Luận văn sư phạm Nghiên cứu chế tạo vật liệu Blend ba thành phần trên cơ sở cao su thiên nhiên cao su Styren butadien và polyetylen tỷ trọng thấp

Tr

ng HSP Hà N i 2

TR

Khoá lu n t t nghi p

NG

I H C S PH M HÀ N I 2
KHOA HOÁ H C

INH TH THANH DUNG

NGHIÊN C U CH T O V T LI U BLEND BA
THÀNH PH N TRÊN C S CAO SU THIÊN NHIÊN,
CAO SU STYREN BUTADIEN VÀ POLYETYLEN
T TR NG TH P

KHOÁ LU N T T NGHI P

IH C

Chuyên ngƠnh: Hoá Công ngh - Môi tr

ng

HÀ N I ậ 05/2010
inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

TR

Khoá lu n t t nghi p

NG

IH CS

PH M HÀ N I 2

KHOA HOÁ H C

ầầầầầ

INH TH THANH DUNG

NGHIÊN C U CH T O V T LI U BLEND BA
THÀNH PH N TRÊN C

S

CAO SU THIÊN NHIÊN,

CAO SU STYREN BUTADIEN VÀ POLYETYLEN
T TR NG TH P

KHOÁ LU N T T NGHI P

IH C

Chuyên ngƠnh: Hoá Công ngh - Môi tr
Ng

ih

ng d n khoa h c: PGS.TS

ng

QUANG KHÁNG

TS. NGỌ K TH

HÀ N I ậ 05/2010

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

L IC M
Khóa lu n này đ

N

c hoàn thành t i Vi n Hoá h c - Vi n Khoa h c và

Công ngh Vi t Nam. Em xin chân thành c m n s giúp đ nhi t tình và đ y
trách nhi m c a PGS.TS

Quang Kháng phòng Công ngh V t li u Polyme

- Vi n Hoá h c và TS. Ngô K Th phòng nghiên c u V t li u Polyme &
Composite - Vi n Khoa h c v t li u.
Xin chân thành c m n t p th khoa h c phòng công ngh V t li u
Polyme - Vi n Hóa h c, phòng nghiên c u V t li u Polyme & Composite Vi n Khoa h c V t li u đƣ nhi t tình giúp đ và t o đi u ki n thu n l i cho
em trong vi c ch t o m u nghiên c u, đo các tính n ng c lý c a v t li u đ
hoàn ch nh các s li u nghiên c u cho khoá lu n t t nghi p này.
Nhân d p này em xin chân thành c m n các th y cô trong khoa Hoá
h c tr

ng

HSP Hà N i 2 đƣ t n tình d y d và dìu d t, trang b cho em

nh ng ki n th c khoa h c c n thi t trong quá trình h c t p t i tr

ng.

Xin chơn thƠnh c m n!
Hà N i, tháng 5 n m 2010
Sinh viên
inh Th Thanh Dung

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

L I CAM OAN
Khoá lu n này đ

c th c hi n và hoàn thành t i Vi n Hoá h c và Vi n

Khoa h c V t li u - Vi n Khoa h c & Công ngh Vi t Nam, d
d n c a PGS.TS

is h

ng

Quang Kháng và TS. Ngô K Th , cùng v i s n l c

c a b n thân và có tham kh o tài li u c a m t s tác gi (ph n tài li u tham
kh o).
Tôi xin cam đoan đơy là công trình nghiên c u c a chúng tôi. Các k t
qu nghiên c u, các s li u trình bày trong khóa lu n là trung th c và không
trùng v i k t qu c a các tác gi khác. N u sai tôi xin ch u hoàn toàn trách
nhi m.

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

M CL C
DANH M C CÁC Kụ HI U VI T T T
M
Uầầầầầầầầầầầầầầầầầầ..ầ...ầầầầầầ.
PH N 1: T NG QUANầầầầầầầầầầầầầầầầ....ầầầ....

1
3
1.1. T ng quan v v t li u blendầầầầầầầầầầầầ...ầầầầ... 3
1.1.1. M t s khái ni m v v t li u polyme blendầầầầ..ầầầầ.ầ 3

1.1.2. S t

ng h p c a các polymeầầầầầầầầầầầầầ..ầ

1.1.3. Nh ng y u t

ng t i tính chơt cua vơt liêu t h p ầầầ...

5

1.1.4. M t s lo i polyme blendầầầầầầầầầầầầầầ..........

5

1.1.5. Các ph
1.1.6. Ch t t

nh h

4

ng pháp xác đ nh s t

ng h p trong polymeầầầầầầầầầầầầ............ 7

1.1.7. Nh ng bi n pháp t ng c
1.1.8. Công ngh và các ph
1.1.9.

ng h p c a polyme blendầầầ. 5

ng tính t

ng h p c a các polymeầầ.

7

ng pháp ch t o v t li u polyme blendầầ. 10

u đi m c a v t li u polyme blendầầầầầ.ầầầầầầầ.. 11

1.2. V t li u polyme blend trên c s cao su thiên nhiên, cao su styren
butadien và polyetylen t tr ng th pầầầầầầầầầầ.ầầ..ầ.. 12
1.2.1 Cao su thiên nhiênầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ... 12
1.2.1.1. Thành ph nầầầầầầầầầầầầầầ..ầầầầầ... 12
1.2.1.2. C u tao hóa h c c a cao su thiên nhiênầầầầầầầầ...... 13
1.2.1.3. Tính ch t cao cua su thiên nhiênầầầầầầầầầầầầ 13
1.2.1.4. Ph

ng pháp ch bi nầầầầầầầầầầầầầầầầ 16

1.2.1.5. M t s

ng d ng c a v t li u blend trên c s CSTNầầầầ 16

1.2.2. Cao su styren butadienầầầầầầầầầầầầầầầ..ầầ. 17
1.2.2.1.

c đi m c u t oầầầầầầầầầ...ầầầầầầầ...... 17

1.2.2.2. Các ph

ng pháp trùng h pầầầầầầầầầầầầầầ 17

1.2.2.3. Tính ch t công ngh , tính ch t c lý c a SBRầ...ầầầầầ. 18
1.2.2.4.

c tr ng k thu t c a m t s lo i SBRầầầầầ.ầầầ... 19

1.2.2.5.

ng d ngầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầ... 21

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


ng HSP Hà N i 2

Tr

Khoá lu n t t nghi p

1.2.3. Polyetylenầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ..........
1.2.3.1. Ph ng pháp t ng h pầầầầầầầầ.ầầầầầầầ..
1.2.3.2. C u trúc, tính ch t c a polyetylenầầầầầầầầầầầ.
1.2.3.3. Bi n tính cao su b ng polyetylenầầầầầầầầ..ầầầ.
1.2.4. D u tr uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ..ầầầầ
PH N 2:

IT

NG VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C Uầầầầầầầ...

22
22
22
24
27
29
29
29
29
29
30
31
31
31
33

2.1. i t ng nghiên c uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ...
2.2. N i dung nghiên c uầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầ
2.3. V t li u nghiên c u và máy móc, thi t b ầầầầầầầầầầầ.....
2.3.1 V t li u nghiên c uầầầầầầầầầầầầầầầầầầ....
2.3.2. Máy móc, thi t b ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ..
2.4. Ph ng pháp nghiên c uầầầầầầầầầầầầầầầầầầ..
2.4.1 Ch t o m uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ...

2.4.2. Kh o sát tính ch t c lý c a v t li uầầầầầầầầầầầ....
2.4.3. Nghiên c u kh n ng b n nhi t c a v t li uầầầầầầầầ.....
2.4.4. Nghiên c u c u trúc hình thái c a v t li u b ng kính hi n vi đi n
t quét (SEM)ầầầầầầầầầầầầầầầ.ầ...ầầ.ầầầ. 34
PH N 3: K T QU VÀ TH O LU N

35

nh h ng c a hàm l ng cao su styren butadien t i c u trúc tính ch t
c a v t li uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.................
3.1.1. nh h ng t i tính ch t c lý c a v t li uầầầầầầầ...ầầ.
3.1.2. nh h ng t i c u trúc hình thái c a v t li uầầầầầầầầ..
3.1.3. nh h ng t i kh n ng b n nhi t c a v t li uầầầầầầầ....
3.2. nh h ng c a hàm l ng d u tr u t i c u trúc tính ch t c a v t li uầ
3.2.1. nh h ng t i tính ch t c lý c a v t li uầầầầầầầầ..ầ..
3.2.2. nh h ng t i c u trúc hình thái c a v t li uầầầầầầầầ...
3.2.3. nh h ng t i kh n ng b n nhi t c a v t li uầầầầầầầ....
3.1

35
35
40
42
45
45
50
52
K T LU Nầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ... 56
TÀI LI U THAM KH O

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

DANH M C Kụ HI U VI T T T
CSTN :

Cao su thiên nhiên

LDPE :

Polyetylen t tr ng th p

SBR

:

Cao su styren butadien

HDPE :

Polyetylen t tr ng cao

PE

:

Polyetylen

EVA

:

Cao su etylen vinyl axetat

EPDM :

Cao su etilen-propylen-dien đ ng trùng h p

TMTD :

Tetrametyl thiuram disunfit

SEM

Kính hi n vi đi n t quét

:

TCVN :

Tiêu chu n Vi t Nam

ASTM :

Tiêu chu n c a M

TGA

:

Phơn tích nhi t tr ng l

pkl

:

Ph n kh i l

inh Th Thanh Dung

ng

ng

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

M

U

1.Lý do ch n đ tƠi
T vài ch c n m nay, v t li u polyme blend nói chung và cao su blend
nói riêng đƣ đ
đ

c nghiên c u ch t o và ng d ng r ng rãi do nó t n d ng

c v t li u và công ngh s n có và nh v y có hi u qu cao.
n

c ta, trong nh ng n m qua có nhi u công trình nghiên c u ch

t o và ng d ng các lo i cao su blend trên c s cao su thiên nhiên v i m t s
cao su t ng h p nh : cao su styren butadien (SBR), cao su nitril butadien
(NBR), cao su clopren (CR),ầ và m t s lo i nh a nhi t d o g m m t s lo i
polyolephin (PO),ầ Nh ng lo i v t li u này có tính n ng c lý, k thu t và
giá thành phù h p, b n môi tr
Bên c nh đó s n l

ng, th i ti t,ầ đáp ng yêu c u s d ng.

ng cao su thiên nhiên liên t c t ng v i t c đ cao

trong nh ng n m qua. Cao su thiên nhiên có tính ch t c lý t t và đ đƠn h i
cao nh ng do h n ch v công ngh ch t o nên cao su thiên nhiên ch y u

đ

c xu t kh u

d ng thô vì v y mà hi u qu kinh t th p. V i nhu c u ngày

càng cao c a th tr

ng, hàng n m n

c ta l i ph i nh p kh u m t lo t các s n

ph m cao su k thu t v i giá thành cao.
nâng cao kh n ng ch u mài mòn cho v t li u blend (LDPE/CSTN)
và đáp ng nhu c u s n xu t, chúng tôi đƣ ch n đ tài: “Nghiên c u ch t o
v t li u blend ba thành ph n trên c s cao su thiên nhiên, cao su styren
butadien và polyetylen t tr ng th p” làm ch đ cho khóa lu n t t nghi p
c a mình.

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

2. M c đích nghiên c u
M c đích c a đ tài là t o ra v t li u cao su blend trên c s cao su
thiên nhiên có tính n ng c lý đ c bi t là kh n ng ch u mài mòn, đáp ng yêu
c u s n xu t đ giày ch t l
3.

it

ng cao.

ng nghiên c u

V t li u polyme blend trên c s cao su thiên nhiên, cao su styren
butadien và polyetylen t tr ng th p.
4. Nhi m v nghiên c u
- Nghiên c u tính ch t c lý c a v t li u
- Nghiên c u c u trúc hình thái c a v t li u
- Nghiên c u đ b n nhi t c a v t li u

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

PH N 1
T NG QUAN
1.1

T ng quan v v t li u polyme blend

1.1.1. M t s khái ni m v v t li u polyme blend
V t li u t h p polyme (polyme blend) đ

c c u thành t hai hay nhi u

lo i polyme nhi t d o ho c polyme nhi t d o v i cao su đ làm t ng đ b n
ho c gi m giá thành s n ph m c a v t li u. Gi a các polyme thành ph n có
th có t

ng tác ho c không t

ng tác v t lý ho c hóa h c [3].

Polyme blend có th là h đ ng th ho c d th . Trong h đ ng th , các
polyme thành ph n không có đ c tính riêng; còn trong polyme d th thì tính
ch t c a polyme thành ph n h u nh v n đ

c gi nguyên.

Polyme blend là lo i v t li u có th m t ho c nhi u pha trong đó có
m t pha liên t c (pha n n, matrix) và m t ho c nhi u pha phân tán (pha gián
đo n) m i pha đ

c t o nên b i m t polyme thành ph n.

M c đích c a vi c nghiên c u ch t o ra v t li u polyme blend ngoài
vi c t o ra v t li u m i có các tính ch t đ c bi t theo yêu c u s n ph m nh
vi c đi u ch nh t l các polyme thành ph n, hàm l

ng các ch t t

ng h p

mà còn đóng góp vào vi c gi m nh đi u ki n gia công polyme, gi m giá
thành s n ph m [3, 1, 9].
Trong nghiên c u polyme blend, ng
ni m sau:

i ta c n quan tâm t i m t s khái

- S t ng h p c a các polyme: mô t s t o thành m t pha t h p n
đ nh và đ ng th t hai ho c nhi u polyme.

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

- Kh n ng tr n h p: nói lên kh n ng nh ng polyme d i nh ng đi u
ki n nh t đ nh có th tr n h p vào v i nhau t o thành nh ng t h p đ ng th
ho c d th [2, 6].
1.1.2. S t

ng h p c a các polyme

S t ng h p c a các polyme là kh n ng t o thành m t pha t h p n
đ nh và đ ng th t hai hay nhi u polyme. Nó c ng chính là kh n ng tr n l n
t t các polyme vào nhau t o thành m t v t li u: polyme blend.
S t ng h p có liên quan ch t ch t i nhi t đ ng quá trình tr n l n và
hòa tan các polyme. Các polyme t ng h p v i nhau khi n ng l ng t do
t ng tác c a chúng mang giá tr âm [1]

GTr   H Tr   STr  0
Và đ o hàm riêng b c hai c a n ng l
th tích các polyme thành ph n ph i d

ng t do quá trình tr n theo t l

ng GTr  > 0

m it l .

Trong đó:
-  H Tr : Nhi t tr n l n hai polyme (s thay đ i entanpy)
-  STr : S thay đ i entropy (m c đ m t tr t t ) khi tr n l n các
polyme [1]
Có nh ng v t li u t h p polyme trong đó các c u t có th tr n l n
vào nhau t i m c đ phân t và c u trúc này t n t i tr ng thái cân b ng,

ng i ta g i h này là s t ng h p v m t nhi t đ ng hay ắMiscibility”, ho c
c ng có th là nh ng h đ c t o thành t m t bi n pháp gia công nh t đ nh
ng i ta g i là s t ng h p v m t k thu t hay ắcompatible blends” [8].
Trong th c t có r t ít các c p polyme t ng h p v i nhau v m t nhi t
đ ng h c. Còn đa ph n các polyme không t ng h p v i nhau chúng t o
thành các t h p v t li u có c u trúc m t trong ba d ng: m t pha liên t c và
m t pha phân tán, hai pha liên t c, hai pha phân tán.

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

nghiên c u kh n ng tr n h p c ng nh s t ng h p c a các
polyme ng i ta d a vào đ nh lu t cân b ng nhi t đ ng c a các quá trình hóa
h c c ng nh các thuy t đ nh l ng, thuy t Flory ậ Huggins ậ Staverman,
thuy t cân b ng tr ng thái [2].

1.1.3. Nh ng y u t

nh h

ng t i tính ch t c a v t li u t h p

Tính ch t c a v t li u t h p đ

c quy t đ nh b i s t

polyme trong t h p. T nh ng k t qu nghiên c u ng
t

ng h p c a các

i ta ch ra r ng s

ng h p c a các polyme ph thu c vào các y u t sau:
-

B n ch t hóa h c và c u trúc phân t c a các polyme
Kh i l ng phân t và s phân b c a kh i l ng phân t
T l các c u t trong t h p
N ng l ng k t dính ngo i phân t
Nhi t đ

Tính ch t các t h p không t

ng h p ph thu c vào:

- S phân b pha
- Kích th c pha
- S bám dính pha
Nh ng đi u ki n này b

nh h

ng b i đi u ki n chu n b và gia công

c a v t li u [2].
1.1.4. M t s lo i polyme blend
Polyme blend có th chia làm ba lo i theo s

t

ng h p c a các

polyme thành ph n [1],[9]:
a. Polyme blend tr n l n và t ng h p hoàn toàn
b. Polyme blend tr n l n và không t ng h p hoàn toàn
c. Polyme blend không tr n l n và không t ng h p hoàn toàn
1.1.5. Các ph

ng pháp xác đ nh s t

inh Th Thanh Dung

ng h p c a polyme blend
L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

đánh giá s t

n ng l

ng t

Khoá lu n t t nghi p

ng h p c a các polyme blend th

ng c n c vào

ng tác t do gi a các polyme, tính ch t ch y nh t, tính ch t

nhi t, kh n ng hòa tan, c u trúc hình thái h c,ầ c a polyme blend thu đ
M t s ph

ng pháp xác đ nh s t

c.

ng h p c a v t li u polyme blend

[1, 9]:
* Hòa tan các polyme trong cùng m t dung môi: n u x y ra s tách
pha thì các polyme không t

ng h p v i nhau.

* T o màng m ng t dung d ch loãng c a h n h p polyme: n u
màng thu đ

c m và d v v n thì các polyme không t

ng h p.

* Quan sát b m t và hình d ng bên ngoài c a s n ph m polyme
blend thu đ

c

tr ng thái nóng ch y: n u các t m m ng thu đ

polyme không t

ng h p; n u màng m ng thu đ

thu đ

ng h p.

c có th t

c b m , các

c trong su t, các polyme

* D a vào vi c xác đ nh chi u dày b m t ti p xúc hai polyme: s
t

ng h p các polyme có liên quan t i t

do đó nó nh h

ng tác b m t c a hai pha polyme,

ng t i chi u dày b m t ti p xúc hai pha polyme không l n

h n t 2-5mm. Khi đ t các màng polyme lên nhau và gia nhi t t i nhi t đ
l n h n nhi t đ nóng ch y c a chúng, n u hai polyme t

ng h p thì b m t

ti p xúc hai pha s t ng theo th i gian.
* D a vào nhi t đ nóng ch y: n u polyme blend thu đ

c có hai

nhi t đ nóng ch y (t 0nc ) c a hai polyme ban đ u thì hai polyme không t

ng

h p. N u hai polyme blend có hai t 0nc và m i t 0nc chuy n d ch giá tr t 0nc c a
polyme này v phía t 0nc c a polyme kia thì s t

ng h p không hoàn toàn.

N u polyme blend ch có m t t 0nc thì hai polyme t

ng h p hoàn toàn.

* Ph

ng pháp ch p nh hi n vi đi n t quét

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

* Ph

ng pháp đo tán x ánh sáng

* Ph

ng pháp đo đ nh t c a dung d ch polyme blend: khi tr n l n

hai polyme cùng hòa tan t t vào m t dung môi n u hai polyme t
đ nh t c a h n h p t ng lên. N u hai polyme không t

ng h p thì

ng h p thì đ nh t

c a h n h p polyme gi m xu ng.

1.1.6. Ch t t

ng h p trong polyme blend

Các ch t t
t

ng h p trong polyme blend v i m c đích làm t ng s

ng h p các polyme blend không t

ng h p m t ph n ho c không t

ng

h p hoàn toàn, giúp cho s phân tán các pha polyme vào nhau t t h n. Ngoài
ra nó c ng t ng c

ng s bám dính b m t hai pha polyme. Các ch t t

h p cho các polyme th
M ch c a ch t t

ng

ng là các h p ch t th p phân t và các polyme.

ng h p có c u trúc kh i ho c ghép. Trong đó có m t kh i

có kh n ng tr n h p t t v i polyme th nh t, còn kh i th hai có kh n ng

tr n h p t t v i polyme th hai [2].
Ch t t

ng h p còn có tác d ng gi m ng su t b m t gi a hai pha

polyme, ng n s k t t c a các polyme thành ph n trong quá trình gia công.
Vì v y ch t t

ng h p có tác d ng làm cho polyme này d phân tán vào

polyme kia nh các t

ng tác đ c bi t [1, 9].

1.1.7. Nh ng bi n pháp t ng c
1.1.1.1. S d ng các ch t t

ng tính t

ng h p c a các polyme

ng h p là các polyme

- Thêm vào các copolyme kh i và ghép
- Thêm vào polyme có kh n ng ph n ng v i các polyme thành ph n
1.1.7.2. Thêm vào h các h p ch t th p phân t
-

a vào các peoxit: trong quá trình gia công, ch t o blend, do tác

d ng c a nhi t, các peoxit đ a vào b phân h y thành các g c t do và các
inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

g c t do này có kh n ng ph n ng v i các polyme thành ph n đ t o thành
copolyme nhánh c a hai polyme thành ph n ban đ u.
-

a vào các h p ch t hai nhóm ch c: các h p ch t hai nhóm ch c

đ a vào có kh n ng ph n ng v i các nhóm ch c

cu i m ch c a hai

polyme thành ph n đ t o copolyme kh i.
-

a vào h n h p c a peoxit và h p ch t đa ch c có th t ng c

t t h n cho s t

ng

ng h p c a các polyme. Trong đó vai trò c a peoxit là ho t

hóa ph n ng gi a m t polyme và ít nh t v i m t nhóm ch c c a h p ch t đa
ch c. Sau đó s x y ra ph n ng gi a nhóm ch c còn l i v i polyme th hai
và t o thành copolyme ghép.
1.1.7.3. S d ng các polyme có ph n ng chuy n v
Khi hai hay nhi u polyme ng ng t đ
ch y, th

c blend hóa

tr ng thái nóng

ng có m t vài ph n ng chuy n v x y ra. K t qu c a các ph n

ng chuy n v là t o thành các copolyme là ch t t

ng h p trong quá trình

blend hóa.
1.1.7.4. S d ng các quá trình c hóa
Trong quá trình gia công blend hóa các polyme

tr ng thái nóng ch y

trên các máy gia công. Do tác d ng c a l c cán, xé, l c nén, ép x y ra các quá
trình phân h y c h c c a các polyme t o ra các g c t do đ ng th i do s
đ t m ch,

cu i m ch polyme các g c polyme khác nhau t o thành có th k t

h p v i nhau ho c c ng vào các n i đôi c a polyme khác đ t o thành
copolyme kh i ho c ghép. Nh v y quá trình blend hóa d dàng h n.
1.1.7.5. Thêm vào h các ch t khâu m ch ch n l c
Trong ph

ng pháp này ch t t

polyme thành ph n. Nh v y đơy là ph
inh Th Thanh Dung

ng h p đ a vào ch ph n ng v i m t
ng pháp khâu m ch có ch n l c (l u
L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

hóa đ ng). Nó th

ng đ

Khoá lu n t t nghi p

c ng d ng cho h polyme blend c a cao su/nh a

nhi t d o do cao su khi khâu m ch hoàn toàn thì tính ch t c a v t li u không

đ

c b o toàn vì v y ng

i ta ch l u hóa có ch n l c pha phân tán đ ng n

ng a chúng k t t l i v i nhau.

1.1.7.6. Ả n vào các polyme thành ph n các nhóm ch c có t

ng tác đ c bi t

Khi bi n tính hóa h c các polyme thành ph n v i các nhóm ch c có các
t

ng tác đ c bi t nh : liên k t hiđro, t

ng tác ion-dipol và t

ng tác dipol-

dipol s làm thay đ i entanpy c a quá trình tr n h p các polyme, gi m ng
su t b m t và t ng di n tích b m t t

ng tác pha k t qu là quá trình tr n

h p x y ra d dàng h n.
1.1.7.7. Thêm vào các ionome
Các ionome là các đo n m ch polyme ch a m t l
ion, các ionome có th t ng c

ng kh n ng t

ng nh các nhóm

ng h p c a các polyme.

1.1.7.8. Thêm vào polyme th ba có kh n ng tr n l n v i t t c các pha
Khi đ a vào polyme blend A/B m t polyme th ba C có kh n ng tr n
h p l n hoàn toàn ho c m t ph n v i hai pha thành ph n A, B thì C đ

c xem

nh là ắdung môi” chung cho c A và B.
1.1.7.9. T o các m ng l
t ng c

ng t

trong m t m ng l
c a ph

i đan xen nhau
ng h p cho các polyme có th k t h p hai polyme

i đan xen nhau đ t o ra m t h b n v ng. Nh

c đi m

ng pháp này là s n ph m khó tái sinh.

1.1.7.10. M t s ph

ng pháp khác

* S d ng dung môi chung

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

Hai polyme không có kh n ng tr n h p đ

c hòa tan vào m t dung

môi và khu y liên t c cho t i khi hòa tan hoàn toàn, sau đó ti n hành lo i b
dung môi ta thu đ

c polyme blend gi đ ng th .

* Thêm vào các ch t đ n ho t tính nh là ch t tr t
Trong ph
t

ng pháp này ch t đ n ho t tính đóng vai trò nh là ch t

ng tr gi a hai polyme.

ph i n m

ng h p

i u ki n tiên quy t c a các ch t đ n ho t tính là

b m t phân chia hai pha [2].

1.1.8. Công ngh và các ph

ng pháp ch t o v t li u polyme blend

1.1.8.1. Công ngh ch t o
i u quan tr ng trong công ngh ch t o v t li u t h p là ch n ra
nh ng polyme ph i h p đ

c v i nhau và đ a l i hi u qu cao. Nh ng c n c

đ l a ch n là:
- Yêu c u k thu t c a v t li u c n có
- B n ch t và c u t o hóa h c c a polyme ban đ u
- C u trúc và tính ch t v t lý c a polyme
- Giá thành
Các polyme có b n ch t hóa h c gi ng nhau s d ph i h p v i nhau
còn nh ng polyme khác nhau v c u t o hóa h c c ng nh đ phân c c s

khó tr n h p v i nhau. Trong tr

ng h p này ta ph i dùng các ch t làm t

ng

h p. Ta c ng c n bi t m t đi u là trong polyme blend, c u t k t tinh m t
ph n làm t ng đ b n hóa ch t, đ b n hình d ng v i nhi t đ và đ b n mài
mòn. Ph n vô đ nh hình làm t ng đ
nhi t d

n đ nh kích th

c c ng nh đ b n

i t i tr ng cao h n.
t o v t li u t h p, ng

tr n các polyme

i ta có th ti n hành tr c ti p trong các máy

d ng huy n phù ho c nh t

inh Th Thanh Dung

ng.

i v i các polyme thông

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

th

ng ng

Khoá lu n t t nghi p

i ta ph i tr n trong các máy ép đùn (Extruder) m t tr c ho c hai

tr c.
Trong t t c tr

ng h p th i gian tr n, nhi t đ và t c đ tr n có nh

ng quy t đ nh t i c u trúc c ng nh tính ch t c a v t li u. Vì th

h

m ih

c th , c n c vào tính ch t c a polyme ban đ u c ng nh đ c tính l u bi n
c a t h p ng

i ta ch n đi u ki n chu n b (t o t h p) và gia công thích

h p [2].

1.1.8.2. Các ph

ng pháp ch t o v t li u polyme blend

* Ch t o polyme blend t các dung d ch polyme
Theo ph

ng pháp này thì các polyme thành ph n ph i hòa tan t t vào

nhau trong cùng m t dung môi ho c tan t t trong các dung môi có kh n ng
tr n l n vào nhau.

các polyme trong dung d ch phân tán t t vào nhau c n

ph i khu y chúng trong nhi t đ cao và đôi khi kèm theo quá trình gia nhi t
trong th i gian khá dài. Sau khi thu đ

c màng polyme blend, c n ph i đu i

h t dung môi b ng ph

nhi t đ và áp su t th p đ tránh r n

ng pháp s y

n t trên b m t màng và tránh hi n t

ng màng b phân h y nhi t hay phân t

oxi hóa nhi t [1].
* Ch t o polyme blend t h n h p các latex polyme
So v i ph

ng pháp ch t o blend t dung d ch thì ph

ng pháp này có

u đi m h n vì đa s các s n ph m polyme trùng h p trong nh t
i d ng các latex v i môi tr

d

d dàng và polyme thu đ

ph

c. Quá trình tr n các latex

c có h t phân tán đ u vào nhau.

* Ch t o polyme blend
Ph

ng phân tán là n

ng t n t i

tr ng thái nóng ch y

ng pháp ch t o v t li u polyme blend

tr ng thái nóng ch y đó là

ng pháp k t h p đ ng th i các y u t c - nhi t, c - hóa và tác đ ng

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

ng b c lên các polyme thành ph n, ph gia,ầ trên máy gia công nh a

c

nhi t d o đ tr n h p chúng v i nhau.
1.1.9.

u di m c a v t li u polyme blend
- Vi c ch t o v t li u polyme blend giúp cho các nhà khoa h c và các

nhà kinh t có th cân đ i, t i u hóa v m t giá thành và công ngh ch t o

c ng nh tính ch t v t li u.
- V t li u polyme blend ph i h p đ

c các tính ch t quý c a các v t

li u thành ph n, t o ra các v t li u có tính ch t đ c bi t mà các v t li u riêng
r không có đ

c. Do đó có th đáp ng đ

c yêu c u trong các l nh v c khoa

h c, đ i s ng và kinh t .
- Quá trình nghiên c u ch t o s n ph m m i trên c s v t li u polyme
blend nhanh và thu n l i h n nhi u so v i các v t li u khác vì nó đ

c ch

t o t nh ng v t li u và công ngh s n có [1 ,9].
1.2. V t li u polyme blend trên c s cao su thiên nhiên, cao su styren
butadien và polyetylen t tr ng th p
1.2.1. Cao su thiên nhiên
1.2.1.1. Thành ph n
Thành ph n c a cao su thiên nhiên g m nhi u nhóm các ch t hóa h c
khác nhau: hiđrocacbon (ch y u), h i n

c, các ch t trích ly b ng axeton,

các ch t ch a nit mà thành ph n ch y u c a nó là protein và các ch t
khoáng. Hàm l

ng các ch t này có th dao đ ng t

vào nhi u y u t : ph
nh

ng đ i l n và ph thu c

ng pháp s n xu t, tu i c a cây cao su, c u t o th

ng, khí h u n i cây sinh tr

ng, phát tri n và mùa khai thác m cao su

[6].

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

B ng 1: Thành ph n hóa h c c a cao su thiên nhiên s n xu t b ng các ph

ng

pháp khác nhau
S
Thành ph n (%)
TT
1 Hiđrocacbon
2 Ch t trích ly b ng
axeton
3 H p ch t ch a nit
4 Ch t tan trong n c
5 Ch t khoáng
6
m

Lo i cao su
Crep hong khói Crep tr ng
93 - 95
93 - 95

Bay h i
85 - 90

1,5 - 3,5

2,20 - 3,45

3,60 - 5,20

2,20 - 3,50
0,30 - 0,85

0,25 - 0,85
0,20 - 0,90

2,40 - 3,80
0,20 - 0,40
0,16 - 0,85
0,20 - 0,90

4,20 - 4,80
5,50 - 5,72
1,50 - 1,80
1,00 - 2,50

1.2.1.2. C u t o hóa h c c a cao su thiên nhiên
Thành ph n ch y u c a cao su thiên nhiên là polyisopren mà m ch đ i
phân t c a nó đ
k t v i nhau

c hình thành t các m t xích isopenten cis đ ng phân liên

v trí 1,4.

CH3

H
C=C

CH2

CH2

CH3
CH2

C=C

CH3

CH2

CH2

H
C=C
CH2

H

Ngoài các m t xích isopren đ ng phân 1,4-cis, trong CSTN còn có
kho ng 2% các m t xích isopren tham gia vào hình thành m ch đ i phân t
v trí 3,4. Kh i l

ng phân t trung bình c a CSTN là 1,3.106 [6].

1.2.1.3. Tính ch t c a cao su thiên nhiên
* Tính ch t v t lý
CSTN
đ

nhi t đ th p có c u trúc tinh th , v n t c k t tinh l n nh t

c xác đ nh là

-250C. CSTN k t tinh có bi u hi n rõ ràng lên b m t: đ

c ng t ng, b m t v t li u m (không trong su t). Cao su thiên nhiên tinh th
inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


ng HSP Hà N i 2

Tr

nóng ch y

Khoá lu n t t nghi p

nhi t đ 400C. Quá trình nóng ch y các c u trúc tinh th c a

CSTN x y ra

cùng đi u ki n v i hi n t

ng h p ph nhi t (17KJ/kg).

nhi t đ 20-300C cao su s ng d ng crep k t tinh
d ng dãn dài 70%, h n h p cao su đƣ đ

c l u hóa k t tinh

đ il

ng bi n

đ il

ng bi n

d ng dãn dài 200%.
CSTN tan t t trong các dung môi h u c m ch th ng, m ch vòng,
tetraclorua cacbon và sunfua cacbon. CSTN không tan trong r
pha vào dung d ch cao su các dung môi h u c nh r
t

u, xeton. Khi

u, xeton xu t hi n hi n

ng k t t a (keo t ) cao su t dung d ch [6].
CSTN đ c đ c tr ng b ng các tính ch t v t lý sau:
+ Kh i l ng riêng
:
913
(kg/m3)
+ H s dãn n th tích
:
656.10-4 (dm3/0C)
+ Nhi t d n riêng

:
0,14
(w/m.0K)
+ Nhi t dung riêng
:
1,88
(KJ/kg.0K)
+ N a chu k k t tinh -250C
:
2-4
(gi )
+ Th m th u đi n môi t n s dao đ ng 1000Hz: 2,4 - 2,7
+ Tang c a góc t n th t đi n môi
:
1,6.10-3
+ i n tr riêng:
- Crepe tr ng
:
5.1012 (  .m)
- Crepe hong khói
:
3.1012 (  .m)
* Tính ch t công ngh
Trong quá trình b o qu n, CSTN th

th .

nhi t đ môi tr

ng chuy n sang tr ng thái tinh

ng t 250C đ n 300C hàm l

ng pha tinh th trong

cao su thiên nhiên là 40%. Tr ng thái tinh th làm gi m tính m m d o c a
CSTN.

nh t c a cao su thiên nhiên ph thu c vào lo i ch t l

CSTN thông d ng đ nh t

ng: đ i v i

1440C là 95 Muni, cao su lo i SMR ậ 50 có đ

nh t là 75 Muni.
inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

đánh giá m c đ
th

ng tr

ng qu c t còn s d ng h s

PRI đ
đ

n đ nh các tính ch t công ngh c a CSTN trên
n đ nh đ d o PRI.

c đánh giá b ng t s (tính b ng ph n tr m) đ d o c a cao su

c xác đ nh sau 30 phút đ t nóng

nhi t đ 1400C so v i đ d o ban đ u.

H s PRI càng cao thì v n t c hóa d o cao su đó càng nh đi u đó có ngh a
là: cao su có h s PRI l n có kh n ng ch ng lão hóa càng t t.
CSTN có kh n ng ph i tr n t t v i các lo i ch t đ n và các ch t ph i
h p trên máy luy n kín ho c luy n h . H p ph n trên c s CSTN có đ b n
k t dính n i cao, kh n ng cán tráng, ép phun t t, m c đ co gót kích th

c

s n ph m nh . CSTN có th tr n h p v i các lo i cao su không phân c c khác
(cao su polyisopren, cao su butadien, cao su butyl) v i b t k t l nào [6].
* Tính ch t c lý
CSTN có kh n ng l u hóa b ng l u hu nh ph i h p v i các lo i xúc
ti n l u hóa thông d ng. Tính ch t c lý c a CSTN đ

c xách đ nh theo tính

ch t c lý c a h p ph n cao su tiêu chu n.
B ng 2: Thành ph n ti u chu n đ xác đ nh các tính ch t c lý c a CSTN
STT

Thành ph n

1

CSTN

100,0

2

L u hu nh

3,0

3

Mercaptobenzothiazol

0,7

4

ZnO

5,0

5

Axit stearic

0,5

H n h p cao su l u hóa

Hàm l

ng (pkl)

nhi t đ 143  2 (0C) trong th i gian l u hóa

t i u là 20 đ n 30 phút.
Các tính ch t c lý ph i đ t đ
inh Th Thanh Dung

c:
L p K32A-Hoá h c


Tr

ng HSP Hà N i 2

Khoá lu n t t nghi p

+

b n kéo đ t

+

dãn dài t

+

dãn d

+

c ng t

:

23

(MPa)

700

(%)

:

 12

(%)

:

65

(Shore A)

ng đ i :

ng đ i

H p ph n CSTN v i các ch t đ n ho t tính có tính đƠn h i cao, ch u
l nh t t, ch u tác d ng đ ng l c t t. CSTN là cao su dân d ng. T CSTN s n
xu t các m t hàng dân d ng nh s m l p xe máy, xe đ p, các s n ph m công
nghi p nh b ng chuy n, b ng t i, dây cu-roa làm vi c trong môi tr

ng

không có d u m .
CSTN không đ c nên t nó có th s n xu t các s n ph m dùng trong y
h c và trong công nghi p th c ph m [6].
1.2.1.4. Ph

ng pháp ch bi n

CSTN đ

c s n xu t t latex ch y u b ng hai ph

+ Keo t m cao su, r a ph n keo t b ng n
đ

m c n thi t. S n xu t cao su s ng b ng ph

nh n đ

ng pháp:

c m m r i s y cao su đ n
ng pháp keo t cho phép

c s n ph m có đ tinh khi t cao vì trong quá trình keo t h u h t các

h p ch t tan trong n

cđ

+ Cho bay h i n
ph m cao su s ng
ch t tan trong n
1.2.1.5. M t s

c gi l i

ph n n

c th i.

c ra kh i m cao su. Ph

ng pháp bay h i cho s n

d ng c c ch a nhi u t p ch t c h c và t t c các h p

c [6].
ng d ng c a v t li u blend trên c s CSTN

Vi t Nam

- V t li u dùng trong th y l i: s d ng h v t li u blend trên c s cao
su thiên nhiên, cao su clopren đƣ ch t o thành công các túi đ p cao su đóng
vai trò đi u ti t l u l
inh Th Thanh Dung

ng n

c trong các h ch a.

p cao su là s n ph m
L p K32A-Hoá h c


ng HSP Hà N i 2

Tr

Khoá lu n t t nghi p

m i c a ngành xây d ng th y l i và ti n b khoa h c k thu t trong ng d ng
th c t c a v t li u blend cao su Vi t Nam. Cho đ n nay chúng ta đƣ thay th
đ

c 40% cao su t ng h p b ng cao su thiên nhiên, nh ng v n đ m b o đ

b n v ng và n đ nh c a đ p.
- V t li u ph c v v n t i bi n và khai khoáng: blend trên c s cao su
thiên nhiên và PE t tr ng th p (LDPE) đƣ đ

c dùng đ ch t o hàng lo t

đ m ch ng va đ p cho tàu bi n [8].
- V t li u s n xu t gi y ch t l

ng cao: b ng vi c bi n tính cao su thiên

nhiên b ng PE t tr ng th p (LDPE) đ gi m t tr ng và t ng kh n ng b n
ng [7].

môi tr

1.2.2. Cao su styren butadien
Cao su styren butadien đ c nhà hóa h c ng i
c Walter Bock t ng
h p thành công đ u tiên n m 1929 b ng ph ng pháp nh t ng t hai
monome butadien và styren. Cao su styren butadien công nghi p l n đ u tiên
đ c s n xu t M n m 1962. ơy là lo i cao su t ng h p đ u tiên có kh
n ng s d ng quy mô kinh t th ng m i.
1.2.2.1.

c đi m c u t o

Cao su styren butadien (SBR) là s n ph m đ ng trùng h p butadien ậ
1,3 v i styren trong dung d ch cacbuahiđro (hiđrocacbon) no v i s có m t
c a liti h u c :
y

CH

CH2

+ x

CH2

CH

CH

CH2

CH2

CH

CH

CH

CH2

CH2

x

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c

y


ng HSP Hà N i 2

Tr

Kh i l

Khoá lu n t t nghi p

ng phân t trung bình c a cao su styren butadien vào kho ng

150.000 ậ 400.000 đvc. N u thay đ i t l n:m s thu đ
khác nhau có tính ch t khác nhau, t l này thông th
1.2.2.2. Các ph

c nh ng lo i cao su

ng là 75:25.

ng pháp trùng h p

Có hai ph

ng pháp t o ra cao su styren butadien đó là ph

đ ng trùng h p trong dung d ch và ph

ng pháp đ ng trùng h p huy n phù.

Tính ch t công ngh , tính ch t k thu t c a c hai lo i cao su đ
b ng hai ph

ng pháp
c s n xu t

ng pháp trên là khác nhau không nhi u. Tuy nhiên cao su styren

butadien đ ng trùng h p trong dung d ch có đ tinh khi t cao h n nên có kh
n ng mài mòn, ch ng xé rách l n h n cao su styren butadien huy n phù.
c tr ng k thu t c a cao su SBR đ
pháp khác nhau đ
B ng 3:

c s n xu t b ng hai ph

ng

c trình bày trong b ng 3.

c tr ng k thu t c a cao su SBR đ

c s n xu t b ng hai ph

ng

pháp khác nhau
c tr ng k thu t
STT

1
2
3
4
5
6

1,4-cis
1,4-trans
1,2
c tr ng d i phân b kh i l ng phân t
ng su t kéo đ t (MPa)
Modun 300% (MPa)
Dãn dài t ng đ i (%)
c ng (Shore A)
Hàm l

ng m t xích
(%)

Ph ng pháp trùng h p
Dung d ch Huy n phù
34
12
57
73
9
15
h p
r ng
24
25
8,8
7,8
600
600
62
61

Tùy thu c vào đi u ki n trùng h p (nhi t đ , xúc tác, t l c u t )
copolyme SBR có hai loai c u trúc khác nhau:

inh Th Thanh Dung

L p K32A-Hoá h c