BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Thu Thủy

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BLEND GIỮA POLYPROPYLEN VÀ
CAO SU BUTADIEN ACRYLONITRIL

Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp
Mã số: 62440125

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội - 2018


Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Huy Tùng
GS. TS. Bùi Chương

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

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Vào hồi……giờ, ngày ……..tháng…….năm……….


cao su NBR và nhựa nhiệt dẻo PP.Vì vậy, luận án đã chọn đối tượng nghiên cứu là
chế tạo blend giữa polypropylene và cao su butadien acrylonitril bằng phương pháp
lưu hóa động.
Mục đích nghiên cứu
1. Xác định được chế độ gia công và đơn phối liệu phù hợp để chế tạo blend
giữa cao su NBR và PP bằng phương pháp lưu hóa động.
2. Đánh giá được khả năng ứng dụng của blend thu được trong môi trường xăng,
dầu.
Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu nguyên liệu đầu NBR và PP
2. Nghiên cứu các phương pháp trộn hợp giữa NBR và PP để tạo ra cao su nhiệt
dẻo bằng lưu hóa động
3. Khảo sát ảnh hưởng của các chất trợ tương hợp đến tính chất của blend
NBR/PP chế tạo bằng phương pháp lưu hóa động.
4. Thực hiện quy hoạch thực nghiệm để tìm các điều kiện tối ưu chế tạo blend
NBR/PP bằng phương pháp lưu hóa động.
5. Khảo sát các tính chất cơ học, lão hóa của TPE từ NBR và PP
6. Khảo sát ảnh hưởng của môi trường xâm thực đến tính chất TPE từ NBR và
PP (trong môi trường xâm thực mẫu).
1


Ý nghĩa khoa học của luận án
1. Đã tìm được các điều kiện tối ưu để chế tạo cao su nhiệt dẻo trên cơ sở blend
giữa cao su butadien acronitril và polypropylen theo phương pháp lưu hóa
động trên máy trộn kín.
2. Sản phẩm tạo hình từ cao su nhiệt dẻo trên cơ sở cao su NBR và nhựa nhiệt
dẻo PP có thể được chế tạo trên các trang thiết bị gia công nhựa nhiệt dẻo
hiện có.
3. Vật liệu blend NBR/PP sau khi sử dụng có thể tái sinh được dễ dàng như các

NBR và blend NBR/PP cũng như một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất blend. Nêu
các thành tựu nghiên cứu về một số loại chất trợ tương hợp, sử dụng để tăng cường
khả năng tương hợp của hai loại vật liệu này. Tổng quan đặt cơ sở khoa học cho định
hướng nghiên cứu nhằm đạt được mục tiêu của đề tài.
CHƢƠNG 2 - NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên vật liệu
Cao su butadien nitril (NBR) Kumho của Hàn Quốc, với hàm lượng acrylonitril là
2


35%, ở nhiệt độ thường có dạng bánh, màu vàng có khối lượng riêng 0,98g/cm3.
Nhựa polypropylen (PP 1102K) (Advanced Petrochemical Company) có chỉ số chảy
3,4g/10 phút (230oC; 2,16kg), ở nhiệt độ thường là dạng hạt có khối lượng riêng là
0,91g/cm3. Chất trợ tương hợp PP-g-MA của Trung Quốc có chỉ số chảy 13,5g/10
phút (190oC; 2,16kg). Chất trợ tương hợp Fusabond P353 (là copolyme của PP) của
Canada, có chỉ số chảy 22,4g/10 phút (160oC, 325g). Xúc tiến lưu hóa DM, TMTD
loại kỹ thuật của Singapore, các chất độn và phụ gia của Trung Quốc.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.2 Thiết bị
Thiết bị chế tạo
Máy trộn kín Plastic-corder® Lab-Station N50-EHT, của hãng Brabender (Đức); Máy
cán hai trục SLIM (Trung Quốc); Máy ép Gotech (Đài Loan)
2.1.2.2 Thiết bị phân tích
 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL JSM 6360LV và FE-SEM JSM 6500F
(Nhật) và bộ phận phân tích X EDS của Oxford Instrument.
 Máy phân tích khối lượng (TGA, DTG) trên máy NETZSCH STA 409 PC/PG
 Máy phân tích nhiệt lượng vi sai quét DSC trên máy SETARAM DSC 131 và
SETARAM TGA-DSC 1600 (Pháp)
 Máy đo lưu hóa Ektron EKT 2000P (Đài Loan)
 Máy đo cơ lý vạn năng Universal Tensile tester Instron 550 (Mỹ).

pkl
5
6
4
4 Phòng lão RD
pkl
2
2
2
5 Than đen
pkl
40
40
40
6 DOP
pkl
2,5
2,5
2,5
7 Xúc tiến DM
pkl
1,5
1
0,5
8 Xúc tiến TMTD
pkl
0,5
0,5
1
9 Lưu huỳnh

3.1 Nghiên cứu vật liệu đầu cho blend NBR/PP
3.1.1 Khảo sát tính chất của vật liệu Polypropylen (PP)
3.1.1.1 Momen xoắn (chế độ chảy) tại nhiệt độ 1600C của PP
Có thể thấy sau
khi trộn được 1
phút thì PP bắt đầu
chảy và độ nhớt
đạt giá trị ổn định
trong khoảng 5Nm
sau 2,5 phút.
0
Hình 3.1 Sự thay đổi độ nhớt của PP trong quá trình chảy ở 160 C
3.1.1.2 Tính chất cơ học của PP
Mẫu PP được chế tạo ở chế độ ép nhiệt độ là 190oC, thời gian 7 phút và áp suất
50at. Sau đó chuẩn bị mẫu và đo tính chất cơ học của mẫu, kết quả như trong bảng
3.1
4


Bảng 3.1 Kết quả ép mẫu vật liệu PP
Độ bền kéo(Mpa)
Độ giãn dài (%)
Môđun (GPa)
26,79
12,16
0,4
Đường cong ứng suất giãn dài của PP được đưa ra ở hình 3.2
Khi độ giãn dài của mẫu tăng từ 0
đến 13,5%, đường ứng suất – giãn dài có
PP


0

2

4

6

8

10

12

14

(
a)

Hình 3.3 Đường cong lưu hóa của các phối liệu cao su NBR 1, nhiệt độ 1600C
(
b
)
)

(
c
)


Phối
liệu 1
10,67

Phối
liệu 2
33,73

Phối
liệu 3
29,84

Momen xoắn lớn
nhất MH(dN.m)
Momen xoắn nhỏ
2,68
2,63
2,74
2,43
2,37
2,11
nhất ML(dN.m)
Thời gian cảm lưu
156
257
107
122
65
70
τ S1 (giây)

Đường ứng suất- giãn dài của các phối liệu cao su được thể hiện ở các hình 3.7
-3.9
(1)160 ®é C)
(2) 155 ®é C
(3) 150 ®é C

16
14

(2)

(1)

(1) 160 ®é C
(2)155 ®é C
(3)150 ®é C

24

(1)

(3)
20

(2)

øng suÊt (MPa)

øng suÊt (MPa)



0

700

0

200

400

§é gi·n dµi (%)

600

800

1000

1200

§é gi·n dµi (%)

Hình 3.7 Đường cong ứng suất – giãn
dài phối liệu 1

Hình 3.8 Đường cong ứng suất – giãn
dài phối liệu 2

(1) 160 ®é C

800

1000

§é gi·n dµi (%)

Hình 3.9 Đường cong ứng suất – giãn dài phối liệu 3
Các đường ứng suất –giãn dài cho thấy khi thay đổi nhiệt độ lưu hóa vật liệu
cao su phối liệu 1 và phối liệu 3 có sự thay đổi độ bền, biến dạng và độ cứng rõ rệt.
Trái lại, phối liệu 2 có sự thay đổi độ bền và biến dạng không nhiều, nhất là trong
khoảng nhiệt độ lưu hóa 155 – 160oC, còn độ cứng hầu như không thay đổi.
Như vậy, khảo sát ba phối liệu cao su, nhận thấy phối liệu 1 có độ bền kéo là
thấp nhất, phối liệu 2 cho độ bền kéo cũng như độ giãn dài là cao nhất. Ngoài ra, phối
liệu 2 ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ lưu hóa hơn các phối liệu 1 và 3. Vì vậy, chọn
phối liệu 2 để chế tạo blend NBR/PP.
3.2 Nghiên cứu chế tạo cao su nhiệt dẻo (TPE) bằng phƣơng pháp lƣu hóa động
3.2.1 Ảnh hưởng của phương pháp chế tạo blend NBR/PP
Từ các kết quả nghiên cứu phối liệu cao su ở mục 3.1.2, dựa vào đường cong
lưu hóa cũng như tính chất cơ học khi khảo sát ba phối liệu cao su, lựa chọn phối liệu
cao su 2 dùng để chế tạo blend NBR/PP. Phối liệu của blend NBR/PP khi chưa có
chất trợ tương hợp được thể hiện ở bảng 3.3.

7


Bảng 3.3 Thành phần phối liệu của blend NBR/PP khi chưa có chất trợ tương hợp
TT
1
2
3

pkl
pkl
pkl
pkl
pkl
pkl

Thay đổi
2
6
1
0,5
1,0
40
2,5
2

3.2.1.1 Biểu đồ Momen xoắn trong quá trình trộn hợp của 3 phương pháp
(1) Ph-¬ng ph¸p I
(2) Ph-¬ng ph¸p II
(3) Ph-¬ng ph¸p III

16
14

(2)
Momen xo¾n (Nm)

12


phương pháp II sớm hơn trong phương pháp III. Trong khi đó độ nhớt ổn định của
blend chế tạo theo phương pháp III ( khoảng 9Nm) lại nhỏ hơn so với phương pháp II
(12,5Nm) và phương pháp I (10Nm). Điều này có thể là do hỗn hợp cao su hình
thành trước khi trộn với PP ở các phương pháp I và II đã bắt đầu khâu mạch ngay
trong khi trộn, làm tăng momen xoắn ổn định (do độ nhớt hỗn hợp tăng). Tuy nhiên,
mức độ khâu mạch sớm này sẽ gây cản trở lớn cho việc phân tán pha cao su trong
nền PP theo các phương pháp I và II so với phương pháp III.
3.2.1.2 Tính chất cơ học của blend NBR/PP chế tạo theo 3 phương pháp
Các blend NBR/PP sau khi chế tạo trong máy trộn kín theo phương pháp I, II và
III (blend I, blend II và blend III) được ép nóng ở 1900C trong 5 phút thành tấm mỏng
2mm để thử các tính chất cơ học.
8


Các tính chất cơ học cơ bản được trình bày trong bảng 3.4. Các đường cong ứng suấtgiãn dài của các blend này được trình bày trong hình 3.12.
Bảng 3.4 Một số tính chất cơ học cơ bản
của blend NBR/PP (tỷ lệ 50/50 khối
lượng) chưa có chất trợ tương hợp
Vật liệu
Độ bền
Độ giãn
kéo, MPa
dài (%)
5,8

Blend II

6,8

(1)


(1)PP
(2)Blend I
(3)Blend II
(4)Blend III
(5)NBR

28

4

8

12

16

20

24

28

32

§é gi·n dµi (%)

20,6

Hình 3.12 Đường cong ứng suấtgiãn dài của vật liệu blend (50/50) khi

nhận thấy hình ảnh blend III, có sự phân tán pha đồng đều hơn, kích thước các hạt
phân tán nhỏ hơn kích thước các hạt phân tán của blend II và blend I.
Trong 3 phương pháp chế tạo, phương pháp I chế tạo blend không liên tục, cán
từng mẻ sau đó mới thực hiện trên máy trộn kín để chế tạo blend. Còn phương pháp
II và phương pháp III thực hiện hoàn toàn trên máy trộn kín. Polypropylen được trộn
đến nóng chảy hoàn toàn, sau đó bổ sung cao su NBR, các hóa chất và chất độn lần
lượt được đưa vào. Trong quá trình trộn hợp, do lực xé của máy trộn kín tạo ra lớn
nên khả năng trộn hợp của các hóa chất và chất độn dễ dàng kết hợp với cao su, cao
su lưu hóa được phân tán trong pha liên lục (PP) đồng đều hơn, do vậy tính chất cơ
học của blend chế tạo theo hai phương pháp II và III cao hơn độ bềntính chất cơ học
của blend chế tạo theo phương pháp I.
Đối với phương pháp II và phương pháp III độ bền kéo của vật liệu tương
đương nhau, tuy nhiên thực hiện theo phương pháp II mất nhiều thời gian, chia nhiều
công đoạn, do vậy hiệu suất gia công chế tạo vật liệu không cao. Hơn nữa, phương
pháp III cho độ giãn dài khi đứt cao hơn hai phương pháp I và II. Do vậy chọn
phương pháp III là phương pháp trộn kín một giai đoạn để chế tạo blend NBR/PP.
3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ trộn đến tính chất blend NBR/PP
3.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP
Đặt chế độ trộn blend trên máy trộn Brabender như sau:Thời gian trộn: 8 phút;
Tốc độ trộn là: 50 vòng/phút; Nhiệt độ trộn được khảo sát từ 1500C, 1550C, 1600C,
1650C. Tính chất cơ bản của vật liệu được trình bày trong bảng 3.5 và hình 3.16.
Từ bảng 3.5 và hình 3.16, nhận thấy rằng, độ giãn dài của blend B1, B2, B3 tại 3
nhiệt độ gần nhau,độ giãn dài của blend B4 là thấp nhất. Độ bền kéo của blend tại
nhiệt độ 1600C là cao hơn cả (8,32MPa).
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn tới tính chất của blend NBR/PP (50/50)
Mẫu
Độ bền kéo (MPa)
Độ giãn dài (%)

1500C (B1)

6

(B4)
(B1)

4

2

0
0

4

8

12

16

20

§é gi·n dµi (%)

24

28

Tại nhiệt độ 1650C, cao hơn nhiệt độ
lưu hóa của cao su, cao su chưa kịp lưu

Độ giãn dài (%)
25,00
30,16
27,89
Và đường cong ứng suất – giãn dài được biểu thị trên hình 3.17 dưới đây:
Từ bảng 3.6 và hình 3.17, khi tốc
10
độ kéo là 60 vòng/phút cho độ bền kéo
(1)50 vòng/phút
(2)60 vòng/phút
(2)
cũng như độ giãn dài cao nhất. Từ
(3)70 vòng/phút
8
(1)
việc dựa vào momen xoắn của mẫu,
tốc độ trộn đã cho chế độ trộn tối ưu ở
6
nhiệt độ trộn là 1600C và tốc độ trộn
(3)
60vòng/phút. Cho kết quả độ bền kéo
4
là 8,66 MPa và độ giãn dài là 30,16%.
2
Kết quả này sử dụng trong các nghiên
cứu tiếp theo trong chế tạo blend
0
0
4
8

sinh của vật liệu blend đã qua sử dụng. Lấy mẫu cao su sau khi đã tiến hành đo tính
chất cơ học và đem ép lại (tái sinh lần 1). Kết quả nhận thấy mẫu vật liệu chảy đều và
bề mặt nhẵn bóng (xem hình 3.20). Sau đó, chuẩn bị mẫu và tiến hành đo tính chất cơ
12


học. Độ bền kéo của mẫu vật liệu trước và sau khi tái sinh lần 1 được chỉ ra ở bảng
3.7.
Bảng 3.7 Khả năng tái sinh của vật liệu
Vật liệu ban đầu
Vật liệu sau tái sinh lần 1
Độ suy
Độ bền kéo Môđun
Độ bền kéo
Môđun giảm độ bền
NBR/PP/PP-g-MA đứt (MPa)
kéo (%)
(GPa)
đứt (MPa)
(GPa)
50/50/0% PP-g-MA

6,98

0,12

6,23

0,11


0,12

9,01

0,12

2,7

Hình 3.20 Ảnh mẫu vật liệu trước và sau khi ép
Từ bảng 3.7 và hình 3.20 nhận thấy rằng độ bền kéo cũng như môđun của vật
liệu thay đổi không nhiều sau khi sử dụng. Mức độ suy giảm của độ bền kéo đứt sau
khi tái chế là không nhiều (vật liệu tái sinh được). Điều này minh chứng là pha cao su
đã lưu hóa và phân tán trong nền PP nóng chảy, vật liệu chế tạo là cao su nhiệt dẻo.
3.2.4 Ảnh hưởng của chất tương hợp lên tính chất của blend NBR/PP
Để tăng cường sự tương hợp giữa các cấu tử trong TPE, đề tài đã sử dụng các
chất tương hợp là PP-g-MA (có cấu tạo từ PP ghép với anhydridemaleic) và
Fusabond (là copolyme của polypropylen).
Đơn chế tạo blend được chỉ ra trong bảng 3.3 có bổ sung thêm chất tương hợp
là polypropylen ghép anhydric maleic (PP-g-MA) hoặc Fusabond.
Blend được chế tạo theo tỷ lệ NBR/PP/chất tương hợp=40/60/5. Sự thay đổi
momen xoắn trong quá trình trộn hợp, đặc trưng cho độ nhớt của các hỗn hợp
NBR/PP/PP-g-MA được biểu diễn trên hình 3.21 và của NBR/PP/Fusabond được chỉ
ra trên hình 3.22.

Hình 3.22 Biểu đồ mô tả sự biến
đổi của momen xoắn vào thời gian
phối trộn khi có chất tương hợp
(NBR/PP/Fusabond=40/60/5)

Hình 3.21Biểu đồ mô tả sự biến đổi

(3)Ch-a TH
có độ bền kéo cũng như độ giãn dài
thấp hơn hẳn so với blend có chất
(2)
(3)
tương hợp. TPE từ hệ NBR/PP/PPg-MA có độ bền kéo cao hơn rõ rệt
so
với
TPE
từ
hệ
NBR/PP/Fusabond. Ngoài ra, ở giai
đoạn đầu của quá trình biến dạng
TPE từ hệ NBR/PP/PP-g-MA mềm
§é gi·n dµi (%)
hơn và gần giống với cao su hơn.
Hình 3.23 Đường cong ứng suất – giãn dài
Còn TPE từ hệ NBR/PP/fusabond
của mẫu blen chưa tương hợp (3),blend
giai đoạn đầu dốc và có dạng giống
NBR/PP/5% Fusabond (2)và blend NBR/PP/5%
với PP nhiều hơn.
PP-g-MA (1)
Bảng 3.8 Độ bền kéo của TPE với các chất tương hợp khác nhau, MPa
TPE chưa có chất tương
TPE từ hệ NBR/PP/PP-gTPE từ hệ
hợp
MA
NBR/PP/Fusabond
Thực Tính


20

32,1

30

40

13,5

50

21,8

61,9

9,3

20,3

45,8

Có thể thấy cả hai chất trợ tương hợp đều cải thiện được mức độ tương hợp
giữa các cấu tử trong TPE so với trường hợp không sử dụng chất trợ tương hợp. Tuy
nhiên chỉ có PP-g-MA là có tác dụng cải thiện rõ rệt mức độ tương hợp, còn
14


Fusabond không đem lại hiệu quả đáng kể. Điều này có thể do mức độ phân tán kém

23
24
25
26
27

NBR/PP

Hàm lượng
PP-g-MA(pkl)

0
40/60

7

0
60/40

7

50/50

3,5

Thời gian Độ bền
Môdun
(giây) kéo (MPa) (GPa)
8,48
0,1

0,05
5,57
0,07
6,53
0,06
540
7,09
0,06
6,67
0,06
7,59
0,05
360
7,21
0,06
8,12
0,07
8,47
0,06
540
8,25
0,07
9,71
0,05
8,43
0,09
450
9,72
0,09
8,53

22,67
24,15
22,27


Thiết kế và phân tích thí nghiệm theo thiết kế nhân tố cho phép xác định ảnh
hưởng của các yếu tố đến đầu ra (độ bền kéo) thông qua phân tích phương sai
ANOVA. Bảng phân tích ANOVA với đầu ra là độ bền kéo được thể hiện trên bảng
3.14. Tiến hành kiểm tra mức có ý nghĩa của từng yếu tố, loại bỏ các yếu tố không đủ
mức có ý nghĩa ra khỏi mô hình. Sau đó xét giá trị F (kiểm định theo tiêu chuẩn
Fisher) của mô hình hồi qui để kiểm tra tính tương thích của mô hình. Từ bảng, thấy
rằng F có giá trị 118,07 và xác suất p Prob>F nhỏ hơn 0,0001 (mức có ý nghĩa)
chứng tỏ mô hình được đảm bảo tính tương thích hay phương trình hồi qui tương
thích với thực nghiệm với df là bậc tự do của mô hình

Mô hình

Bảng 3.14 Phân tích ANOVA cho độ bền kéo đứt
Tổng
df
Tổng bình
F
p-value
bình
phương
Value Prob>F
phương
trung bình
136,39
4


< 0,0001

Đáng kể

26,51

1

26,51

91,79

< 0,0001

Đáng kể

AB
5,89
1
5,89
20,39 < 0,0001
Đáng kể
Mức độ không
4,64
11
0,42
1,70
0,1130
Không

16


Bảng 3.17 Khảo sát tính chất của blend NBR/PP (50/50) quanh tâm
NBR/PP/PP-g-MA
Độ bền kéo (MPa)
Độ giãn dài
Môđun (GPa)
(%)
50/50/3% PP-g-MA
9,21
0,09
11,09
50/50/3,5% PP-g-MA
9,72
0,09
24,15
50/50/5% PP-g-MA

11,65

0,18
24,09
50/50/7% PP-g-MA
9,26
0,12
17,55
Từ bảng 3.17 và qua kết quả của quy hoạch thực nghiệm và thí nghiệm quanh
tâm, đưa ra được ở tỷ lệ NBR/PP là 50/50, các thông số tối ưu là hàm lượng PP-gMA là 5%, thời gian trộn là 480 giây.
3.3 Nghiên cứu tính chất TPE từ blend NBR/PP

6,30
5,83
1,42

NBR/PP/5% PPg-MA (%) (%)
5,95
3,91
3,49
17

Độ trương nở
giảm (%)
37,24
49,87
44,60
-


Từ các hình 3.33 và hình 3.34 và bảng 3.18 nhận thấy, độ trương của blend
NBR/PP khi có chất trợ tương hợp, độ trương của blend nhỏ hơn nhiều độ trương của
blend chưa có chất tương hợp, điển hình ở blend NBR/PP (50/50) độ trương nở giảm
gần 50%.
 Độ trương nở trong toluen

Hình 3.36 Độ trương nở của blend
Hình 3.37 Độ trương nở của blend
NBR/PP trong toluen khi chưa có trợ
NBR/PP trong toluen khi có trợ tương hợp
tương hợp
PP-g-MA

Bàng 3.20 Mật độ mạng của mẫu vật liệu có và không có chất trợ tương hợp
NBR/PP/
0%PP-g-MA
Mẫu vật
liệu
Mật độ
NBR/PP
mạng (n0)
100/0

10,83.10-3

NBR/PP/
NBR/PP/
NBR/PP/
3%PP-g-MA
5%PP-g-MA
7%PP-g-MA
Mức tăng
Mức
Mức
Mật độ
Mật độ
Mật độ
(%)
tăng (%)
tăng
mạng (n1)
mạng (n2)
mạng (n3)

13,81.10-3
14,29.10-3

8,28
9,42
12,43


Mật độ mạng của blend NBR/PP có 5% PP-g-MA cao hơn hẳn mật độ mạng
của blend ở hàm lượng trợ tương hợp 3% và 7% ở các tỷ lệ khác nhau.
3.3.2 Tính chất cơ học
Blend được chuẩn bị với 3 tỷ lệ NBR/PP là 40/60; 50/50 và 60/40 để khảo sát
tính chất cơ học. Chế tạo blend theo phương pháp trộn kín một giai đoạn với chế độ
công nghệ như sau: Tốc độ trộn 60 vòng/phút; Thời gian trộn 8 phút; Nhiệt độ trộn
1600C; Hàm lượng chất tương hợp PP-g-MA là 5%.
Nhận thấy rằng, độ bền kéo của
blend tăng dần khi hàm lượng PP tăng
dần. Độ dốc đường cong ứng suất-giãn
dài có sự khác biệt lớn giữa các tỷ lệ.
Khi tỷ lệ hàm lượng nhựa PP cao,
đường cong có xu hướng giống nhựa
PP. Khi tỷ lệ cao su tăng dần, đường
Hình 3.38 Đồ thị ứng suất –giãn dài cong có xu hướng giống với biến dạng
của blend NBR/PP mẫu 5% PP-g-MA của cao su.
14

(1)

(2)


16

20

24

28

§é gi·n dµi (%)

Bảng 3.21 Tính chất cơ học của blend NBR/PP chưa có chất trợ tương hợp
Độ bền kéo đứt (MPa)
Hàm lượng
Độ giãn dài
Độ cứng
Thực
Tính
Thực nghiệm/
NBR/PP
khi đứt(%) (shore A)
nghiệm toán
tính toán,%
0/100
26,8
24,5
40/60
8,3
25,8
32,0
23,56

nghiệm
toán
toán,%
0/100
26,8
13,76
40/60
90
13,47
23,25
59,35
12,88
50/50
80
24,09
23,01
55,97
8,77
60/40
78
26,42
22,76
38,53
100/0
24,2
63
Trong bảng 3.22, nhận thấy rằng ở các tỷ lệ blend NBR/PP là 40/60, 50/50 và
60/40 cho kết quả độ bền kéo đạt 53,33%, 50,51% và 34,80% so với lý thuyết. So với

19

-1,30C

Blend NBR/PP/
PP-g-MA (50/50/5%)
-15,10C

Blend NBR/PP/
PP-g-MA (40/60/5%)
-120C

Từ các hình 3.41 đến hình 3.44 và bảng 3.23, nhận thấy giá trị nhiệt độ thủy tinh
hóa (Tg) của blend nằm giữa nhiệt thủy tinh hóa của NBR (-16,40C) và nhiệt độ thủy
tinh hóa của PP (-1,30C). Blend với hàm lượng cao su cao hơn có nhiệt độ thủy tinh
hóa gần hơn về phía cao su chứng tỏ có sự tương hợp tốt giữa cao su NBR và PP.
3.3.4 Tính chất nhiệt
Để khảo sát sự tương hợp của blend NBR/PP, đề tài tiếp tục đo nhiệt độ thủy
tinh hóa của NBR, PP và blend tạo thành, trên máy nhiệt lượng vi sai quét (DSC),
khoảng nhiệt độ đo từ-1000C đến nhiệt độ phòng. Từ các hình trên nhận được giá trị
Tg và delta Cp và được trình bày trong bảng 3.22

20


Bảng 3.24 Giá trị Tg và delta Cp
Đại
NBR
PP
Blend NBR/PP/
Blend NBR/PP/
lượng


9,21

4,63

49,73

50/50/5% PP-g-MA

11,65

8,06

30,81

50/50/7% PP-g-MA
9,26
6,06
34,55
Như trên bảng, nhận thấy mức độ suy giảm lão hóa nhiệt của blend sử dụng PPg-MA ít hơn là không sử dụng chất trợ tương hợp. Khi sử dụng chất trợ tương hợp,
mức độ suy giảm của blend có 3%PP-g-MA là 49,73%; 5%PP-g-MA là 30,81% còn
7%PP-g-MA là 34,55%.
3.3.5.2 Độ bền nhiệt
Figure:
Figure:

Crucible:PT 100 µl

Experiment:NBR



60

50

-5

-5
40

40

Peak :415.97 °C

Peak 1 :435.68 °C
Peak 2 :458.58 °C

30
20

-10

20

-10
10

0

0


-70

-80

-25

-25

-80

-100
-90
0

100

200

300

400

500

600

Furnace temperature /°C

0

NBR.


(50/50/5%PP-g-MA)
Trên giản đồ của NBR có hai bậc phân
hủy nhiệt, vùng đầu nhiệt độ 4000C bắt đầu
phân hủy nhiệt, khối lượng mất mát là
47,02%. Bậc hai nhiệt độ phân hủy tiếp tục từ
hơn 5000C, khối lượng mất là 37,76%.

Trên hình 3.50 giản đồ của blend,
nhiệt độ bắt đầu phân hủy nhiệt là
khoảng 3000C, nhiệt độ phân hủy của
blend đã cao hơn nhiệt độ bắt đầu phân
hủy nhiệt của PP và thấp hơn nhiệt bắt
đầu phân hủy của NBR. Trên giản đồ
của blend phân hủy theo hai bậc.

3.3.5.3 Độ mài mòn
Một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ mài mòn vật liệu là cấu trúc của
chúng. Mật độ mạng không gian cao hơn với các liên kết bền vững, điều đó làm giảm
độ mài mòn. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tương hợp đến độ mài
mòn của blend NBR/PP/PP-g-MA. Kết quả được trình bày trong bảng 3.26 dưới đây:
Bảng 3.26 Độ mài mòn của blend NBR/PP /PP-g-MA
Mẫu NBR/PP/PP-g-MA
Độ mài mòn (g)

50/50/0
0,156


3.3.5.4 Khả năng chống xăng dầu mỡ (khả năng ứng dụng của vật liệu)
Tiếp tục khảo sát khả năng chống xăng, dầu, mỡ của vật liệu blend NBR/PP/PP-gMA (50/50/5%). Theo tiêu chuẩn TCVN 7545: 2005, chuẩn bị ba mẫu vật liệu, mẫu sau
khi ngâm trong hỗn hợp dung dịch: 70% 2,2,4-trimetyl pentan (iso octan) và 30% toluen
trong (72 ±2) giờ, sự thay đổi thể tích phải không được lớn hơn 20%, thì mẫu có khả năng
chống xăng, dầu, mỡ.
Mẫu vật liệu được ổn định, sau đó cân trong môi trường không khí và môi trường
nước cất trước và sau khi ngâm vào hỗn hợp dung dịch thử (hình 3.53) (sử dụng cân quang
treo bốn số để xác định khối lượng của mẫu vật liệu), kết qủa sự thay đổi thể tích cho
trong bảng 3.27

Hình 3.53 Ảnh ngâm mẫu vật liệu trong dung dịch iso octan và toluen
Bảng 3.27 Sự thay đổi thể tích của mẫu thử sau khi ngâm
NBR/PP/PP-g-MA
(50/50/5%)
Sự thay đổi thể tích
Sự thay đổi thể tích trung
bình của 3 mẫu

Mẫu 1 (%)
10,28

Mẫu 2 (%)

Mẫu 3 (%)

10,60

10,11

10,33