I. Giới thiệu chung
Nghiên cứu tập trung vào hỗn hợp cao su EPDM/NR50 liên kết ngang bằng nhựa phenolic. EPDM và NR50 là hai loại cao su có tính chất khác biệt, trong đó EPDM có khả năng chịu nhiệt và hóa chất tốt, còn NR50 là cao su thiên nhiên epoxy hóa với khả năng chịu dầu vượt trội. Nhựa phenolic được sử dụng như chất tạo liên kết ngang, giúp cải thiện tính chất vật liệu của hỗn hợp. Nghiên cứu này nhằm khảo sát các tính chất vật liệu như tính chất cơ học, tính chất hóa học, và tính chất bền nhiệt của hỗn hợp.
1.1 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính là khảo sát ảnh hưởng của nhựa phenolic đến các tính chất vật liệu của hỗn hợp EPDM/NR50, bao gồm tính chất nhiệt, đặc tính lưu biến, cơ tính, kháng lão hóa, và hệ số trương trong dung môi. Nghiên cứu cũng nhằm xác định cơ chế phản ứng giữa nhựa phenolic và các thành phần cao su.
1.2 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu bao gồm các bước: phân tích phổ FT-IR để xác định cơ chế phản ứng, khảo sát tính chất nhiệt bằng DSC và TGA, đánh giá đặc tính lưu biến, tính chất cơ lý, và khả năng kháng lão hóa. Các thí nghiệm được thực hiện với các tỷ lệ EPDM/NR50 khác nhau và hàm lượng nhựa phenolic thay đổi.
II. Tổng quan lý thuyết
Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về hỗn hợp polyme, nhiệt động học quá trình trộn hợp, và tạo liên kết ngang trong cao su. Hỗn hợp polyme là sự kết hợp của hai hoặc nhiều polyme để tạo ra vật liệu có tính chất vượt trội. Nhựa phenolic được sử dụng như chất tạo liên kết ngang, giúp cải thiện tính chất cơ học và nhiệt của hỗn hợp.
2.1 Hỗn hợp polyme
Hỗn hợp polyme là sự kết hợp của hai hoặc nhiều polyme, tạo ra vật liệu có tính chất tốt hơn so với từng polyme riêng lẻ. Quá trình trộn hợp phụ thuộc vào nhiệt động học, trong đó biến thiên năng lượng tự do phải âm để các polyme có thể hòa trộn. Nhựa phenolic đóng vai trò quan trọng trong việc tạo liên kết ngang, giúp cải thiện tính chất cơ học và nhiệt của hỗn hợp.
2.2 Tạo liên kết ngang
Liên kết ngang là quá trình hình thành các liên kết hóa học giữa các phân tử polyme, giúp tăng độ bền và tính ổn định của vật liệu. Nhựa phenolic là chất tạo liên kết ngang hiệu quả, đặc biệt trong hỗn hợp EPDM/NR50. Quá trình này được xác định thông qua phân tích phổ FT-IR và các phương pháp nhiệt động học như DSC và TGA.
III. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích vật liệu như FT-IR, DSC, và TGA để đánh giá tính chất vật liệu của hỗn hợp EPDM/NR50. Các thí nghiệm được thực hiện với các tỷ lệ EPDM/NR50 khác nhau và hàm lượng nhựa phenolic thay đổi. Kết quả được so sánh với hỗn hợp liên kết ngang bằng lưu huỳnh để đánh giá hiệu quả của nhựa phenolic.
3.1 Phân tích phổ FT IR
Phổ FT-IR được sử dụng để xác định cơ chế phản ứng giữa nhựa phenolic và các thành phần cao su. Các mẫu EPDM, NR50, và hỗn hợp EPDM/NR50 được phân tích trước và sau khi tạo liên kết ngang. Kết quả cho thấy sự hình thành các liên kết hóa học giữa nhựa phenolic và các phân tử cao su.
3.2 Phân tích nhiệt động học
Phương pháp DSC và TGA được sử dụng để khảo sát tính chất nhiệt của hỗn hợp. DSC giúp xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ chảy, trong khi TGA đánh giá khả năng bền nhiệt của vật liệu. Kết quả cho thấy hỗn hợp EPDM/NR50 liên kết ngang bằng nhựa phenolic có độ bền nhiệt cao hơn so với liên kết ngang bằng lưu huỳnh.
IV. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy nhựa phenolic có hiệu quả cao trong việc tạo liên kết ngang trong hỗn hợp EPDM/NR50. Hỗn hợp có tính chất cơ học tốt nhất ở tỷ lệ 60/40 với hàm lượng nhựa phenolic 8 phr. Tính chất bền nhiệt và khả năng kháng lão hóa của hỗn hợp cũng được cải thiện đáng kể. Nghiên cứu này mở ra hướng ứng dụng mới cho hỗn hợp cao su trong các ngành công nghiệp.
4.1 Tính chất cơ học
Hỗn hợp EPDM/NR50 liên kết ngang bằng nhựa phenolic cho thấy tính chất cơ học tốt nhất ở tỷ lệ 60/40. Độ bền kéo, độ dãn dài, và độ cứng của hỗn hợp đều được cải thiện so với hỗn hợp liên kết ngang bằng lưu huỳnh. Kết quả này khẳng định hiệu quả của nhựa phenolic trong việc tăng cường tính chất vật liệu.
4.2 Tính chất bền nhiệt
Phân tích TGA cho thấy hỗn hợp EPDM/NR50 liên kết ngang bằng nhựa phenolic có độ bền nhiệt cao hơn so với liên kết ngang bằng lưu huỳnh. Nhiệt độ phân hủy của hỗn hợp tăng lên đáng kể, cho thấy khả năng ứng dụng trong các môi trường nhiệt độ cao.
