Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên và nitril butadien

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit
• 1.2. Phân loại và đặc điểm của vật liệu cao su nanocompozit
• 1.3. Ưu điểm của vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit
• 1.4. Phương pháp chế tạo
• 1.4.1. Phương pháp trộn hợp
• 1.4.2. Phương pháp sol – gel
• 1.4.3. Trùng hợp in-situ
• 1.5. Các phụ gia nano
• 1.5.1. Ống nano carbon
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Thiết bị và hoá chất sử dụng trong nghiên cứu
• 2.3. Hoá chất, vật liệu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Biến tính phụ gia nano
• 2.4.2. Phối trộn nanosilica với Si69
• 2.4.3. Biến tính CNT bằng polyvinylchloride (PVC)
• 2.4.4. Chế tạo mẫu cao su nanocompozit
• 2.4.5. Phương pháp xác định một số tính chất cơ học của vật liệu
• 2.4.5.1. Phương pháp xác định độ bền kéo đứt
• 2.4.5.2. Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt
• 2.4.5.3. Phương pháp xác định độ dãn dài dư
• 2.4.5.4. Phương pháp xác định độ cứng của vật liệu
• 2.4.5.5. Phương pháp xác định độ mài mòn
• 2.4.6. Nghiên cứu khả năng bền dầu mỡ, dung môi của vật liệu
• 2.4.7. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ
• 2.4.8. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/NBR và nanosilica
• 3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu
• 3.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Si69 tới tính chất cơ học của vật liệu
• 3.1.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu
• 3.1.4. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
• 3.1.5. Nghiên cứu khả năng bền dầu mỡ của vật liệu
• 3.2. Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/NBR và ống nano carbon
• 3.2.1. Biến tính CNT bằng polyvinylchloride
• 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng CNT biến tính và chưa biến tính đến tính năng cơ học của vật liệu
• 3.2.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu
• 3.2.4. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

I. Tổng quan về nghiên cứu chế tạo cao su nanocompozit

Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cao su nanocompozit từ blend cao su thiên nhiên và nitril butadien đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành vật liệu. Vật liệu này không chỉ kết hợp những ưu điểm của hai loại cao su mà còn cải thiện đáng kể tính chất cơ học và khả năng bền dầu mỡ. Việc nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển các sản phẩm cao su có tính năng vượt trội, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong công nghiệp.

1.1. Đặc điểm của cao su nanocompozit

Cao su nanocompozit là loại vật liệu có pha nền là cao su và pha gia cường là các hạt nano. Những hạt này có kích thước từ 1-100 nm, giúp tăng cường tính chất cơ học và khả năng bền nhiệt của vật liệu. Sự kết hợp này tạo ra một sản phẩm có độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng blend cao su thiên nhiên và nitril butadien

Việc kết hợp cao su thiên nhiên và nitril butadien mang lại nhiều lợi ích. Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi tốt, trong khi nitril butadien nổi bật với khả năng bền dầu mỡ. Sự kết hợp này tạo ra một vật liệu có tính chất cơ học tốt hơn, đồng thời mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

II. Thách thức trong nghiên cứu cao su nanocompozit

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc chế tạo cao su nanocompozit cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự phân tán của các hạt nano trong pha nền. Nếu không được phân tán đồng đều, tính chất của vật liệu sẽ không đạt yêu cầu. Ngoài ra, việc lựa chọn các phụ gia nano phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế tạo.

2.1. Vấn đề phân tán hạt nano

Sự phân tán không đồng đều của các hạt nano có thể dẫn đến việc giảm hiệu quả gia cường. Các hạt nano cần được phân tán tốt trong pha nền để tối ưu hóa tính chất cơ học của vật liệu. Việc sử dụng các tác nhân biến tính bề mặt có thể giúp cải thiện tình trạng này.

2.2. Lựa chọn phụ gia nano phù hợp

Việc lựa chọn phụ gia nano như nanosilica hay ống nano carbon là rất quan trọng. Mỗi loại phụ gia có những đặc tính riêng, ảnh hưởng đến tính chất cuối cùng của cao su nanocompozit. Nghiên cứu cần xác định được loại phụ gia nào mang lại hiệu quả tốt nhất cho từng ứng dụng cụ thể.

III. Phương pháp chế tạo cao su nanocompozit hiệu quả

Có nhiều phương pháp để chế tạo cao su nanocompozit, trong đó phương pháp trộn hợp và sol-gel là hai phương pháp phổ biến nhất. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

3.1. Phương pháp trộn hợp

Phương pháp trộn hợp là cách đơn giản nhất để chế tạo cao su nanocompozit. Các hạt nano được trộn vào pha nền ở trạng thái nóng chảy hoặc trong dung dịch. Tuy nhiên, việc phân tán đồng đều các hạt nano là một thách thức lớn trong phương pháp này.

3.2. Phương pháp sol gel

Phương pháp sol-gel cho phép tạo ra các vật liệu có cấu trúc nano với độ đồng nhất cao. Quá trình này bao gồm thủy phân và trùng ngưng các phân tử alcoxide kim loại, giúp tạo ra mạng lưới liên kết giữa các thành phần hữu cơ và vô cơ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cao su nanocompozit

Cao su nanocompozit có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như ô tô, điện tử, và xây dựng. Với tính chất cơ học vượt trội và khả năng bền dầu mỡ, vật liệu này đang được sử dụng để sản xuất các linh kiện và sản phẩm có yêu cầu khắt khe về chất lượng.

4.1. Ứng dụng trong ngành ô tô

Trong ngành ô tô, cao su nanocompozit được sử dụng để sản xuất lốp xe, gioăng và các linh kiện khác. Tính năng bền dầu mỡ và khả năng chịu nhiệt của vật liệu giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất của các sản phẩm này.

4.2. Ứng dụng trong ngành điện tử

Cao su nanocompozit cũng được ứng dụng trong ngành điện tử để sản xuất các linh kiện cách điện và bảo vệ. Tính linh hoạt và khả năng chống mài mòn của vật liệu giúp nâng cao độ bền cho các sản phẩm điện tử.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của cao su nanocompozit

Nghiên cứu chế tạo và tính chất của cao su nanocompozit từ blend cao su thiên nhiên và nitril butadien mở ra nhiều triển vọng cho ngành vật liệu. Với những ưu điểm vượt trội, cao su nanocompozit hứa hẹn sẽ trở thành một trong những vật liệu chủ chốt trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu cao su nanocompozit

Nghiên cứu về cao su nanocompozit sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới được khám phá. Các công nghệ chế tạo tiên tiến sẽ giúp cải thiện chất lượng và hiệu suất của vật liệu, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Định hướng phát triển bền vững

Định hướng phát triển bền vững trong nghiên cứu cao su nanocompozit sẽ tập trung vào việc sử dụng các nguyên liệu tái chế và giảm thiểu tác động đến môi trường. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra những sản phẩm có giá trị cao.