HỒ thị oanh nghiên cứu chế TẠo và TÍnh chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ SỞ blend của cao su thiên nhiêN



tải về 490.05 Kb.
trang1/10
Chuyển đổi dữ liệu04.08.2016
Kích490.05 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------
HỒ THỊ OANH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT

VẬT LIỆU CAO SU NANOCOMPOZIT TRÊN

CƠ SỞ BLEND CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN

VỚI CAO SU NITRIL BUTADIEN

VÀ MỘT SỐ PHỤ GIA NANO


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

HỒ THỊ OANH
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU

CAO SU NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ BLEND

CỦA CAO SU THIÊN NHIÊN VỚI CAO SU NITRIL BUTADIEN VÀ MỘT SỐ PHỤ GIA NANO

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 60440114
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. ĐỖ QUANG KHÁNG

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực cùng đồng nghiệp và bạn bè.

Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Quang Kháng đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa Học, Phòng Quản lý Tổng hợp, anh chị em phòng Công nghệ Vật liệu và Môi trường – Viện Hóa Học các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện luận văn và hoàn thành mọi thủ tục cần thiết.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả Luận văn


Hồ Thị Oanh

MỤC LỤC


MỤC LỤC iv

v



DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1. Giới thiệu về vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit 3

1.1.1. Phân loại và đặc điểm của vật liệu cao su nanocompozit 4

1.1.2. Ưu điểm của vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit 5

1.1.3. Phương pháp chế tạo 5

1.2. Các phụ gia nano 7

1.2.1. Ống nano carbon 7

1.2.2. Nanosilica 11

1.3. Cao su thiên nhiên và cao su nitril butadien 15

1.3.1. Cao su thiên nhiên 15

1.3.2. Cao su nitril butadien 19

1.4. Một số loại vật liệu polyme nanocompozit điển hình 21

1.4.1. Vật liệu polyme ống carbon nanocompozit 21

1.4.2. Vật liệu polyme silica nanocompozit 24

1.5. Tình hình nghiên cứu vật liệu polyme nanocompozit 27



Chương 2 - MỤC TIÊU, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1. Mục tiêu nghiên cứu 33

2.2. Thiết bị và hoá chất sử dụng trong nghiên cứu 33

2.2.1. Thiết bị 33

2.2.2. Hoá chất, vật liệu 33

2.3. Phương pháp nghiên cứu 34

2.3.1. Biến tính phụ gia nano 34

2.3.1.1. Phối trộn nanosilica với Si69 34

2.3.1.2. Biến tính CNT bằng polyvinylchloride (PVC) 34

2.3.2. Chế tạo mẫu cao su nanocompozit 34

2.4. Phương pháp xác định một số tính chất cơ học của vật liệu 36

2.4.1. Phương pháp xác định độ bền kéo đứt 36

2.4.2. Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt 37

2.4.3 Phương pháp xác định độ dãn dài dư 37

2.4.4. Phương pháp xác định độ cứng của vật liệu 37

2.4.5. Phương pháp xác định độ mài mòn 38

2.5. Nghiên cứu khả năng bền dầu mỡ, dung môi của vật liệu 38

2.6. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ 38

2.7. Nghiên cứu độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng 39

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu 40

3.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Si69 tới tính chất cơ học của vật liệu 42

3.1.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu 45

3.1.4. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu 47

3.1.5. Nghiên cứu khả năng bền dầu mỡ của vật liệu 50

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 51

3.2.1. Biến tính CNT bằng polyvinylchloride 51

3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng CNT biến tính và chưa biến tính đến tính năng cơ học của vật liệu 55

3.2.3. Cấu trúc hình thái của vật liệu 59

3.2.4. Nghiên cứu khả năng bền nhiệt của vật liệu 61

KẾT LUẬN 64

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 72



DANH MỤC CÁC BẢNG




DANH MỤC CÁC HÌNH


Hình 1.1: Nguyên lý chung để chế tạo vật liệu polyme nanocompozit 7

Hình 1.2: Cơ chế cuộn tấm hình thành CNT từ graphen 8



Hình 1.3: Hình mô phỏng của ống nano carbon đơn tường (a) và đa tường (b) 8

Hình 1.4: Các ứnng dụng của ống carbon nano 10

Hình 1.5: Sự biến đổi dạng tinh thể của silic dioxit 11

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của cao su thiên nhiên 18

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý chế tạo CNT polyme nanocompozit theo 22

phương pháp trộn hợp trong dung môi 22



Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý quá trình chế tạo polyme CNT nanocompozit theo phương pháp trùng hợp in-situ 23

Hình 2.2: Mẫu vật liệu đo tính chất kéo của vật liệu 36

Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới độ bền kéo đứt và 40

độ dãn dài khi đứt của vật liệu 40

Hình 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới độ cứng và độ dãn dư 41

của vật liệu 41

Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới độ mài mòn của vật liệu 41

Hình 3.4: Ảnh hưởng của hàm lượng Si69 tới độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu 42

Hình 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng Si69 tới độ cứng và độ dãn dư của vật liệu 43

Hình 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng Si69 tới độ mài mòn của vật liệu 43

Hình 3.7: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với 45

hàm lượng 3% nanosilica 45



Hình 3.8: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với 46

hàm lượng 7% nanosilica 46



Hình 3.9: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với 46

hàm lượng 10% nanosilica 46

Hình 3.10: Ảnh FESEM bề mặt cắt của các mẫu blend CSTN/NBR với 47

hàm lượng 7% nanosilica biến tính 5% Si69 47



Hình 3.11: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su blend CSTN/NBR 48

Hình 3.12: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su CSTN/NBR/7% nanosilica 48

Hình 3.13: Giản đồ TGA mẫu vật liệu cao su CSTN/NBR/7% nanosilica bt 5% Si69 49

Hình 3.14: Độ trương của các mẫu vật liệu trên cơ sở CSTN/NBR trong 50

hỗn hợp dung môi toluen và isooctan 50

Hình 3.15: Sơ đồ phản ứng ghép PVC lên bề mặt CNT 51

Hình 3.16: Sự phân tán của CNT (a) và CNT-g-PVC (b) trong THF 52

Hình 3.17: Giản đồ TGA của CNT 52

Hình 3.18: Giản đồ TGA của CNT-PVC 53

Hình 3.20: Ảnh TEM của CNT-g-PVC 55

Hình 3.21: Ảnh hưởng của hàm lượng chất gia cường tới độ bền kéo đứt 56

của vật liệu 56

Hình 3.22: Ảnh hưởng của hàm lượng chất gia cường tới độ dãn dài khi đứt của vật liệu 57

Hình 3.23: Ảnh hưởng của hàm lượng chất gia cường tới độ cứng của vật liệu 57

Hình 3.24: Ảnh hưởng của hàm lượng chất gia cường tới độ mài mòn của vật liệu 58

Hình 3.25: Ảnh FESEM của mẫu CSTN/NBR/3%CNT 59

Hình 3.26: Ảnh FESEM của mẫu CSTN/NBR/4%CNT 60

Hình 3.27: Ảnh FESEM của mẫu CSTN/NBR/6%CNT 60

Hình 3.28: Ảnh FESEM của mẫu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 61

Hình 3.30: Giản đồ TGA của mẫu vật liệu CSTN/NBR/4%CNT 62

Hình 3.31: Giản đồ TGA của mẫu vật liệu CSTN/NBR/3%CNT-g-PVC 62

1. La Văn Bình (2002), Khoa học và công nghệ vật liệu, NXB Đại học Bách khoa, Hà Nội. 66

2.Bùi Chương, Đặng Việt Hưng, Phạm Thương Giang (2007), “Sử dụng silica biến tính (3 – trietoxysilylpropyl) tetrasunfit (TESPT) làm chất độn gia cường cho hỗn hợp cao su tự nhiên – Butadien”, Tạp chí hóa học, T.45, N4, tr.67-71. 66

4.Nguyễn Đình Hoàng (2011), Nghiên cứu cấu trúc của ống nano carbon dưới tác động của các loại bức xạ năng lượng cao định hướng ứng dụng trong môi trường vũ trụ, Luận văn Thạc sĩ trường ĐH Công nghệ - ĐHQGHN. 66

5.Đặng Việt Hưng (2010), Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên và chất độn nano, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội 66

6.Đỗ Quang Kháng (2012), Cao su-Cao su blend và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ Hà Nội. 66

7.Đỗ Quang Kháng (2013), Vật liệu polyme - vật liệu polyme tính năng cao, NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội. 66

10. Nguyễn Đức Nghĩa (2009), Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc nano, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ Hà Nội, tr. 111- 138. 67

11. Nguyễn Thị Thái (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất độn gia cường carbon (carbon nanotube, carbon black) lên tính chất và cấu trúc các vật liệu polyme hỗn hợp trên cơ sở CSTN, SBR, BR, EPDM và polypropylen, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội. 67

12.Nguyễn Thị Thái, Nguyễn Quang(2010), “Nghiên cứu khảo sát tính chất của vật liệu polyme tổ hợp trên cơ sở cao su thiên nhiên và polypropylen, cao su styren butadien gia cường carbon nanotube dưới tác dụng của điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam”, Tạp chí Hóa học, 48 (4A), tr. 429-433. 67

13.Nguyễn Thị Thái, Nguyễn Quang, Trần Văn Sung (2009), “Nghiên cứu hiệu ứng gia cường của carbon nano tube đối với vật liệu polyme tổ hợp trên cơ sở cao su thiên nhiên/styren butadien và cao su thiên nhiên/polypropylene”, Tạp chí Hóa học, 47 (1), tr. 54-60. 67

14.Lê Văn Thụ (2011), Chế tạo, nghiên cứu tính chất và khả năng chống đạn của vật liệu tổ hợp sợi carbon, ống carbon nano với sợi tổng hợp, Luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội. 67

15. Nguyễn Hữu Trí (2003), Khoa học và kỹ thuật công nghệ cao su thiên nhiên, Nhà xuất bản trẻ, Hà Nội. 67

16.Ngô Phú Trù (2003), Kỹ thuật chế biến và gia công cao su, NXB Đại Học Bách Khoa, Hà Nội. 67

17.Nguyễn Phi Trung, Hoàng Thị Ngọc Lân (2005), “Nghiên cứu tính chất của blen trên cơ sở polyvinylclorua, cao su butadien acrylonitryl và cao su tự nhiên”, Tạp chí Hóa học, 3(1), tr. 42 - 45. 68

Tiếng Anh 68

18.A. Das,, K.W. Sto ¨ckelhuber, R. Jurk, M. Saphiannikova, J. Fritzsche, H. Lorenz,M. Klu¨ppel, G. Heinrich (2008), “Modified and unmodified multiwalled carbon nanotubes in high performance solution-styrene-butadiene and butadiene rubber blends”, Polymer, 49, pp. 5276-5283 68

19.Andrew Ciesielski (1999), An Introduction to Rubber Technology, Rapra Technology Limited, United Kingdom. 68

20.Asish Pal, Bhupender S. Chhikara, A. Govindaraj, Santanu Bhattacharyaa and C.N.R. Rao (2008), “Synthesis and Properties of Novel Nanocomposites made of Single-Walled Carbon Nanotubes and Low Molecular Mass Organogels and their Thermo-responsive Behavior Triggered by Near IR Radiation”, The Royal Society of Chemistry, 18, pp. 2593-2600. 68

21.ASTM D1566-98 (1998): Standard Terminology Relating to Rubber. 68

23.Hai Hong Le, Meenali Parsekar, Sybill Ilisch, Sven Henning, Amit Das, Klaus-Werner Stockelhuber, Mario Beiner, Chi Anh Ho, Rameshwar Adhikari, Sven Wiener, Gert Heinrich, Hans-Joachim Radusch (2014), “Effect of Non-Rubber Components of NR on the Carbon Nanotube (CNT) Localization in SBR/NR Blends”, Macromol. Mater. Eng, 299, pp. 569-582. 68

24.H. Tahermansouri, D. Chobfrosh khoei, M. Meskinfam(2010), “Functionalization of Carboxylated Multi-wall Nanotubes with 1,2-phenylenediamine”, Int.J.Nano.Dim , 1(2), pp. 153-158. 68

25.Hamid Reza Lotfi Zadeh Zhad, Forouzan Aboufazeli, Vahid Amani, Ezzatollah Najafi, and Omid Sadeghi (2013), “Modification of Multiwalled Carbon Nanotubes by Dipyridile Amine for Potentiometric Determination of Lead(II) Ions in Environmental Samples”, Journal of Chemistry, 2, pp. 109- 119. 69

26.Islam MF, Rojas E, Bergey DM, Johnson AT, Yodh AG (2003), “High weight fraction surfactant solubilization of single-wall carbon nanotubes in water”. Nano Lett., 3 (2), pp. 269-273. 69

27.IzabelaFirkowska, Andr e Boden, Anna-Maria Vogt and Stephanie Reich (2011), “Effect of carbon nanotube surface modification on thermal properties of copper–CNT composites”, J. Mater. Chem., 21, pp.17541-17546. 69

28.James Hone (2001), “Phonons and Thermal Properties of Carbon Nanotubes”, Topics in Applied Physics, 80, pp. 273-286. 69

29.Jia Gao (2011), Physics of one-dimensional hybrids based on carbon nanotubes, PhD thesis University of Groningen, pp. 1-19. 69

30.Jarmila Vilčáková , Robert Moučka, Petr Svoboda, Markéta Ilčíková, Natalia Kazantseva, Martina Hřibová , Matej Mičušík and Mária Omastová (2012), “Effect of Surfactants and Manufacturing Methods on the Electrical and Thermal Conductivity of Carbon Nanotube/Silicone Composites”, Molecules, 17, pp. 13157-13174. 69

31.Linda Vaisman, H. Daniel Wagner, Gad Marom (2006), “The role of surfactants in dispersion of carbon nanotubes”, Advances in Colloid and Interface Science, pp. 128-130. 69

32.Manfred, Abele, Klau – Dieter Albrecht (2007), Manual of rubber industry (Chapter 3), Bayer co, Gemany. 69

33.Mark J. E., Erman B., Eirich F.R. (2005), The Science and technology of rubber, Elsevier academic Press, Third Edition. 69

34.Olga Shenderova, Donald Brenner, and Rodney S. Ruof (2003), “Would Diamond Nanorods Be Stronger than Fullerene Nanotubes?”, Nano letters, 3 (6), pp. 805-809. 70

35.P. Jawahar, M. Balasubramanian (2009), “Preparation and Properties of Polyester-Based Nanocompozites Gel Coat System”, Journal of Nanomaterials, 5, pp. 1-7. 70

36.Padalia, Diwakar (2012): Polymer Nanocomposites-Fabrication and Properties, Saarbrücken, Germany. 70

37.Paul L. McEuen, Michael Fuhrer, and Hongkun Park (2002), “Single-Walled Carbon Nanotube Electronics”, Nanotechnology, 1 (1), pp. 78-85. 70

38.Pattana Kueseng, Pongdhorn Sae-oui, Chakrit Sirisinha, Karl I. Jacob, Nittaya Rattanasom (2013), “Anisotropic studies of multi-wall carbon nanotube (MWCNT)-filled natural rubber (NR) and nitrile rubber (NBR) blends”, Polymer Testing, 32, pp. 1229-1236. 70

39.Sabu Thomas, Ranimol Stephen (2010), Rubber Nanocomposites - Preparation, Properties and Applications, John Wiley & Sons (ASia) Pte Ltd. 70

40. SangeetaHanduja, P Srivastava, and VD Vanka (2009), “Structural Modification in Carbon Nanotubes by Boron Incorporation”, Nanoscale Res Lett., 4 (8), pp. 789–793. 70

41.Saowaroj Chuayjuljit, Anyaporn Boonmahitthisud (2010), “Natural rubber nanocomposites using polystyrene-encapsulated nanosilica prepared by differential microemulsion polymerization”, Applied Surface Science, 256 (23), pp. 7211-7216. 70

42.Sperling L.H. (2005), Introduction to physical polymer science, Wiley, New York. 70

43. Shaji P. Thomas, Saliney Thomas, C. V. Marykutty, and E. J. Mathew (2013), “Evaluation of Effect of Various Nanofillers on Technological Properties of NBR/NR Blend Vulcanized Using BIAT-CBS System”, Journal of Polymers, Article ID 798232. 70

44.Shanmugharaj A.M., Bae J.H., Lee K.Y., Noh W.H., Lee S.H., and Ryu S.H. (2007), “Physical and chemical characteristics of multi-walled carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of natural rubber composites” Composites Sci.Tech., 67, pp. 1813–1822. 71

45.Shaoping Xiao and WenyiHou, Fullerenes (2006), “Nanotubes, and Carbon” , Nanostructures,14, pp. 9–16. 71

46.T. Jesionowski, J.Zurawska, A.Krysztafkiewicz (2008), “Surface properties and dispersion behaviour of precipitated silicas”, Journal of materials science, Vol. 37, pp. 1621 – 1633. 71

47.X. L. Wu, P. Liu (2010), “Poly(vinyl chloride)-grafted multi-walled carbon nanotubes via Friedel-Crafts alkylation”, Express Polymer Letters, 4 (11), pp. 723-728. 71

48.Xiaoxing Lu, Zhong Hu (2012), “Mechanical property evaluation of single-walled carbon nanotubes by finite element modeling”, Composites, 43 (4), pp. 1902–1913. 71

49.Ying Chen, ZhengPeng, Ling Xue Kong, Mao Fang Huang, Pu Wang Li (2008), “Natural rubber nanocomposite reinforced with nano silica”, Polymer Engineering & Science, 48(9), pp. 1674–1677. 71

50.Yu. E. Pivinskii (2007), “Nanodisperse silica and some aspects of nanotechnologies in the field of silicate materials science”, Refractories and Industrial Ceramics, 48 (6), pp 408-417. 71

51.ZhengPeng, Ling Xue Kong. Si-Dong Li. Yin Chen, Mao Fang Huang (2007), “Self-assembled natural rubber/silica Nanocomposites: Its preparation and characterization”, Composites Science and Technology, 67, pp. 3130-3139. 71



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương