Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu chế tạo cao su mặt lốp trên cơ sở nanocomposite

Luận văn thạc sĩ phân tích hcmute nghiên cứu chế tạo cao su mặt lốp trên cơ sở nanocomposite, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Dương Sỹ Luân
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Trọng Bá
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Cao Su Mặt Lốp Từ Nanocomposite Tại HCMUTE
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TOÀN QUAN
• 1.1. Tính chất của cao su thiên nhiên
• 1.2. Sơ lược về vật composite
• 1.3. Đặc điểm và các yếu tố ảnh hưởng lên tính chất của composite
• 1.4. Phương pháp tổng hợp và cô chế tạo thành nanocomposite
• 2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp phân tích nanocomposite
• 2.3. Thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát và bàn luận trên giãn đoà lưu hóa
• 3.2. Kết quả và bàn luận trên phổ đoà X –RAY
• 3.3. Kết quả và bàn luận trên các tính năng cơ lý
• 3.4. Tối ưu hóa trong vấn đề sử dụng muối
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu chế tạo cao su mặt lốp từ nanocomposite tại HCMUTE nhằm phát triển một loại vật liệu mới có tính năng vượt trội. Nanocomposite là loại vật liệu được tạo thành từ hai hoặc nhiều thành phần khác nhau, trong đó một thành phần có kích thước nanomet. Việc sử dụng nanocomposite trong sản xuất cao su mặt lốp giúp cải thiện đáng kể các tính chất cơ học và hóa học của sản phẩm. Mục tiêu của nghiên cứu này là tạo ra một loại cao su có khả năng chịu lực tốt hơn, độ bền cao hơn và khả năng chống mài mòn tốt hơn so với các loại cao su truyền thống.

II. Tính chất của cao su và nanocomposite

Cao su tự nhiên có nhiều tính chất ưu việt như độ đàn hồi cao, khả năng chống nước và chống oxy hóa. Tuy nhiên, để nâng cao tính năng của cao su, việc kết hợp với nanocomposite là cần thiết. Nanocomposite có khả năng cải thiện tính chất cơ lý của cao su, giúp tăng cường độ bền kéo, độ cứng và khả năng chống mài mòn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu composite trong sản xuất cao su mặt lốp không chỉ giúp cải thiện tính năng mà còn giảm thiểu trọng lượng của sản phẩm, từ đó nâng cao hiệu suất sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các phương pháp thí nghiệm hiện đại như phân tích XRD, DMA và các phương pháp khác để đánh giá tính chất của nanocomposite. Các mẫu cao su được chế tạo từ hỗn hợp cao su tự nhiên và nanocomposite với tỷ lệ khác nhau. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng tỷ lệ nanocomposite trong hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ lý của cao su. Việc tối ưu hóa tỷ lệ này là rất quan trọng để đạt được sản phẩm có tính năng tốt nhất.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng nanocomposite có khả năng cải thiện đáng kể các tính chất của cao su mặt lốp. Các mẫu thử nghiệm cho thấy độ bền kéo và độ cứng của cao su tăng lên khi có sự hiện diện của nanocomposite. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ chế tạo nanocomposite trong sản xuất cao su mặt lốp là một hướng đi đúng đắn. Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng nanocomposite giúp tăng cường khả năng chống mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.

V. Kết luận

Nghiên cứu chế tạo cao su mặt lốp từ nanocomposite tại HCMUTE đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng nanocomposite trong ngành công nghiệp cao su. Sản phẩm chế tạo không chỉ đáp ứng được yêu cầu về chất lượng mà còn có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm mới trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các loại nanocomposite mới sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp cao su tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất lốp xe ngày càng phát triển, việc cải tiến vật liệu cao su mặt lốp nhằm nâng cao tính năng cơ lý và độ bền là một yêu cầu cấp thiết. Theo ước tính, thị trường lốp xe trong nước đang chịu áp lực cạnh tranh lớn từ các thương hiệu quốc tế như Bridgestone, Goodyear, Yokohama, trong khi các sản phẩm nội địa như Casumina vẫn chưa đủ sức cạnh tranh về mặt chất lượng. Một trong những thách thức lớn là hiện tượng mòn lốp nhanh, đặc biệt trong điều kiện giao thông đường bộ phức tạp tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh.

Luận văn tập trung nghiên cứu chế tạo cao su mặt lốp dựa trên nền tảng nanocomposite, với mục tiêu chính là cải thiện tính năng cơ lý như độ bền kéo, khả năng chống mài mòn, và giảm hiện tượng biến dạng khi sử dụng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc sử dụng cao su thiên nhiên (NR), cao su tổng hợp butadien (BR) kết hợp với các loại khoáng sét biến tính như montmorillonite N15 và N757, cùng các phụ gia như muối amoni hữu cơ Aliquat 336 và chất kết dính Si69. Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn từ năm 2004 đến 2005 tại các trung tâm nghiên cứu và sản xuất cao su trong nước.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu suất sử dụng lốp xe, giảm hao mòn và tiêu hao nhiên liệu, đồng thời góp phần phát triển công nghệ sản xuất vật liệu composite tiên tiến trong ngành công nghiệp cao su Việt Nam. Các chỉ số kỹ thuật như thời gian lưu hóa, độ cứng Shore A, độ bền kéo và độ mài mòn được sử dụng làm thước đo hiệu quả cải tiến.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về vật liệu composite và nanocomposite, tập trung vào các khái niệm chính sau:

• Nanocomposite: Vật liệu được tạo thành từ hai pha cơ bản là ma trận polymer và pha gia cường có kích thước nanomet, trong đó sự phân bố và liên kết giữa các pha ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng cơ lý của vật liệu.
• Montmorillonite: Khoáng sét dạng lớp có khả năng trao đổi ion và biến tính bề mặt, được sử dụng làm pha gia cường trong nanocomposite để cải thiện tính cơ học và khả năng chịu nhiệt.
• Phương pháp lưu hóa cao su: Các công thức lưu hóa khác nhau (conventional-CV, semi-efficient-SEV, efficient-EV) ảnh hưởng đến cấu trúc mạng lưới liên kết lưu hóa, từ đó tác động đến tính chất cơ học của cao su.
• Tương tác pha trong nanocomposite: Sự phân bố, liên kết và tương tác giữa các lớp khoáng sét biến tính và ma trận cao su quyết định hiệu quả gia cường và tính đồng nhất của vật liệu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm nguyên liệu cao su thiên nhiên (NR), cao su tổng hợp butadien (BR), các loại khoáng sét montmorillonite biến tính (N15, N757), muối amoni hữu cơ Aliquat 336 và chất kết dính Si69. Các nguyên liệu được nhập khẩu từ các nhà sản xuất uy tín tại Đức, Nhật Bản, Malaysia và Mỹ.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích cấu trúc nanocomposite bằng tia X (XRD): Xác định khoảng cách giữa các lớp khoáng sét và mức độ phân tán trong ma trận cao su.
• Phân tích cơ lý động (DMA): Đo các mô đun đàn hồi và mất mát, xác định nhiệt độ thủy tinh hóa Tg để đánh giá khả năng tương hợp và tính đàn hồi của vật liệu.
• Thử nghiệm cơ học: Đo độ cứng Shore A, độ bền kéo, độ giãn đứt, độ mài mòn theo tiêu chuẩn TCVN và ASTM.
• Quy trình tổng hợp: Sử dụng máy trộn kín Brabender và máy cán hai trục để tạo hỗn hợp cao su và khoáng sét, sau đó lưu hóa ở nhiệt độ 150°C trong 8 phút.

Cỡ mẫu nghiên cứu khoảng 60 gam mỗi lần trộn, lựa chọn phương pháp trộn kín kết hợp với cán trộn nhằm đảm bảo sự phân tán đồng đều của khoáng sét trong ma trận cao su. Thời gian nghiên cứu thực nghiệm kéo dài khoảng 6 tháng, bao gồm các bước chuẩn bị nguyên liệu, tổng hợp, lưu hóa và thử nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng tương hợp của hỗn hợp NR + BR: Qua phân tích DMA, hỗn hợp cao su thiên nhiên và cao su butadien với tỷ lệ 70% NR và 30% BR cho thấy chỉ số Tg duy nhất ở khoảng -72°C, chứng tỏ sự tương hợp tốt giữa hai loại cao su, tạo nền tảng cho vật liệu nanocomposite đồng nhất.

2. Ảnh hưởng của khoáng sét biến tính N15 và N757: Kết quả XRD cho thấy khi sử dụng N15 với hàm lượng 5% và N757 với hàm lượng 3,3%, các lớp khoáng sét được phân tán tốt trong ma trận cao su, khoảng cách lớp tăng lên đáng kể, biểu hiện qua góc quét 2θ giảm, cho thấy cấu trúc nanocomposite dạng intercalated và exfoliated.

3. Tác động của muối amoni hữu cơ Aliquat 336 và chất kết dính Si69: Việc bổ sung muối Aliquat 336 với hàm lượng từ 1,3% đến 1,7% cùng Si69 (1/10 hàm lượng clay) giúp tăng cường liên kết bề mặt giữa khoáng sét và cao su, cải thiện độ bền kéo trung bình lên đến 15% so với mẫu không sử dụng phụ gia, đồng thời giảm độ mài mòn khoảng 10%.

4. Thời gian lưu hóa và tính ổn định: Thời gian lưu hóa tối ưu được xác định là 8 phút ở 150°C, với thời gian trộn kín 4 phút và trộn hỗn hợp 2 trục 10 phút. Các mẫu nanocomposite cho thấy độ cứng Shore A tăng từ 45 lên 52, độ bền kéo tăng từ 18 MPa lên 21 MPa, và độ giãn đứt đạt trên 400%, vượt trội so với cao su truyền thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cải thiện tính năng cơ lý là do sự phân tán đồng đều của các lớp khoáng sét biến tính trong ma trận cao su, tạo ra mạng lưới liên kết bền vững và tăng cường khả năng chịu lực. So với các nghiên cứu trước đây về composite truyền thống, nanocomposite sử dụng montmorillonite biến tính cho thấy hiệu quả gia cường vượt trội với hàm lượng pha gia cường thấp hơn nhiều (dưới 5% so với 40-50% của composite truyền thống).

Biểu đồ XRD minh họa sự dịch chuyển đỉnh phản xạ về góc nhỏ hơn, chứng tỏ sự tăng khoảng cách lớp khoáng sét, trong khi biểu đồ DMA thể hiện sự giảm mô đun mất mát (G’’) và tăng mô đun tích luỹ (G’), cho thấy vật liệu có tính đàn hồi và độ bền cao hơn. Kết quả này phù hợp với các báo cáo của ngành về vật liệu nanocomposite trong công nghiệp cao su.

Việc sử dụng muối amoni hữu cơ và chất kết dính Si69 không chỉ cải thiện liên kết bề mặt mà còn giúp giảm hiện tượng phân tách pha, tăng tính ổn định nhiệt và cơ học của vật liệu trong quá trình sử dụng thực tế. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ lốp xe và giảm chi phí bảo trì.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ nanocomposite trong sản xuất lốp xe nội địa: Các doanh nghiệp sản xuất lốp nên tích hợp công nghệ sử dụng montmorillonite biến tính với hàm lượng dưới 5% để nâng cao tính năng cơ lý của sản phẩm, dự kiến triển khai trong vòng 12 tháng.

2. Tối ưu hóa quy trình lưu hóa và trộn hỗn hợp: Khuyến nghị sử dụng máy trộn kín Brabender kết hợp máy cán hai trục với thời gian trộn tổng cộng khoảng 14 phút và lưu hóa ở 150°C trong 8 phút để đảm bảo phân tán đồng đều và tính ổn định của vật liệu.

3. Sử dụng phụ gia muối amoni hữu cơ và chất kết dính Si69: Đề xuất bổ sung muối Aliquat 336 với tỷ lệ 1,3-1,7% và Si69 với tỷ lệ 1/10 so với hàm lượng clay nhằm tăng cường liên kết bề mặt, cải thiện độ bền kéo và khả năng chống mài mòn, áp dụng ngay trong các lô sản xuất thử nghiệm.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ sản xuất: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ nanocomposite và quy trình lưu hóa cho kỹ thuật viên và công nhân trong vòng 6 tháng nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều và hiệu quả sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất lốp xe trong nước: Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến công nghệ sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tỷ lệ lỗi và tăng sức cạnh tranh trên thị trường.

2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành kỹ thuật cơ khí và vật liệu: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo về vật liệu nanocomposite và ứng dụng trong công nghiệp cao su.

3. Chuyên gia và kỹ sư phát triển sản phẩm cao su: Áp dụng các phương pháp tổng hợp và phân tích nanocomposite để thiết kế các sản phẩm cao su có tính năng vượt trội, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe.

4. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách công nghiệp: Tham khảo để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ vật liệu mới, thúc đẩy ngành công nghiệp cao su phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Nanocomposite là gì và tại sao lại quan trọng trong sản xuất cao su mặt lốp?
   Nanocomposite là vật liệu composite có pha gia cường ở kích thước nanomet, giúp cải thiện đáng kể tính năng cơ lý như độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn. Trong sản xuất cao su mặt lốp, nanocomposite giúp tăng tuổi thọ lốp và giảm hao mòn, từ đó tiết kiệm chi phí và nhiên liệu.

2. Tại sao sử dụng montmorillonite biến tính trong nghiên cứu này?
   Montmorillonite có cấu trúc lớp đặc biệt với khả năng trao đổi ion và diện tích bề mặt lớn, khi biến tính sẽ tương thích tốt với ma trận cao su, giúp phân tán đồng đều và tạo liên kết bền vững, nâng cao tính cơ học của vật liệu.

3. Phương pháp tổng hợp nanocomposite nào được áp dụng trong luận văn?
   Luận văn sử dụng phương pháp trộn kín (Brabender) kết hợp với cán trộn hai trục và lưu hóa in-situ, giúp phân tán khoáng sét biến tính hiệu quả trong ma trận cao su, tạo ra vật liệu nanocomposite có cấu trúc intercalated và exfoliated.

4. Các chỉ số kỹ thuật nào được sử dụng để đánh giá hiệu quả của nanocomposite?
   Các chỉ số bao gồm thời gian lưu hóa, độ cứng Shore A, độ bền kéo, độ giãn đứt, độ mài mòn theo tiêu chuẩn TCVN và ASTM, cùng các phân tích cấu trúc bằng XRD và DMA để đánh giá tính đồng nhất và cơ tính của vật liệu.

5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
   Doanh nghiệp cần điều chỉnh quy trình trộn và lưu hóa theo khuyến nghị, sử dụng nguyên liệu và phụ gia đúng tỷ lệ, đồng thời đào tạo nhân viên kỹ thuật để đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều và hiệu quả sản xuất cao.

Kết luận

• Luận văn đã thành công trong việc chế tạo cao su mặt lốp dựa trên nền tảng nanocomposite với sự kết hợp giữa cao su thiên nhiên, cao su tổng hợp và khoáng sét montmorillonite biến tính.
• Các phương pháp tổng hợp và phân tích như XRD, DMA, và thử nghiệm cơ học đã chứng minh sự cải thiện rõ rệt về tính năng cơ lý của vật liệu.
• Việc bổ sung muối amoni hữu cơ Aliquat 336 và chất kết dính Si69 giúp tăng cường liên kết bề mặt, nâng cao độ bền kéo và khả năng chống mài mòn.
• Quy trình trộn kín kết hợp cán trộn hai trục và lưu hóa ở 150°C trong 8 phút được xác định là tối ưu cho sản xuất nanocomposite cao su mặt lốp.
• Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ này trong sản xuất lốp xe nội địa nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và sức cạnh tranh trên thị trường trong vòng 12 tháng tới.

Hãy bắt đầu áp dụng công nghệ nanocomposite để nâng tầm sản phẩm cao su mặt lốp, góp phần phát triển ngành công nghiệp cao su Việt Nam bền vững và hiệu quả!

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG SỸ LUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CAO SU MẶT LỐP TRÊN CƠ SỞ NANOCOMPOSITE NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÁY - 605204 S KC 0 0 0 2 5 9 Tp. Hồ Chí Minh, 2005 Luan van BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØN H PHOÁ HOÀ CHÍ MINH LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ DƯƠNG SỸ LUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CAO SU MẶT LỐP TRÊN CƠ SỞ NANOCOMPOSITE Chuyeân ngaønh : COÂN G NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY Maõ soá ngaøn h : 60 52 04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. HOÀNG TRỌNG BÁ Tp. Hoà Chí Minh, 2005 Luan van COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØN H TAÏI TRÖÔØN G ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØN H PHOÁ HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc: TS.

Caùn boä chaám nhaän xeùt 1:. Caùn boä chaám nhaän xeùt 2:. Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ- TRÖÔØN G ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT ngaøy ……… thaùng ……… naêm 2005. Luan van LYÙ LÒCH KHOA HỌC Hoï vaø teân : Döông Só Luaân Ngaøy sinh : 10/03/1975 Nôi sinh: Saøi Goøn Ñòa chæ lieân laïc: 560/8 Vöôøn Laøi, P.

Taân Thaønh, Q. Taân Phuù, TP.HCM Quaù trình ñaøo taïo: - 1994 – 1999: hoïc taïi tröôøng Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP. HCM Quaù trình coâng taùc: - 1999- 2005: Coâng taùc taïi Cty CP SX & TM Minh Phuùc. Luan van LÔØI CAÛM ÔN Toâi xin baøy toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán thaày Hoaøng Troïng Baù, ngöôøi ñaõ höôùng daãn vaø giuùp ñôõ toâi thöïc hieän luaän vaên naøy.

Xin chaân thaønh caûm ôn nhöõng yù kieán ñoùng goùp cuûa thaày Ñinh Taán Thaønh - Giaùm Ñoác Coân g Ty TNHH Cao Su Kyõ Thuaät Tieán Boä, ñaõ taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho toâi thöïc hieän caùc moät soá thí nghieäm taïi coâng ty. Xin gôûi lôøi caûm ôn ñeán taäp theå nhaân vieân trung taâm thí nghieäm cao su Bình Lôïi (Bình Trieäu), Coâ Thaùi Thò Thu Haø trung taâm thí nghieäm polymer Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM Caûm ôn anh Nguyeãn Thanh Phi Vaân (NV: kyõ thuaät hoùa) vaø taäp theå nhaân vieân phoøng kyõ thuaät coâng ty coå phaàn SX & TM Minh Phuùc ñaõ taïo ñieàu kieän veà thôøi gian trong quaù trình thöïc hieän luaän vaên naøy. Xin caûm ôn gia ñình, baïn beø baèng höõu luoân chia seû khoù khaên vôùi toâi trong nhöõng ngaøy thaùng hoïc taäp. Döông Só Luaân 1 Luan van MÔÛ ÑAÀU Nanocomposite laø loaïi vaät lieäu môùi ra ñôøi töø thaäp nieân 90 cuûa theá kyû 20.

Vaãn ñöôïc laøm töø nhöõng nguyeân lieäu thoâng thöôøng nhö neàn höõu cô, khoaùng seùt bieán tính vôùi chaát hoaït ñoäng beà maët, vaät lieäu taïo thaønh coù nhöõng tính chaát raát öu vieät ñaõ thu huùt söï quan taâm ñaëc bieät cuûa caùc nhaø nghieân cöùu cô baûn, cuõng nhö nhöõng nghieân cöùu öùng duïng trong coâng ngheä composite hieän nay. ÔÛ nöôùc ta, trong nhöõng naêm gaàn ñaây ngaønh coâng nghieäp cheá taïo loáp xe ñaõ vaø ñang daàn chieám lónh thò tröôøng trong nöôùc bôûi nhöõng tính naêng vöôït troäi so vôùi nhöõng thaäp nieân 70, cuï theå laø thöông hieäu loáp xe CASUMINA cuûa toång coâng ty cao su Mieàn Nam, song vaãn chöa ñuû söùc caïnh tranh vôùi caùc thöông hieäu noåi tie áng khaùc nhö: Bridgestone Corporation, Goodyear Tire & Rubber Co, Akron USA, Yokohama Rubber Company Ltd, Tokyo, Japan…. Tuy nhieân, ôû moãi coâng ty ñeàu coù nhöõng ñôn pha cheá rieâng ñeå saûn xuaát ra nhöõng chuûng loaïi saûn phaåm ñaëc tröng cho töøn g khu vöïc (quoác gia, chaâu luïc), töøng muøa. Ñaëc bieät, nöôùc ta laø moät quoác gia ñang phaùt trieån, heä thoáng giao thoâng ñöôøng boä coøn nhieàu baát caäp vôùi tình traïng caùc xe löu thoâng quaù taûi neân caùc saûn phaåm loáp xe khi söû duïng thöôøng coù hieän töôïng moøn loáp dieãn ra nhanh choùng.

(khoâng xaõy ra ñoái vôùi caùc loáp oâtoâ cuûa Nhaät, Myõ. Do ñoù ñeå giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà treân, trong luaän vaên naøy chuùng toâi tieán haønh nghieân cöùu cheá taïo hoãn hôïp cao su maët loáp baèng phöông phaùp in-situ vôùi khoaùng seùt nhaèm taïo ra moät hoãn hôïp cao su maët loáp ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu veà tính naêng cô lyù theo tieâu chuaån kyõ thuaät cuûa Coâng ty Coâng Nghieäp Cao Su Mieàn Nam. Hieän nay pha cheá cao su maët loáp cuûa Casumina vaãn khoâng toát, loáp thöôøng hay bò beå gai, noå hoâng vaø quan troïng nhaát laø giöõa lôùp vaûi vaø cao su maët loáp khoâng coù lieân keát chaët cheõ. 2 Luan van Keát caáu voû xe 3 Luan van MUÏC LUÏC Trang phuï bìa Trang MÔÛ ÑAÀU 2 MUÏC LUÏC 3 CHÖÔNG I: TOÅN G QUAN 6 I.1 Tính chaát cuûa cao su thieân nhieân 7 I.1 Tính chaát vaät lyù cuûa cao su thieân nhieân 7 I.2 Tính chaát hoaù hoïc cuûa cao su thieân nhieân 7 I.3 Löu hoaù cao su 9 I.2 Sô löôïc veà vaät composite 10 I.3 Ñaëc ñieåm vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng leân tính chaát cuûa composite 11 I.1 Söï khaùc bieät giöõa composite & nanocomposite 12 I.2 Vaät lieäu gia cöôøng 12 I.3 Tính chaát cuûa montmorillonite 16 I.4 Khoaùng seùt bieán tính 17 I.4 Phaân loaïi nanocomposite 21 I.5 Caùc phöông phaùp toång hôïp vaø cô cheá taïo thaønh nanocomposite 22 I.1 Phöông phaùp taùch lôùp – haáp phuï 22 I.2 Phöông phaùp truøng hôïp insitu 24 I.3 Phöông phaùp melt intercalation 25 II.

MUÏC TIEÂU CUÛA LUAÄN VAÊN 26 4 Luan van CHÖÔNG II: PHÖÔNG PHAÙP THÖÏC NGHIEÄM 27 A. PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 28 I. NGUYEÂN LIEÄU VAØ THIEÁT BÒ THÍ NGHIEÄM 28 I.2 Thieát bò thí nghieäm 28 II. PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH NANOCOMPOSITE 30 II.1 Phöông phaùp söû duïng nhieãu xaï tia X (XRD) 30 II.2 Phöông phaùp phaân tích cô lyù ñoäng DMA 33 II.3 Caùc phöông phaùp khaùc 34 B.

THÖÏC NGHIEÄM 37 I. XAÙC ÑÒNH KHAÛ NAÊN G TÖÔNG HÔÏP CUÛA HOÃN HÔÏP CAO SU NR + BR BAÈNG CAÙCH XAÙC ÑÒNH NHIEÄT ÑOÄ THUÛY TINH HOAÙ 37 II. XAÙC ÑÒNH KHAÛ NAÊN G TROÄN KHOAÙNG SEÙT, MUOÁI, NR (70%) VAØ BR (30%) 38 III. QUY TRÌNH THÖÏC HIEÄN 41 IV.

CHOÏN CAÙC YEÁU TOÁ KHAÛO SAÙT 42 V. CHOÏN ÖÙN G DUÏN G 42 VI. ÑÔN PHA CHEÁ 43 VII. CAÙC TIEÂU CHUAÅN XAÙC ÑÒNH CÔ LYÙ THEO TCVN 1592-87 43 CHÖÔNG III: KEÁT QUAÛ VAØ BAØN LUAÄN 46 I.

KHAÛO SAÙT VAØ BAØN LUAÄN TREÂN GIAÕN ÑOÀ LÖU HOAÙ 47 I.1 Khaûo saùt caùc maãu A, B, C, D, E 47 I.2 Khaûo saùt caùc maãu D, E, F, G 47 II. KEÁT QUAÛ VAØ BAØN LUAÄN TREÂN PHOÅ ÑOÀ X –RAY 49 5 Luan van III. KEÁT QUAÛ VAØ BAØN LUAÄN TREÂN CAÙC TÍNH NAÊN G CÔ LYÙ 61 III. Caùc ñôn pha cheá 61 III.

Bieåu ñoà coät bieåu dieãn caùc giaù trò trung bình 66 III. Baûng giaù trò trung bình bieåu dieãn % Ñònh daõn vaø Löïc ñöùt 72 III.4 Khaûo saùt ñoä maøi moøn, ñoä cöùng caùc maãu A, E & G 74 III.5 Khaûo saùt ñoä baùm ñöôøng vaø bon ñöôøng caùc maãu A, E & G 75 IV. TOÁI ÖU HOAÙ TRONG VAÁN ÑEÀ SÖÛ DUÏN G MUOÁI ALIQUAT 76 CHÖÔNG IV: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ 79 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 82 PHUÏ LUÏC 84 6 Luan van CHÖÔNG I: TOÅN G QUAN 7 Luan van I. Tính chaát cuûa cao su thieân nhieân I.

Tính chaát vaät lyù cuûa cao su thieân nhieân [6]. Vaøi tính chaát vaät lyù cuûa cao su thieân nhieân: - Tyû troïng: 0,92 - Chieát suaát 1,52 - Heä soá tröông nôû theå tích 0,00062 / 0C - Khaû naêng toaû nhieät khi ñoát 10,7 ca l / gam - Ñoä daãn nhieät 0,00032 cal/ giaây / cm3 / 0 C - Haèng soá ñieän moâi 2,37 - Heä soá coâng suaát 0,15 + 0,20 (1000 chu kyø) - Trôû khaùng theå tích 1015  / cm3 I.2 Tính chaát hoaù hoïc cao su thieân nhieân Cao su thieân nhieân laø ñaïi phaân töû goàm nhieàu ñôn vò isoprene (C 5H8)n, Mn= 50.000, coù hai loaïi ñoàng phaân: cis vaø trans. Ñoàng phaân cis thöôøng cho cao su coù tính chaát cô lyù toát hôn nhieàu so vôùi ñoàng phaân trans.1: Hai loaïi ñoàng phaân cuûa polyisopren ÔÛ Vieät Nam thöôøng troàng loaïi cao su gioáng Hevea Brasiliensis coù lôùn hôn 99% ñoàng phaân cis trong daây phaân töû cao su. Chính söï ñeàu ñaën naøy (khaùc vôùi polyisopren toång hôïp) laøm cho cao su keát tinh khi bò keùo caêng, löïc keùo ñöùt cuûa cao su soáng raát cao.

8 Luan van Moãi ñôn vò C5H8 cuûa daây phaân töû coù moät noái ñoâi (chöa baõo hoaø) neân coù theå löu hoaù deã daøng vôùi löu huyønh; vaø chính ñieàu naøy laøm cho cao su thieân nhieân deã bò oxy, ozon taùc kích daãn ñeán tình traïng laõo hoùa (ñöùt maïch), do ñoù tính chòu nhie ät cuûa cao su keùm. Cao su thieân nhieân deã bò phaân huûy ôû 192 0C. Ngoaøi ra daây phaân töû cao su thieân nhieân khoâng coù cöïc neân deã bò hoaø tan trong daàu khoaùng nhöng laïi khoâng tan trong aceton. Ngoaøi phaûn öùng coäng vaøo caùc noái ñoâi bình thöôøng coøn coù theå xaûy ra caùc phaûn öùng khaùc nhö phaûn öùng theá, huûy, ñoàng phaân hoùa, voøng hoùa (nhôø hydro H  ôû nhoùm CH3) polymer hoaù.

Tuy nhieân khoù phaân bieät chính xaùc loaïi phaûn öùng naøo xaûy ra vì coù theå nhieàu phaûn öùng xaûy ra cuøng moät luùc. Nhìn chung cao su thieân nhieân laø loaïi Polymer coù caùc tính chaát sau:  Cao su thoâ coù ñoä beàn vaø tính baét dính cao  Cô tính toát (khaùng ñöùt, khaùng xeù, .)  Nhieät noäi sinh thaáp  Meàm deûo ôû nhieät ñoä thaáp  Keát dính toát vôùi caùc loaïi sôïi  Chòu nöôùc, acid, baz loaõng  Khaùng laõo hoaù keùm (ozon, oxy, UV, nhieät ñoä)  Ñoä tröông nôû cao Cao su thieân nhieân ngaøy caøng ñöôïc duøng nhieàu cho caùc saûn phaåm tieâu duøng vaø coâng nghieäp nhö : thaûm loùt, ñeäm giaûm chaán, neäm hôi, keo daùn, ñöôøng oáng daãn khí, hôi,. cuõng nhö caùc trang thieát bò y döôïc; cho ñeán nhöõng saûn phaåm yeâu caàu tính naêng cao nhö saêm , loáp xe oâtoââ, xe gaén maùy, xe ñaïp, xe noâng nghieäp, baêng taûi,. 9 Luan van 5% 2% 2% 10% Voû ruoä t xe Saû n phaå m cô khí Saû n phaå m latex Ngaø nh giaà y 14% Keo daù n 67% Saû n phaå m khaù c Hình I.2: Ñoà thò phaân boá löôïng cao su thieân nhieân söû duïng trong caùc lónh vöïc I.3 Löu hoùa Baûn chaát cuûa phaûn öùng löu hoùa laø taïo caùc lieân keát ngang, ngaên söï tröôït giöõa caùc maïch cao su.

Löu huyønh taùc duïng vôùi H 2 taïi vò trí  cuûa caû hai maïch cao su vaø taïo thaønh caàu noái lieân keát. Caàu noái naøy coù theå bao goàm hai hay nhieàu nguyeân töû löu huyønh. Coù nhieàu loaïi coâng thöùc löu hoùa khaùc nhau vaø nhieàu phuï gia ñi keøm. Trong ñoù coù ba coâng thöùc chính: löu hoùa thoâng thöôøng (conventional-CV), löu hoùa baùn hieäu quaû (Semi-effcient vulcanization-SEV), vaø löu hoùa hieäu quaû (effcient vulcanization- EV).