Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Hoá Học

Nghiên cứu phối hợp phụ gia nano để nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho vật liệu cao su thiên nhiên và một số blend của nó - 1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ

CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

----------


TRẦN HỮU QUANG NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP PHỤ GIA NANO ĐỂ NÂNG CAO TÍNH NĂNG CƠ LÝ 1


TRẦN HỮU QUANG


Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 164 trang tài liệu này.

NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP PHỤ GIA NANO ĐỂ NÂNG CAO TÍNH NĂNG CƠ LÝ, KỸ THUẬT CHO VẬT LIỆU

CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ MỘT SỐ BLEND CỦA NÓ


LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC


Hà Nội, 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ

CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

----------


TRẦN HỮU QUANG


NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP PHỤ GIA NANO ĐỂ NÂNG CAO TÍNH NĂNG CƠ LÝ, KỸ THUẬT CHO VẬT LIỆU

CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ MỘT SỐ BLEND CỦA NÓ


LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC


Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 9.44.01.14


Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Đỗ Quang Kháng

2. TS. Đỗ Trung Sỹ


Hà Nội, 2022


LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và hai thầy hướng dẫn cùng các cộng sự. Các kết quả nghiên cứu không trùng lặp và chưa từng công bố trong tài liệu khác.


Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Tác giả luận án


Trần Hữu Quang


LỜI CẢM ƠN


Với tấm lòng chân thành và biết ơn sâu sắc, tôi xin được cảm ơn GS. TS. Đỗ Quang Kháng, TS. Đỗ Trung Sỹ là những người hướng dẫn tận tâm và nhiệt huyết đã định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu làm luận án tại Viện Hóa học và Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo tại Khoa Hóa học - Học viện Khoa học và Công nghệ đã truyền đạt cho tôi kiến thức nền tảng trong suốt thời gian học tập.

Tôi cũng xin được cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Phòng Hóa Môi trường và Phòng Công nghệ Vật liệu và Môi trường là những người đã cùng tôi chia sẻ công việc cũng như động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và học tập.

Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới toàn thể những người thân trong gia đình, nhất là bố mẹ và các anh chị tôi, và bạn bè đã động viên để tôi có thể hoàn thiện được luận án này.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của NCS. Phạm Như Hoàn - Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự đã giúp đỡ nhiệt tình cho tôi trong công việc để tôi có thể hoàn thành được luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn anh Ngô Quang Hiệp, giám đốc Công ty TNHH cao su kỹ thuật Hoàn Cầu (Hải Dương) đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thiện những sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiên cứu.

Nội dung của Luận án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ phía hội đồng và các thầy cô để luận án của NCS được hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Tác giả luận án


Trần Hữu Quang


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC HÌNH xi

DANH MỤC BẢNG xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4

1.1. Giới thiệu chung về vật liệu cao su, cao su blend, cao su nanocompozit 4

1.1.1. Cao su thiên nhiên 4

1.1.2. Cao su tổng hợp 6

1.1.2.1. Cao su butadien 6

1.1.2.2. Cao su styren butadien 7

1.1.2.3. Cao su etylen propylen dien monome 7

1.1.3. Cao su blend 8

1.1.4. Vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit 9

1.2. Phụ gia nano trong chế tạo vật liệu cao su nanocompozit 11

1.2.1. Than đen 11

1.2.2. Nanoclay 12

1.2.3. Các dạng ống nano 15

1.2.4. Các hạt nano dạng cầu 20

1.2.5. Oligome Silsesquioxane đa diện 23

1.2.6. Các phụ gia nano sinh học 24

1.3. Tình hình nghiên cứu phát triển vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit trên thế giới và ở Việt Nam 25

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 25

1.3.1.1. Tình hình chung 25

1.3.1.2. Vật liệu cao su nanocompozit 27

1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 30

1.4. Ứng dụng của vật liệu cao su nanocompozit 32

1.4.1. Giới thiệu chung 32

1.4.2. Ứng dụng trong sản xuất lốp xe 33

1.4.3. Ứng dụng trong làm màng 34

1.4.4. Ứng dụng trong lĩnh vực thể thao 34

1.4.5. Ứng dụng trong lĩnh vực hàng không 35

1.4.6. Ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và y học 35

1.4.7. Một số ứng dụng của vật liệu cao su xốp và triển vọng của vật liệu xốp từ cao su nanocompozit 37

1.5. Nhận xét chung 38

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1. Vật liệu nghiên cứu 40

2.1.1. Vật liệu cao su 40

2.1.3. Các phụ gia và hóa chất cần thiết khác 41

2.2. Phương pháp nghiên cứu 42

2.2.1. Biến tính phụ gia nano 42

2.2.1.1. Biến tính bề mặt ống nano carbon 42

2.2.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan 43

2.2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu cao su nanocompozit 44

2.2.2.1. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano 44

2.2.2.2. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien với phụ gia nano 45

2.2.2.3. Chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend cao su thiên nhiên/ cao su etylen propylen dien monome với phụ gia nano 46

2.2.2.4. Chế tạo vật liệu cao su xốp trên cơ sở cao su thiên nhiên với phụ gia nano 48

2.2.3. Một số phương pháp nghiên cứu khác 49

2.2.3.1. Phương pháp xác định tính chất cơ học của vật liệu 49

2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất nhiệt của vật liệu 50

2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc của vật liệu nano 50

2.2.3.4. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu 50

2.2.3.5. Phương pháp nghiên cứu độ bền môi trường, độ bền kiềm 50

2.2.3.6. Xác định nhiệt độ bề mặt của vật liệu do chuyển động quay và ma sát 51

2.2.3.7. Phương pháp xác định độ dẫn nhiệt của vật liệu 51

2.2.3.8. Phương pháp xác định nhiệt độ phân hủy của chất tạo xốp 51

2.2.3.9. Phương pháp xác định cấu trúc cao su xốp bằng kính hiển vi quang học

............................................................................................................................51

2.2.3.10. Phương pháp xác định độ biến dạng dư sau nén của cao su xốp 51

2.2.3.11. Phương pháp xác định khối lượng riêng của cao su xốp 51

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52

3.1. Kết quả nghiên cứu biến tính các phụ gia nano 52

3.1.1. Biến tính ống nano carbon 52

3.1.2. Biến tính bề mặt nanosilica bằng hợp chất silan 55

3.1.3. Nhận xét 59

3.2. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho cao su thiên nhiên bằng cách phối hợp nanosilica với than đen 60

3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 60

3.2.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica chưa biến tính đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 60

3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính TESPT đến tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 61

3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 62

3.2.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica không biến tính tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 62

3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp với nanosilica biến tính TESPT tới tính chất cơ học của vật liệu trên cơ sở cao su thiên nhiên 63

3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường và tính chất nhiệt của vật liệu 64

3.2.3.1. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới độ bền môi trường của vật liệu 64

3.2.3.2. Ảnh hưởng của quá trình biến tính đến độ bền nhiệt của vật liệu 65

3.2.4. Nhận xét 68

3.3. Nghiên cứu nâng cao tính năng cơ lý, kỹ thuật cho blend cao su thiên nhiên/ cao su butadien bằng cách phối hợp than đen, nanosilica và phụ gia khác 68

3.3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su blend CSTN/BR 68

3.3.1.1. Ảnh hưởng của hàm lượng cao su butadien tới tính chất cơ lý của vật liệu 68

3.3.1.2. Tính chất nhiệt của vật liệu 69

3.3.1.3. Nghiên cứu cấu trúc hình thái của vật liệu 71

3.3.1.4. Nhiệt độ thủy tinh hóa của mẫu blend CSTN/BR 72

3.3.2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR và nanosilica 74

3.3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica tới tính chất cơ lý của vật liệu .74

3.3.2.2. Ảnh hưởng của NSTESPT đến tính chất và cấu trúc hình thái của vật liệu cao su blend CSTN/BR 75

3.3.3. Nghiên cứu chế tạo vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend của CSTN/BR bằng cách phối hợp nanosilica và các phụ gia khác 77

3.3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng than đen phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR 77

3.3.3.2. Ảnh hưởng của phụ gia D01 tới tính chất cơ lý của vật liệu 79

3.3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng ống nano carbon (CNT) phối hợp tới tính chất cơ lý của vật liệu blend CSTN/BR 81

3.3.3.4. Cấu trúc hình thái của vật liệu 83

3.3.4. Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở blend CSTN/BR 84

3.3.4.1. Ảnh hưởng của quá trình biến tính tới tính chất nhiệt của vật liệu trên cơ sở blend CSTN/BR 84

3.3.4.2. Nghiên cứu quá trình sinh nhiệt do chuyển động quay và ma sát của vật liệu 85

3.3.4.3. Nghiên cứu độ dẫn nhiệt của vật liệu cao su nanocompozit 86

3.3.5. Nhận xét 87

3.4. Nghiên cứu chế tạo, tính chất vật liệu cao su chịu nhiệt bền kiềm trên cơ sở blend Cao su thiên nhiên/Cao su etylen propylen dien monome 88

Ngày đăng: 12/03/2023