cao su butadien
Độ bền
kéo
(MPa)

Độ dãn
dài khi
đứt (%)

Độ dãn
dài dư
(%)

Độ mài

mòn
(cm3/1,61
km)

Độ cứng
(Shore A)

4

Hàm
lượng
nanosilica
(pkl)

Thay đổi

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

Trên cơ sở công thức pha chế cơ bản, cao su
butadien và các phụ gia (trừ DCP) được phối
trộn với nanosilica hoặc nanosilica biến tính bằng
TESPT có hàm lượng thay đổi từ 0; 1; 3; 5; 7; 10;
15; 20; 25 pkl. Mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng
phương pháp trộn kín trên máy trộn Brabender ở
nhiệt độ 70OC trong thời gian 8 phút với tốc độ
trục quay 50 vòng/phút; sau đó hạ nhiệt độ xuống
50OC và trộn với DCP trên máy cán. Hợp phần vật
liệu tạo thành được cán xuất tấm trên máy cán hai
trục và ép lưu hóa ở 145 ± 2OC trong 10 phút với
áp suất 6 kG/cm2 trên máy ép thủy lực Toyosheiki
(Nhật Bản).
2.2.2. Xác định cấu trúc, tính chất của vật liệu
- Các tính chất cơ học gồm: tính chất kéo (độ bền
kéo đứt, độ dãn dài khi đứt) được xác định theo
TCVN 4509:2006 (ISO 37-2006) trên máy đo tính
chất kéo của hãng Gester (Trung Quốc); độ cứng
của vật liệu được xác định theo TCVN 1595-1:007
(ISO 7619-1:2004) bằng dụng cụ đo độ cứng
TECLOCK (Jis K6301A) của Nhật Bản; độ mài
mòn của vật liệu được xác định theo TCVN 1594-

Từ bảng 2, ta nhận thấy, khi hàm lượng nanosilica
tăng từ 0 đến 15 pkl, các tính chất cơ học của vật
liệu đều tăng rất chậm. Khi hàm lượng nanosilica

20 pkl thì độ bền kéo, độ dãn dài khi đứt của vật liệu
tăng mạnh. Tuy nhiên, khi hàm lượng nanosilica
vượt quá 20 pkl thì các tính chất này giảm. Bên
cạnh đó, độ dãn dư, độ cứng của vật liệu tăng với
sự tăng của hàm lượng nanosilica. Độ mài mòn
của vật liệu tăng lên khi vật liệu được gia cường
bằng nanosilica. Tuy nhiên, hàm lượng nanosilica
không ảnh hưởng nhiều đến độ mài mòn. Điều
này có thể giải thích, khi hàm lượng nanosilica

Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 89


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
chưa lớn (nhỏ hơn 20 pkl) các hạt nanosilica phân
bố trong cao su butadien chưa đủ trong nền cao
su, nên khả năng tương tác giữa chất độn và cao
su không cao. Còn khi hàm lượng nanosilica lớn
hơn 20 pkl thì các chất độn lớn hơn hàm lượng
thích hợp, chúng có xu hướng tập hợp lại gây cản
trở sự tương tác giữa chất độn và nền cao su lại
giảm, do vậy tính cơ học của vật liệu giảm. Từ các
kết quả trên cho thấy, hàm lượng nanosilica chưa
biến tính phù hợp để nâng cao tính chất cơ học
của vật liệu là 20 pkl.

vật liệu gia cường bằng nanosilica chưa biến tính
(hình 1a) các hạt nanosilica phân tán kém đều đặn
hơn, các tập hợp hạt có đường kính 0,5÷1 μm.
Thậm chí, còn có tập hợp có kích thước 1÷1,5 μm.

Trong khi đó, ở vật liệu gia cường 20 pkl nanosilica
biến tính bằng TESPT, các hạt nanosilica phân tán
đều đặn hơn và có những hạt dưới 100 nm (hình
1b). Các tập hợp hạt vẫn tồn tại nhưng kích thước
nhỏ hơn, 0,2÷0,5 μm, ít các tập hợp có kích thước
trên 1 μm.

Thực hiện nghiên cứu tiếp tục về ảnh hưởng của
hàm lượng nanosilica biến tính bằng TESPT, kết
quả được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica
biến tính TESPT đến tính chất cơ học của vật liệu
từ cao su butadien
Hàm
lượng
nanosilica
(pkl)

Độ bền
kéo
(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

0,83

38

1

4,3

330

16.5

0,85

41

3

4,7

340

16,0

0,87

43

5

5,0

340

17,0

0,87

45

7

5,7

348

17,0

0,90

48

10

6,0

410

18,0

0,92

48

15

6,5

429

18,0

0,91

54

20

14,2

570

18,0

0,85

55

25

13,0

505

18,5

0,90

58

Từ những kết quả này cho thấy, các tính chất cơ
học của vật liệu có xu hướng tương tự nhưng có
giá trị cao hơn so với gia cường bằng nanosilica
chưa biến tính, đặc biệt, độ bền kéo của vật liệu

tăng lên đáng kể với hàm lượng nanosilica gia
cường là 20 pkl (tăng 15,4% so với nanosilica
chưa biến tính ở cùng hàm lượng). Khi hàm lượng
nanosilica là 25 pkl, độ bền kéo và độ dãn dài
khi đứt cùng giảm. Độ dãn dài dư, độ mài mòn,
độ cứng tăng lên khi hàm lượng nanosilica biến
tính tăng.
3.2. Cấu trúc hình thái của vật liệu
Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu BR/
nanosilica được biểu thị trên hình 1 và 2. Từ
hình 1, ta nhận thấy, ở tất cả các mẫu, các hạt
nanosilica phân tán trong nền cao su butadien đa
phần ở kích thước lớn hơn 100 nm. Tuy nhiên, ở

Hình 1. Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu
BR/20 pkl nanosilica
a. BR/20 pkl nanosilica chưa biến tính;
b. BR/20 pkl nanosilica đã biến tính
Khi hàm lượng silica gia cường tăng đến 25 pkl,
các hạt nanosilica phân tán kém đều đặn và xuất
hiện nhiều tập hợp hạt khá to tới cỡ 1 μm (hình
2), còn có cả tập hợp kích thước tới 3 μm trong
cả hai trường hợp nanosilica chưa biến tính và
nanosilica biến tính. Điều này đã giải thích tại sao
ở mẫu biến tính 20 pkl nanosilica biến tính có
tính năng cơ học cao hơn mẫu gia cường 20 pkl
nanosilica không biến tính và đồng thời cũng giải
thích tại sao khi hàm lượng nanosilica vượt quá
hàm lượng thích hợp thì các tính năng cơ lý của
vật liệu lại giảm xuống.

90 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017


LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
3.3. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
Để đánh giá khả năng bền nhiệt của vật liệu,
phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
đã được sử dụng. Giản đồ TGA của các mẫu vật
liệu từ BR, BR chứa nanosilica và nanosilica biến
tính bằng TESPT được trình bày trên hình 3, 4 và
5. Kết quả phân tích nhiệt được tổng hợp trong
bảng 3.
TG/%

DTG/(%/phút)
0

100

-2
80

-4
-6

60

-8

Tổn hao khối lượng:
-99, 17%

-10

40

-12
-14

20

-16

463,2oC, -16,47 %/phút
0

100

0

200

300

400

500

Nhiệt độ ( C)

-18

600

700

o

Hình 3. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR
TG/%

DTG/(%/phút)
0

100

-2
80

-4
-6

60

-8

Tổn hao khối lượng:
-87,86%

Hình 2. Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu
BR/25 pkl nanosilica

-10

40

-12
20

a. BR/25 pkl nanosilica chưa biến tính;
b. BR/25 pkl nanosilica biến tính

-14

465,8 oC, -14,62 %/phút

0

100

200

300

400

500

600

700

-16

o

Nhiệt độ ( C)

Sự tạo tập hợp của các hạt nanosilica trong nền
cao su BR trong trường hợp sử dụng nanosilica
chưa biến tính là do các hạt nanosilica có năng
lượng bề mặt lớn nên chúng có xu hướng kết tụ
lại với nhau. Đặc biệt khi ở hàm lượng lớn (25 pkl),
khả năng kết tụ cao hơn nên các tập hợp nanosilica
trong nền cao su có kích thước lên tới 3 μm. Khi
nanosilica được biến tính bằng TESPT, bề mặt của
nanosilica kỵ nước hơn nên khả năng tạo tập hợp
giảm, các tập hợp có kích thước nhỏ hơn.
Các cầu silica tạo thành này giúp hình thành mạng
lưới silica bền vững trong nền cao su. Đây cũng
là một ngun nhân giúp tính chất cơ học và tính
chất nhiệt của vật liệu sử dụng nanosilica biến tính
TESPT được cải thiện tốt hơn so với khi sử dụng
nanosilica chưa biến tính.

Hình 4. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR/20 pkl
nanosilica
TG/%

DTG/(%/phút)
0

100

-2
80

-4
-6

Tổn hao khối lượng:
-81,41%

60

-8
-10

40

-12
o

468,1 C, -13,70 %/phút

20
0

100

200

300

400

-14

o

500

Nhiệt độ ( C)

600

700

Hình 5. Giản đồ TGA mẫu vật liệu BR/20 pkl
nanosilica bt TESPT

Bảng 3. Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu từ BR, BR với nanosilica biến tính và khơng 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

395,0

463,2

99,17

16,47

BR/20 pkl nanosilica

416,8

465,8

87,86

14,62

BR/20 pkl nanosilica biến
tính TESPT

414,6

468,1

81,41

13,70

Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 91


NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Các kết quả trên bảng 3 cho thấy, nhiệt độ bắt đầu
phân hủy của các mẫu có 20 pkl nanosilica đều
tăng mạnh, còn nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng
từ 2,6oC và 4,9oC, khi có 20 pkl 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). Kết quả này có thể giải thích, do nanosilica
là chất độn vô cơ và kích thước nhỏ nên khi đưa
vào nền cao su đã làm tăng ổn định nhiệt. Tuy
nhiên, khi sử dụng nanosilica đã biến tính bằng
TESPT, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn và
tổn hao khối lượng ở 600oC thấp hơn, tốc độ phân
hủy nhiệt mạnh nhất chậm hơn so với khi sử dụng
nanosilica chưa biến tính (2,3oC và 0,92%/phút).
Kết quả này có thể giải thích là do TESPT đóng
vai trò như cầu nối giữa silica và cao su butadien
làm cho cấu trúc vật liệu chặt chẽ hơn. Điều này

hoàn toàn phù hợp với các kết quả thu được khi
xác định các tính chất cơ học của vật liệu và hình
thái của vật liệu trên ảnh FESEM.
4. KẾT LUẬN
Từ những kết quả nghiên cứu cho thấy:
Vật liệu BR/silica nanocompozit có tính chất cơ
học thay đổi theo hàm lượng nanosilica và đạt
giá trị cực đại ở 20 pkl nanosilica ở trong khoảng
khảo sát. Khi đó, độ bền kéo tăng 343,8%, độ
mài mòn tăng 18,9%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy
mạnh nhất tăng 2,6oC, tốc độ phân hủy nhiệt giảm
1,85%/phút. Nanosilica phân tán trong vật liệu cao
su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước lớn hơn
100 nm. Khi hàm lượng nanosilica vượt quá hàm
lượng tối ưu, các tập hợp nanosilica có kích thước
lớn hơn, thậm chí đến kích thước µm.
Nanosilica biến tính bề mặt có hiệu quả hơn
trong việc cải thiện tính chất của vật liệu so với
nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng với
độ bền kéo đứt tăng 15,4% và nhiệt độ phân hủy
mạnh nhất tăng 2,3oC.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Kiyoharu Tadanaga, Koji Morita, Keisuke Mori,
Masahiro Tatsumisago (2013). Synthesis of

monodispersed silica nanoparticles with high
concentration by the Stober process. J.Sol-Gel
Sci.Technol, 68, 341-345.
[2]. Đỗ Quang Kháng (2013). Vật liệu polyme, quyển 1.
NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, 2013, 203.

[3]. W. Ten Brike, P.J. Van Swaaji, L.A.E.M.
Reuvekamp, J.W.M. Noordermeerc (2003).
The Influence of silane sunfur and carbon rank
on processing of a silica reinforced tire tread
compound. Rubber Chemistry and Technology,
76, 12-34.
[4]. />Innovative polymers for the sporting goods
industry.
[5]. Y. Ikeda, S. Kohjiya (1997). In situ formed silica
particles in rubber vulcanizate by the sol-gel
method. Polymer, 38, 4417-4422.
[6]. A. Ansarifar, F. Saeed, S. Ostad Movahed,
L. Wang, K. AnsarYasin, S. Hameed (2013).
Using sunfur-bearing silane to improve rubber
formulations for potential use in industrial rubber
articles. J. of Adhension Sci. and Technol, 27(4),
371-384.
[7]. A. Ansarifar, L. Wang, L. Ellis, R.J. Kirtley (2006).
The reinforcement and crosslinking of styrene
butadiene rubber with silaned precipitated silica
nanofiller. Rubber Chem. and Technol, 79, 39-54.
[8]. A. Ansarifar, N. Ibrahim, M. Bennett (2005).
Reinforcement of natural rubber with silanized
precipitated silica nanofiller. Rubber Chem. and
Technol, 78, 793-1808.
[9]. I.A.E.M. Reuvekamp, S.C. Debnath, J.V. Ten
Brinke, P.J. Van Swaaij, J.W.M Noorbermeer
(2004). Effect of time and temperature on the
reaction of the TESPT silane coupling agent
during mixing with silica filler and tire rubber.

Rubber Chem. and Technol, 77, 34-49.
[10]. Đặng Việt Hưng, Bùi Chương, Phạm Thương
Giang (2007). Sử dụng TESPT làm chất độn gia
cường cho hỗn hợp cao su thiên nhiên - butadien.
Tạp chí Hóa học, 45 (5A), 67-77.
[11]. Đỗ Quang Kháng (2013). Nghiên cứu vật liệu và
công nghệ chế tạo cao su trong để sản xuất giầy
chất lượng cao cho tiêu dùng và xuất khẩu. Báo
cáo tổng kết đề tài cấp thành phố, 2013, Hà Nội.

92 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017