TỔ NG QUAN
C ÁC ĐẶC TRƯNG CHỐNG RUNG
Rung động là hiện tượng dao động cơ học phát sinh từ các động cơ và máy móc trong quá trình vận hành Dao động điều hòa là dạng rung động đơn giản nhất, nhưng trong sản xuất, thường gặp phải các dạng rung động phức tạp, là sự tổng hợp của nhiều dao động điều hòa khác nhau.
Trong nhiều ngành sản xuất, các thiết bị tạo ra rung động đóng vai trò quan trọng, bao gồm máy đầm rung và máy chèn đá cho nền đường xe lửa Ngoài ra, còn có nhiều thiết bị khác như ô tô, máy phát điện và máy giặt, tất cả đều góp phần vào quá trình sản xuất và nâng cao hiệu quả công việc.
Các thi t b nói trên khi làm viế ị ệc đều sinh ra rung động m t y u t có hộ ế ố ại trong s n xu t ả ấ
1.3.2 S lan truyự ền rung động
Trong quá trình hoạt động của máy móc và phương tiện giao thông trong sản xuất, thường xảy ra hiện tượng dao động Những dao động này được hình thành dưới dạng sóng cơ và lan truyền qua các bộ phận của máy, bề mặt, sàn nhà, và kết cấu công trình Kết quả là, các môi trường xung quanh và vật chất cũng bị ảnh hưởng, dẫn đến sự dao động theo.
Trong quá trình lan truyền rung động, biên độ rung động s giẽ ảm dần do lực
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang 28 cho rằng ma sát của môi trường chuyển động ảnh hưởng đến dao động Độ lớn của lực ma sát trong môi trường quyết định thời gian dao động, khiến cho tần suất dao động có thể nhanh hoặc chậm tương ứng.
Trong đời sống và trong kỹ thuật, dao động tần số thấp có thể mang lại lợi ích hoặc gây hại tùy thuộc vào ngữ cảnh Ví dụ, trong các hệ thống giảm xóc của ô tô, xe máy, hay các tòa nhà cao tầng, việc sử dụng công nghệ chống rung động giúp cải thiện sự ổn định và an toàn Ngược lại, trong một số trường hợp như hiện tượng đồng hồ con lắc, dao động có thể gây ra tác động tiêu cực.
1.3.3 Ảnh hưởng của rung động đến s n xuả ất và con người
Rung động và tiếng ồn có thể dẫn đến những hậu quả không mong muốn như khó chịu, ảnh hưởng đến sức khỏe và gây ra các bệnh nghề nghiệp Rung động không chỉ phá hủy cấu trúc và thiết bị mà còn làm giảm độ chính xác của các thiết bị, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất của máy móc.
1.3.4 Các đặc trưng, tính chất và yêu cầu của vật liệu ch ng rung ố
Thuật ngữ "chống rung" được sử dụng để chỉ khả năng phân tán năng lượng của vật liệu trong hệ thống dưới tác động của ứng suất theo chu kỳ Theo định nghĩa này, năng lượng cần phải được phân tán đều Trong hầu hết các trường hợp, năng lượng cơ học sẽ chuyển thành nhiệt năng Tính chống rung được chia thành hai loại: chống rung của vật liệu và chống rung của hệ thống.
Tính chống rung của vật liệu là một khái niệm quan trọng trong vật lý, liên quan đến khả năng chuyển đổi năng lượng động học thành năng lượng biến dạng mà không làm suy giảm biên độ rung Nghiên cứu tính chất này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong của vật liệu mà còn ảnh hưởng đến thiết kế các cấu trúc và thiết bị cơ học Khả năng chống rung của vật liệu cần được xem xét kỹ lưỡng, đặc biệt trong các ứng dụng như thiết bị điện tử, máy móc công nghiệp và các cấu trúc chịu tác động của lực cơ học.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 1 2 Vòng tr ng su t- bi n d ng c a v t li u ễ ứ ấ ế ạ ủ ậ ệ
Tính chất rung của vật liệu trong môi trường liên tục liên quan đến một số cơ chế như cơ chế chảy dẻo, hiệu ứng cơ từ, sự lắng đọng và biến đổi không đồng nhất của vật liệu có cấu trúc dạng sợi Dưới tác động của năng suất và áp suất biến đổi theo chu kỳ, những cơ chế này tạo ra vòng tròn biến động - ngược lại với ứng suất, được thể hiện qua hình 1 và hình 2.
Nhánh tháo tỉ AB của đường cong ứng suất – biến dạng nằm dưới nhánh chịu tải ban đầu OPA cho thấy sự tương đồng khi vật liệu có tính đàn hồi hoàn hảo Tuy nhiên, vật liệu lý tưởng này không tồn tại trong thực tế, ngay cả khi đặt dưới áp suất thị trường Năng lượng tiêu tán trên một đơn vị thể tích của vật liệu trong một chu kỳ ứng suất được xác định bởi diện tích bên trong vòng tr ABCDA Diện tích của đường cong khép kín ABCDA là thước đo độ chống rung, được gọi là độ chống rung tuyệt đối và được tính bằng J hoặc kgf/cm.
1.3.5 Các đặc trưng, tính chất của cao su ch ng rungố
Rung động mở ở mức độ cao thường gây ra tiếng ồn và ảnh hưởng đến tính ổn định của hệ thống Vật liệu polymer đã được sử dụng từ lâu để giảm thiểu mức độ rung động Tính cô lập rung động của vật liệu polymer phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như nhiệt độ, tần số rung động, tải trọng và tác động động Sự giảm chấn hiệu quả của vật liệu này giúp cải thiện chất lượng và độ bền của các hệ thống.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang 30 cho biết rằng nhiệt độ môi trường xung quanh ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển pha của chất liệu, dẫn đến giảm mô đun lưu trữ và tăng hao hụt Tuy nhiên, một số vật liệu có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn vùng chuyển tiếp thủy tinh Do đó, việc mở rộng các khu vực chuyển tiếp thủy tinh và cải thiện độ chống rung của vật liệu đang thu hút sự quan tâm đáng kể.
B ng 1.4 ả đưa ra mộ ốt s giá tr ị năng lượng h p ấ thụ riêng c a cao su và thép ủ được đo trong các điều ki n khác nhau ệ
B ng 1 4 ả Giá trị năng lượng h p th ấ ụ riêng của cao su so v i thép trong nhớ ững điều ki n lệ ực khác nhau
Vật liệu Lực tác dụng Năng lượng h p th riêng (J/kg) ấ ụ
Thép Lò xo lá (nhíp) 50
Khả năng hấp thụ năng lượng phụ thuộc vào tính chất rung của vật liệu Cao su là một vật liệu đặc biệt, mang trong mình tính đàn hồi và tính nhớt, giúp nó hoạt động hiệu quả như một vật cách ly rung động, chống ồn và chống rung So với các vật liệu khác, cao su có khả năng giảm rung động vượt trội, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần giảm thiểu rung lắc.
Giá trị năng lượng hấp thụ riêng trong bảng 1.4 cho thấy cao su hấp thụ năng lượng cao hơn so với thép Điều này có nghĩa là trong điều kiện cụ thể, sử dụng vật liệu cao su sẽ giảm đáng kể năng lượng của hệ thống Kết quả cũng chỉ ra rằng, trong điều kiện trượt đơn giản, cao su hấp thụ năng lượng cao hơn trong trường hợp nén hoặc kéo Cao su hoạt động hiệu quả nhất trong điều kiện đồng thời chịu nén và kéo.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang, 31 tuổi, đã nghiên cứu về hiệu quả sử dụng vật liệu cao nhựa trong việc giảm chấn Bằng việc sử dụng mô hình 1.4, cô đã chỉ ra khả năng đệm chống rung phụ thuộc vào loại vật liệu và điều kiện cụ thể Do đó, khi thiết kế đệm lót chống rung, cần phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của hệ thống chống rung.
P HƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊ NH TÍNH CH ẤT CƠ HỌ C C ỦA CAO SU LƯU HÓA
2.3.1 Độ ền kéo đứ b t Độ ền kéo đứt được đo trên máy INSTRON 5582 100kN theo tiêu chuẩ b n TCVN 4509:2006 ho c AS™ D412 Tặ ốc độ kéo m u 500 mm/phút ẫ
2.3.2 Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt Độ dãn dài khi đứt là độ giãn khi kéo trên chi u dài th tề ử ại điểm đứt Các tiêu chu n v mẩ ề ẫu đo và phép đo giống như phương pháp xác định độ ền kéo đứt b (theo TCVN 4509 : 2006) trên máy đo cơ lý vạn năng INSTRON 5582 Độ dãn dài khi đứt được tính theo công th c sau: ứ
Trong quá trình thử nghiệm, l1 đại diện cho độ dài giữa hai điểm được đánh dấu trên mẫu trước khi kéo (mm), trong khi l2 là chiều dài giữa hai điểm đánh dấu trên mẫu ngay khi xảy ra đứt (mm).
Kết quả được tính trung bình t 3 mừ ẫu đo.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
2.3.3 Phương pháp xác định độ dãn dài dư của vật liệu
Sau khi mẫu kéo đứt, đợi 3 phút để m u ẫ ổn định r i tiồ ến hành đo khoảng cách 2 điểm được đánh dấu trước
E dư là độ dãn dài dư (%) được tính dựa trên độ dài l0 giữa hai điểm được đánh dấu trước khi kéo (mm) và độ dài l2 giữa hai điểm được đánh dấu sau khi hồi phục (mm).
2.3.4 Phương pháp xác định độ ứ c ng Độ ứ c ng c a v t liủ ậ ệu xác định theo tiêu chu n TCVN 1595 ẩ – 88 Độ ứ c ng của vật liệu được đo ằb ng máy TECLOCKGS 709N c a Nh ủ ật.
2.3.5 Phương pháp xác định độ đàn hồi nảy
* Phương pháp thả rơi thẳng đứng
Hình 2 1 Thi t b ế ị đo độ đàn hồ ải n y ki u th ể ả rơi
Các mẫu được đo độ đàn hồi theo tiêu chuẩn AS™ D2632 01 Các mẫu thử có bề dày 12,0 mm được đặt trên bề mặt của gá đỡ và được giữ ở vị trí cố định bằng các thanh có kích thước chiều dài Quá trình thử nghiệm được thực hiện theo phương pháp tiêu chuẩn để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.
400 (mm) va vào m u th ẫ ử sau đó đọc k t qu v ế ả ềchiều cao c a qu n ng sao khi nủ ả ặ ẩy lên từ ề ặ b m t m u thẫ ử Đọc và ghi kết quả sau l n th ầ ảthứ 5
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang đã nghiên cứu độ đàn hồi của cao su theo phương pháp xác định bằng tỷ số giữa chiều cao đạt được sau lần nảy đầu tiên và chiều cao thả rơi của quả nặng (400 mm) Độ đàn hồi phục được đo là một hàm của mô đun động và lực ma sát giữa cao su, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ lún của quả nặng khi rơi xuống bề mặt cao su, tức là phụ thuộc vào độ cứng của cao su.
2.3.6 Phương pháp xác định độ nén dư
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát độ nén dư theo tiêu chuẩn AS™ D395 – 03 (2008) ở nhiệt độ phòng Các mẫu thử có kích thước chiều dày 6,0 ± 0,2 (mm) và đường kính 13,0 (mm) được đặt trong bệ kiểm tra Các mẫu được nén xuống 4,5 (mm), tương đương 25% trong thời gian 70 giờ Sau 70 giờ, các mẫu được lấy ra và để ổn định trong 30 phút trước khi tiến hành đo lại bề dày.
Hình 2 2 Mô hình thí nghiệm nén dư với bi n dế ạng không đổi Độ nén dư đước xác định theo công th c sau: Cứ B=[(t0-ti) / (t0-tn)]x 100
Trong công thức tính toán, CBlà độ nén dư (%), t0 là bề dày ban đầu của mẫu (mm), và ủ tilà bề dày của mẫu sau khi nén (mm) Đặc biệt, ủ ẫ tn = 4,5 (mm) là bề dày của các vòng đỡ giữa các mẫu nén ép.
2.3.7 Phương pháp xác định đặc trưng lưu hóa của cao su Đặc trưng lưu hóa ủa cao su được đo trên máyc MDR Rheometer 2020 theo tiêu chu n qu c gia TCVN 12010:2017 (ISO 6502:2016) ho c tiêu chu n AS™ ẩ ố ặ ẩD5289
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Q UI HO CH TH C NGHI M Ạ Ự Ệ
Thiết kế 2K nhân tố sát các yếu tố đủ để ảnh hưởng và tối ưu hóa các tính chất Sau đó, sử dụng phần mềm tính toán thiết kế để xác định các yếu tố ảnh hưởng.
B ng 2 3 Thi t k 2ả ế ế 3 nhân t kh o sát các y u t ố đủ để ả ế ố ảnh hưởng
Mẫu số ĐPC Hlg TBBS pkl
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
B ng 2 4 Thi t k 2ả ế ế 3 nhân t tố đủ để ối ưu hóa các tính chất cao su ĐPC S pkl
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
K T QU VÀ TH O LU N 54 Ế Ả Ả Ậ
Đ ẶC TRƯNG LƯU HOA
3.1.1 Ảnh hưởng c a h ủ ệ lưu hóa đến các đặc trưng lưu hóa
Khảo sát các đơn pha chế cao su với hàm lượng xúc tác TBBS và các chất khác nhau được thực hiện ở nhiệt độ 145° theo quy trình thí nghiệm Kết quả cho thấy các thông số lưu hóa được thể hiện rõ trong hình 3.1, 3.2 và bảng 3.1.
Hình 3 1 Đường cong lưu hóa ở 145 o C v i các m u cao su t 1- 4ớ ẫ ừ
Hình 3 2 Đường cong lưu hóa ở 145 o C các m u cao su t 5-9 ẫ ừ
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
B ng 3 1 Các thông s ả ốthời gian lưu hóa ở 145°C tương ứ ng với các đơn pha chế cao su với hàm lượng TBBS và ™TD khác nhau
Mẫu số ĐPC TBBS TMTD S ML MH ts1 tc90
3.1.2.1 Thời gian lưu hóa tối ưu tc90
Xét s ự ảnh hưởng của h xúc ti n ệ ế lưu hóa đến thời gian lưu hóa tối ưu
TC90 là chỉ số quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng của các thành phần đến thời gian lưu hóa tối ưu Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích phương sai để xác định mức độ tác động của từng thành phần, cũng như sự tương tác giữa chúng Kết quả phân tích được trình bày rõ ràng trong bảng 3.2, cho thấy các yếu tố ảnh hưởng đến TC90 một cách cụ thể.
B ng 3 2 ả Đóng góp của các y u t n thế ố đế ời gian lưu hóa tối ưu Yếu tố Ảnh hưởng Tổng bình phương Mức độ đóng góp (%)
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Xúc tác TBBS có ảnh hưởng không đáng kể đến thời gian lưu hóa tối ưu TC90, trong khi đó, xúc tác TD lại có tác động lớn, đóng góp khoảng 40% vào mô hình này.
Lưu huỳnh có ảnh hưởng lớn đến thời gian lưu hóa tối ưu, đóng góp tới 51% vào mô hình Ở nhiệt độ này, tác động của lưu huỳnh và các loại xúc tác đến tc90 là không đáng kể.
Xác định được phương trình hồi qui th c nghi m theo công th c: ự ệ ứ
TC90 = +9.14 - 3.94 * ™TD - 1.78 * S 3.1.2.2 Th i gian cờ ảm ứnglưu hóa
Phân tích phương sai được thực hiện nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của các yếu tố thời gian cố định đến quá trình cảm ứng lưu hóa và sự tương tác giữa các thành phần Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 3.3.
B ng 3 3 ả Đóng góp của các y u t n ế ố đế thời gian cảm ứng lưu hóa Yếu tố Ảnh hưởng Tổng bình phương Mức độ đóng góp (%)
Tác động của xúc tác T b ng 3.3 đến thời gian cảm ứng lưu hóa rất mạnh, chiếm tới 75% trong mô hình Ngược lại, xúc tác TBBS chỉ ảnh hưởng không đáng kể đến thời gian cảm ứng, dưới 1% Lưu huỳnh cũng không có ảnh hưởng lớn, dưới 10% Những điều này được thể hiện rõ ràng qua đường đồ thị hình ứ.
3.3, các đường đồng m c thứ ẳng đứng nghĩa là khi thay đổi hàm lượng ™TD, đường đồng m c d ch chuy n sang ph i mà không ph thuứ ị ể ả ụ ộc vào hàm lượng S Có
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang 57 đã nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại xúc tác đến thời gian cảm ứng lưu hóa với lưu huỳnh Kết quả cho thấy ảnh hưởng này không lớn, chỉ chiếm khoảng 10% Ngoài ra, không ghi nhận được sự tương tác giữa xúc tác TBBS và lưu huỳnh, cũng như không có sự tương tác ba giữa hai loại xúc tác với lưu huỳnh.
Phương trình hồi qui th c nghi m theo công th c: ự ệ ứ ts1 = +3.45 - 2.73 * ™TD
Hình 3 3 Đường đồng m c Ts1 th hi n quan h gi a ™TD và S ứ ể ệ ệ ữ
3.1.2.3 Mô men cực đại MH
Tiến hành phân tích phương sai xác định mức độ ảnh hưởng c a các y u t ủ ế ố lưu huỳnh, xúc ti n TBBS, xúc ti n ™TD n giá tr ế ế đế ịMH
Theo nghiên cứu, các xúc tiến TBBS, xúc tiến ™TD và lưu huỳnh đều có ảnh hưởng tích cực đến độ bền của vật liệu Mức độ đóng góp của các yếu tố này được xếp hạng theo thứ tự: S > ™TD > TBBS.
Các y u t ế ố tương tác đôi ữgi a các y u t không l n th hiế ố ớ ể ện ở đường đồng mức có độ cong không l n ớ như hình 3.4 hoặc là các đường thẳng như hình 3.5 và 3.6
Tương tác ba giữa các y u t không xu t hi n ế ố ấ ệ
Phương trình hồi qui th c nghi m có d ng: ự ệ ạ
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
B ng 3 4 ả Đóng góp của các y u t n MH ế ố đế Yếu tố Ảnh hưởng Tổng bình phương Mức độ đóng góp (%)
Hình 3 4 Đường đồng mức MH th hi n quan h gi a TBBS và S ể ệ ệ ữ
Hình 3 5 Đường đồng m c MH th hiứ ể ện tương tác giữa TBBS và ™TD
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 3 6 Đường đồng m c MH th hi n quan h gi a S và ™TD ứ ể ệ ệ ữ
Xúc ti n TBBS có ảnh hưởng không lớn đến mức độ hao mòn, chỉ khoảng 9% Ngược lại, lưu huỳnh lại có tác động mạnh mẽ hơn, với mức ảnh hưởng lên đến 29,6% Trong khi đó, xúc ti n ™TD có ảnh hưởng đáng kể nhất, khoảng 39% Từ đó, có thể xếp hạng mức độ ảnh hưởng đến hao mòn theo thứ tự: S > ™TD.
> TBBS trong khoảng hàm lượng kh o sát ả
Xúc tác TMTD có ảnh hưởng lớn đến thời gian gia nhiệt trong quá trình lưu hóa, trong khi đó, xúc tác TBBS và S có tác động không đáng kể Tương tác giữa hai loại xúc tác TMTD với TBBS và S là không đáng kể.
Xúc ti n TBBS và TMTD có ảnh hưởng lớn đến thời gian lưu hóa tối ưu Tc90, với mức tác động trên 30% Trong khi TMTD có hiệu ứng âm, tức là tăng hàm lượng sẽ làm giảm thời gian lưu hóa, thì TBBS lại có hiệu ứng dương, nghĩa là tăng hàm lượng sẽ kéo dài thời gian lưu hóa Lưu huỳnh cũng ảnh hưởng đáng kể đến thời gian lưu hóa tối ưu, với mức ảnh hưởng khoảng 23% Tuy nhiên, ảnh hưởng tương tác của các hóa chất lưu hóa đến thời gian lưu hóa tối ưu Tc90 là không đáng kể.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
3.1.2 Ảnh hưởng c a h ủ ệ lưu hóa đế n tính chất cơ lý Ảnh hưởng c a h ủ ệ lưu hóa đến tính chất cơ lý của cao su cũng được nghiên c u khi thiứ ết kế thí nghiệm sử ụ d ng qui ho ch thạ ực nghiệm và tính toán phương sai.
Các kết quả ụ c thể được trình bày trong b ng 3.5 ả
B ng 3 5 ả Tính năng cơ lý của các đơn cao su STT ĐPC TBBS ™TD S Shore A Độ bền kéo đứt, MPa Độ dãn dài, mm
3.1.3.1 Ảnh hưởng đến độ c ng shore A ứ
Phân tích phương sai cho thấy các yếu tố lưu huỳnh, xúc tiến TBBS và xúc tiến TMTD đều có ảnh hưởng tích cực đến độ ứ của cao su băng chế Cụ thể, khi tăng hàm lượng các chất lưu hóa, độ ứ của cao su cũng tăng theo.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
B ng 3 6 ả Ảnh hưởng c a các chủ ất lưu hóa đến độ ứ c ng Shore A Yếu tố Ảnh hưởng Tổng bình phương Mức độ đóng góp (%)
Theo nghiên cứu, ba yếu tố TBBS, TMTD và S đều có ảnh hưởng tương tự đến độ cứng Shore A trong khoảng hàm lượng khác nhau Tuy nhiên, TMTD cho thấy ảnh hưởng mạnh mẽ hơn, với độ cứng chỉ đạt từ 0,3 đến 0,5 pkl, chứng tỏ TMTD có tác động lớn đến độ cứng Shore A khi so sánh trong cùng một khoảng thay đổi hàm lượng Hơn nữa, ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố này không đáng kể, thể hiện qua các đường đồng mức song song trong hình 3.7 và 3.9.
Phương trình hồi quy th c nghi m: ự ệ shore A = + 47.81 + 2.29*TBBS + 5.63 * ™TD + 2.75*S
Hình 3 7 Đường đồng m c shore A th hi n quan h gi a TBBS và ™TD ứ ể ệ ệ ữ
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 3 8 Đường đồng mức shore A th hi n quan h gi a S và ™TD ể ệ ệ ữ
Hình 3 9 Đường đồng m c shore A th hi n quan h gi a TBBS và S ứ ể ệ ệ ữ
3.1.3.2 Ảnh hưởng đến độ bền kéo đứt Độ ền kéo đứ b t và đường cong dãn dài - ng su t c a các m u theo qui ứ ấ ủ ẫ hoạch thực nghiệm thể ệ hi n trong các hình 3.10 và 3.11
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 3 10 Đường cong dãn dài - ng su t c a các m u cao su 1-4 ứ ấ ủ ẫ
Đ ẶC TRƯNG CHỐ NG RUNG C A CAO SU Ủ
3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt đ lưu hóaộ Để kh o sát ả ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ lưu hóa đến kh ả năng chống rung c a ủ cao su, lưu hóa cao su ở các nhiệt độ khác nhau Đường cong lưu hóa của các m u ẫ cao su 66S ở các nhiệt độ ừ 140°C đế t n 150°C trong hình 3.24
Hình 3 24 Đường cong lưu hóa của cao su 66S các nhiở ệt độ ừ 140°C đế t n 150°C
Ở nhiệt độ 140 °C, cao su lưu hóa có giai đoạn ổn định kéo dài từ 15 đến 20 phút Tại 145 °C, giai đoạn này rút ngắn còn 10 đến 17 phút Khi nhiệt độ tăng lên 150 °C, giai đoạn ổn định chỉ còn từ 7 đến 15 phút Sau khoảng thời gian này, cao su bước vào giai đoạn quá lưu, dẫn đến sự giảm giá trị của sản phẩm Trong giai đoạn quá lưu, diễn ra nhiều quá trình làm biến đổi liên kết ngang và biến đổi mô hình của cao su.
Thời gian lưu hóa mẫu cao su là 15 phút để nghiên cứu tính chất chống rung Tại 140°C, các mẫu cao su đã đạt trạng thái lưu hóa tối ưu, trong khi mẫu ở 150°C vẫn chưa hoàn toàn vào vùng nghịch lưu.
Sau khi lưu hóa mẫu, tiến hành đo độ ả n y c a các m u T các k t qu này, ủ ẫ ừ ế ả
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Phạm Thị Thương Giang 74 đã tính toán các thông số đặc trưng như tang góc tổn hao tan, hệ số n, hệ số đàn hồi k (N/m), tần số dao động riêng fn (Hz), truyền qua độ ề T,%; và hệ số khuếch đại β Các giá trị này được xác định dựa trên mô hình dao động một bậc tự do và dao động cưỡng bức có điều kiện nhất định Các giá trị thu được được trình bày trong bảng 3.10.
B ng 3 10 ả Ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ lưu hóa đến các thông s ố cơ bản c a cao su ủ chống rung Nhiệt độ, oC Độ n y ả tan H s ệ ố c n ả
T n ầ s ố fn (Hz) Độ truyền qua T,%
He so can Hang so c Hang so k
Hình 3 25 S ph thu c c a các h s ự ụ ộ ủ ệ ố đặc trưng vào nhiệt độ lưu hóa
Hình 3.25 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ lưu hóa đến các đặc trưng dao động của cao su Khi nhiệt độ tăng từ 140°C đến 150°C, tất cả các giá trị đều có xu hướng tăng, bao gồm: góc tổn hao tan, hệ số cứng, hệ số đàn hồi k (N/m), và tần số dao động riêng f n (Hz).
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Khi nhiệt độ tăng, trong khoảng thời gian 15 phút, mật độ khâu mạch tăng dẫn đến sự gia tăng thành phần nhớt, tức là hệ số nhớt tăng Đồng thời, mật độ khâu mạch cũng làm tăng thành phần đàn hồi Theo công thức xác định hệ số nhớt, tỷ lệ giữa thành phần nhớt và thành phần đàn hồi cũng tăng, cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng, thành phần nhớt gia tăng nhanh hơn thành phần đàn hồi.
Hình 3.26 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ truyền qua T và hệ số khuếch đại β Khi nhiệt độ tăng, cả độ truyền qua và hệ số khuếch đại đều tăng, điều này phù hợp với hình 1.9 và 1.10 Trong thí nghiệm, cao su chống rung hoạt động dưới tác động kích thích có tần số 12 Hz, trong khi tần số riêng của cao su là khoảng 4,5 Hz Tỷ số tần số kích thích so với tần số riêng lớn hơn 3 Sau vùng giá trị này, hệ số khuếch đại và độ truyền qua đều tăng khi tăng hệ số tần số kích thích.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
3.3.2 Ảnh hưởng c a thủ ời gian lưu hóa
Sau khi lưu hóa mẫu 65S 145ở o C trong th i gian t 15 25 phút, ti n hành ờ ừ – ế đo độ ả n y c a các m u Tính toán các thông s ủ ẫ ố đặc trưng và thu được các k t qu ế ả thể ệ hi n trong b ng 3.11 ả
B ng 3 11 ả Ảnh hưởng c a thủ ời gian lưu hóa đến các đặc trưng chống rung c a cao su ủ
Thời gian, phút Độ nảy tan H s ệ ố c n ả
Tần số fn (Hz) Độ truyền qua T,%
Hình 3.27 cho thấy ảnh hưởng của thời gian lưu hóa từ 15 đến 25 phút đến các đặc trưng dao động của vật liệu cao su Khi thời gian lưu hóa tăng, các giá trị đặc trưng như c và k đều tăng, trong đó k tăng chậm hơn so với c Đồng thời, hệ số đàn hồi cũng tăng đều khi nhiệt độ tăng Điều này cho thấy rằng thời gian lưu hóa có ảnh hưởng lớn hơn đến thành phần nhựa của cao su so với thành phần đàn hồi.
He so can Hang so c Hang so k
Hình 3 27 S ph thu c a các h s ự ụ ộc ủ ệ ố đặc trưng vào thời gian lưu hóa
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 3.28 thể hiện ảnh hưởng của thời gian lưu hóa đến độ truyền qua T (%) và hệ số khuếch đại β Kết quả cho thấy, khi thời gian lưu hóa tăng, cả độ truyền qua T và hệ số khuếch đại β đều có xu hướng tăng Tuy nhiên, sự gia tăng độ truyền qua diễn ra chậm hơn khi thời gian lưu hóa tăng từ 20 đến 25 phút so với giai đoạn từ 15 đến 20 phút.
Chế độ lưu hóa, bao gồm nhiệt độ và thời gian lưu hóa, ảnh hưởng đáng kể đến các thông số đặc trưng dao động của vật liệu cao su Sự thay đổi này có tác động đến mật độ mạng, chiều dài liên kết ngang và loại liên kết ngang trong cao su, từ đó ảnh hưởng đến tính chất cơ học của sản phẩm.
H xúc tiệ ến và lưu huỳnh rõ ràng có ảnh hưởng tr c tiự ếp đến mật độ mạng, do đó tác động mạnh đến các thông s ố đặc trưng này.
Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng xúc tiến lưu hóa TMTD-TBBS, trong đó thay đổi hàm lượng xúc tiến TMTD từ 0 đến 0,2 pkl, nhằm khảo sát ảnh hưởng của hệ lưu hóa đến các thông số đặc trưng dao động của cao su.
Xét ả h hưởn ng c a h ủ ệ lưu hóa ở nhiệt độ 145°C v i lớ ần lượt các m u có ẫ thời gian lưu hóa là 15 phút và 25 phút
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
3.3.3.1 Thời gian lưu hóa 15 phút
B ng 3 12 ả Ảnh hưởng của hệ xúc tiến đế các đặc trưng dao độn ng của cao su v i ớ thời gian lưu hóa 15 phút Hlg
Tần số fn (Hz) Độ truyền qua T, %
He so can hang so b hang so k
Hình 3.29 thể hiện ảnh hưởng của hàm lượng TMTD đến các đặc trưng giao động của cao su sau quá trình lưu hóa ở 145°C trong 15 phút Kết quả cho thấy rằng khi tăng hàm lượng TMTD, hằng số giao động có xu hướng tăng dần, điều này cho thấy mối liên hệ tích cực giữa hàm lượng TMTD và tính chất cơ học của vật liệu cao su.
Khi hàm lượng TMTD đạt 0,1 pkl, hiệu suất TD không tăng và giữ ổn định khi tăng lên 0,2 pkl Điều này cho thấy ảnh hưởng của hàm lượng TMTD đến hiệu suất là đáng kể, nhưng sự gia tăng không diễn ra nhanh chóng, dẫn đến việc giảm giá trị hiệu suất.
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
Hình 3 30 Ảnh hưởng của hàm lượng TMTD đến h s truy n qua cệ ố ề ủa cao su lưu hóa ở
Nhiệt độ 145°C trong thời gian 15 phút cho thấy ảnh hưởng của hàm lượng TD đối với độ truyền qua Hình 3.30 minh họa rằng khi hàm lượng TD tăng lên, độ truyền qua cũng có sự gia tăng nhẹ.
3.3.3.2 Thời gian lưu hóa 25 phút
B ng 3 13 ả Ảnh hưởng c a h xúc tiủ ệ ến đến các đặc trưng dao động c a cao su v i th i gian ủ ớ ờ lưu hóa 25 phút
Tần số fn (Hz) Độ truyền qua T, %
0.1 56.3 0.183 0.092 0.147 23.24 4.64 17.6 0.2 58.8 0.169 0.085 0.135 22.89 4.60 17.3 Trên hình 3.31 thể ệ ảnh hưở hi n ng của hàm lượng ™TD v i thớ ời gian lưu hóa 25 phút đế các đặc trưng giao độn ng c a v t li u cao su ủ ậ ệ
Nghiên cứu đặc trưng lưu hóa và tính chất ch ng rung c a cao su thiên nhiênố ủ
He so can Hang so b Hang so k
Hình 3 31 Ảnh hưởng của TMTD đến các đặc trưng giao động của cao su lưu hóa ở
Khi tăng hàm lượng TMTD lên 0,1 pkl, hằng số k tăng, nhưng khi hàm lượng đạt 0,2 pkl, hằng số này lại giảm Hằng số c cũng giảm khi hàm lượng TMTD đạt 0,2 pkl Ở nhiệt độ 145 độ C và thời gian lưu hóa 25 phút, cao su vào vùng quá lưu, dẫn đến việc mạch cao su bị đứt gãy, làm giảm độ khâu nối và ảnh hưởng đến độ cứng cũng như độ đàn hồi Trong giai đoạn này, tác động của hằng số k lên hằng số c trở nên mạnh mẽ hơn, do cả hai hằng số đều giảm, gây ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất của cao su.