Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu tổ hợp từ bột cao su phế liệu và polypropylen

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái quát chung và hiện trạng công nghệ tái sử dụng CSPT

1.2. Yêu cầu thực tế về tái sử dụng cao su cũ và cao su phế thải

1.3. Những biện pháp tái sử dụng cao su cũ và cao su phế thải. Quá trình tổ hợp cao su với nhựa nhiệt dẻo. Cơ sở lý thuyết - Nhiệt động học quá trình trộn lẫn. Tổ hợp cao su với nhựa nhiệt dẻo - quá trình khâu lưới

1.4. Sử dụng cao su dien làm thành phần cao su và polypropylen

1.5. Sử dụng bột cao su làm thành phần cao su phân tán trong nhựa nhiệt dẻo

1.6. Sự tương hợp giữa nhựa nhiệt dẻo và cao su. Sự hoạt hóa của các thành phần polyme. Sự gắn kết của các thành phần hoạt hóa. Peroxit và các phụ gia kèm theo. Sự tương hợp giữa pha polyolefin liên tục và bột cao su phân tán

1.7. Quá trình tổ hợp kèm theo phản ứng hoá học của bột cao su và polypropylen. Thành phần chính để chế tạo vật liệu elastomeric alloy

1.8. Hệ cho và nhận gốc tự do. Chất cho gốc tự do

1.9. Chất nhận gốc tự do. Các phụ gia đi kèm

2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Chế tạo vật liệu elastomeric alloy bằng phương pháp trộn nóng chảy

2.2. Sự ổn định động. Thiết bị trộn Brabender - Plastograph. Những nghiên cứu về độ nhớt. Gia công vật liệu elastomeric alloy. Các phương pháp thử nghiệm vật liệu. Thử nghiệm bằng phương pháp cơ học. Các thử nghiệm cơ học động

2.3. Phân tích nhiệt vi sai quét DSC

2.4. Phân tích nhiệt cơ động học. Khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét. Sự gắn kết pha giữa bột cao su và polypropylen. Sự hoạt hoá pha phân tán và pha liên tục. Các điều kiện chế tạo và gia công

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Chế tạo vật liệu elastomeric alloys. Bằng chứng về sự gắn kết pha giữa bột cao su và polypropylen

3.2. Phân tích DMTA. Kết quả khảo sát bằng các phương pháp cơ học. Kết quả khảo sát bằng các phương pháp cơ học động. Kết quả khảo sát độ nhớt. Kết quả khảo sát cấu trúc hình thái học bằng kính hiển vi điện tử

3.3. Ảnh hưởng của thành phần các cấu tử đến tính chất cơ lý của vật liệu

3.4. Ảnh hưởng của nồng độ peroxit. Ảnh hưởng của chất nhận gốc tự do. Ảnh hưởng của hàm lượng và kích thước hạt bột cao su. Ảnh hưởng của điều kiện công nghệ đến tính chất cơ lý của vật liệu

3.5. Ảnh hưởng nhiệt độ gia công. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn ép. Ảnh hưởng của tốc độ quay của vít đùn. Ảnh hưởng của áp lực ép phun. Thử nghiệm khí hậu tự nhiên ở Việt Nam. Sự thay đổi tính chất cơ lý. Kết quả phân tích nhiệt TMA

3.6. Sự thay đổi cấu trúc hình thái học

KẾT LUẬN

Những công trình đã công bố trong thời gian làm luận án

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Điều kiện thí nghiệm

Phụ lục 2: Sự thay đổi cấu trúc bề mặt của polypropylen

Phụ lục 3: Sự thay đổi cấu trúc bề mặt của elastomeric alloy

Phụ lục 4: Qui hoạch hoá thực nghiệm theo chuẩn Fisher

I. Vật liệu tổ hợp từ bột cao su phế liệu và polypropylen

Nghiên cứu tập trung vào vật liệu tổ hợp được chế tạo từ bột cao su phế liệu và polypropylen. Vật liệu composite này kết hợp tính chất đàn hồi của cao su tái chế với độ bền cơ học của polypropylen. Chế tạo vật liệu này đòi hỏi quy trình kỹ thuật phức tạp, bao gồm trộn lẫn, gia công nhiệt và tạo hình. Tính chất vật liệu được khảo sát kỹ lưỡng, bao gồm độ bền kéo, độ đàn hồi và khả năng chịu nhiệt. Vật liệu từ phế liệu này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Quy trình chế tạo vật liệu tổ hợp

Quy trình chế tạo vật liệu bắt đầu với việc nghiền nhỏ cao su phế thải thành bột cao su phế liệu. Sau đó, bột cao su được trộn với polypropylen trong máy trộn Brabender. Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất được kiểm soát chặt chẽ. Kỹ thuật chế tạo bao gồm việc sử dụng các chất phụ gia như peroxit để tăng cường liên kết giữa các pha. Kết quả là vật liệu tổ hợp có cấu trúc đồng nhất và tính chất cơ lý ổn định.

1.2. Tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu

Tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp được đánh giá thông qua các thử nghiệm kéo, nén và va đập. Kết quả cho thấy vật liệu có độ bền kéo đứt cao và khả năng chịu lực tốt. Tính chất nhiệt được khảo sát bằng phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DSC) và phân tích nhiệt cơ động học (DMTA). Vật liệu thể hiện khả năng chịu nhiệt tốt, với nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) và nhiệt độ nóng chảy (Tm) ổn định. Vật liệu bền vững này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

II. Ứng dụng và giá trị thực tiễn của vật liệu tổ hợp

Vật liệu tổ hợp từ bột cao su phế liệu và polypropylen có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các ngành công nghiệp. Vật liệu này được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như tấm lót sàn, vật liệu cách nhiệt và các chi tiết máy. Vật liệu từ phế liệu không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần giảm thiểu lượng rác thải cao su ra môi trường. Nghiên cứu vật liệu này cũng mở ra hướng phát triển mới trong việc tái chế và sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên.

2.1. Ứng dụng trong công nghiệp xây dựng

Trong ngành xây dựng, vật liệu tổ hợp được sử dụng để sản xuất các tấm lót sàn và vật liệu cách nhiệt. Tính chất vật lý của vật liệu, bao gồm độ bền và khả năng chịu nhiệt, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng này. Vật liệu composite này cũng có khả năng chống mài mòn và chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt, giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.

2.2. Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, vật liệu tổ hợp được sử dụng để sản xuất các chi tiết máy và phụ tùng. Tính chất cơ học của vật liệu, bao gồm độ bền kéo và khả năng chịu lực, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ bền cao. Vật liệu từ polypropylen cũng có khả năng chịu nhiệt tốt, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của các chi tiết máy trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.

III. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu đã chứng minh rằng vật liệu tổ hợp từ bột cao su phế liệu và polypropylen có nhiều tiềm năng ứng dụng trong các ngành công nghiệp. Vật liệu composite này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc tái chế cao su phế thải. Nghiên cứu vật liệu này cũng mở ra hướng phát triển mới trong việc tạo ra các vật liệu bền vững và thân thiện với môi trường. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện tính chất hóa học và tính chất vật lý của vật liệu để mở rộng phạm vi ứng dụng.

3.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc tái chế và sử dụng hiệu quả cao su phế thải. Vật liệu tổ hợp được tạo ra không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần giảm thiểu lượng rác thải ra môi trường. Ứng dụng vật liệu tổ hợp trong các ngành công nghiệp cũng giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của sản phẩm, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường.

3.2. Hướng phát triển trong tương lai

Hướng phát triển trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện tính chất hóa học và tính chất vật lý của vật liệu tổ hợp. Nghiên cứu có thể mở rộng sang việc sử dụng các loại cao su tái chế khác hoặc kết hợp với các loại nhựa nhiệt dẻo khác để tạo ra các vật liệu composite mới với tính chất ưu việt hơn. Vật liệu bền vững này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, góp phần thúc đẩy phát triển bền vững.

Luận án tiến sĩ vật lý học: Chế tạo và khảo sát tính chất vật liệu tổ hợp từ bột cao su phế liệu và polypropylen