TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===£0Q 03=== NGUYỄN THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO VÀ ỨNG DỤNG KEO DÁN TRÊN c ơ SỞ BLEND CỦA CAO SU NITRIL BUTADIEN VÀ NHựA POLYVINYLCLORIDE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC • • • • Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học PGS.TS ĐỖ QUANG KHÁNG HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cún chế tạo và ứng dụng keo dán trên cơ sở blend của cao su Nitril butadỉen và nhựa Polyvinylcloride” em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè. Trước hết với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS.ĐỖ Quang Kháng đã chỉ bảo em trong suốt quá trình nghiên cún đề tài. Em xin chân thành cảm ơn tập thể phòng Công nghệ vật liệu Polyme thuộc Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Truông ĐHSP Hà Nội 2, đặc biệt là tập thể cán bộ giảng viên khoa Hóa học đã hết sức quan tâm, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin đồng kính gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên tạo điều kiện để giúp em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp cuối khóa. Trong quá trình nghiên cún mặc dù đã rất cố gắng nhưng không tránh khỏi nhiều thiếu sót.Em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô, các bạn sinh viên để đề tài này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội ngày 08 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Oanh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cún chế tạo và ứng dụng keo dán trên cơ sở blend của cao su Nitril butadỉen và nhựa Polyvinylcloride” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Đỗ Quang Kháng là công trình nghiên cứu khoa học.Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực, không trùng với kết quả đã được công bố của các tác giả khác. Neu có gì không trung thực tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên Nguyễn Thị Oanh D A N H M Ụ C C H Ữ V IẾ T T Ắ T NBR Cao su Nitril Butadien PVC Polyvinylcloride CHLB Cộng Hòa Liên Bang DOP Dioctyl phthalate PE Polyetylen PS Polystyren TMTD Tetramethyl Thiuram Disulphide EPDM Etylen- Propylen- Dien đồng trùng hợp DM (Xúc tiến DM) Disulíua Benzothiazyl D (Xúc tiến D) Diphenyl Guanidin TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ISO Tiêu chuẩn Quốc tế TGA Phân tích nhiệt trọng lượng ASTM Tiêu chuẩn của Mỹ D A N H M Ụ C C Á C H ÌN H Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc của mối dán bằng chấtkết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành polyeste.................................................................................................29 Hình 3.2:Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo trượt của mối dán bằng chất kết dính từ blend NBR/PVC trên vật liệu vải mành polyeste.................................................................................................29 Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tới độ bền kéo bóc của chất kết dính lên vải mành polyeste.....................................32 Hình 3.4: Ánh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tới độ bền kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste...................................32 Hình 3.5: Ảnh bề mặt bị kéo bóc của mối dán mành polyeste bằng chất kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia..................33 Hình 3.6: Biểu đồ phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia.............................................................34 DANH M ỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng kĩ thuật một số loại cao su butadien nitril trên thương trường quốc tế.......................................................................... 15 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng PVC tới độ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste...................................28 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP tớiđộ bền kéo bóc và kéo trượt của chất kết dính lên vải mành polyeste................ 31 Bảng 3.3: Kết quả phân tích TGA của vật liệu kết dính trên cơ sở blend của NBR/PVC và các phụ gia............................................................. 35 Bảng 3.4: Hệ số già hóa của vật liệu kết dính trên cơ sở blend NBR/PVC và các phụ gia....................................................................................... 36 MỤC LỤC MỞ Đ À U .................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................4 1.1. Keo dán kĩ thuật........................................................................................... 4 1.1.1. Lịch sử của keo d á n .....................................................................................4 1.1.2. Những thành tựa của công nghệ keo dán................................................... 5 1.1.3. Các ưu và nhược điểm của keo dán ............................................................6 1 .2 . Vấn đề bám dính trong công nghệ kết dính............................................... 8 1.2.1. Những lí thuyết về bám dính....................................................................... 8 1.2.2. Các giải pháp nâng cao khả năng bám dính giữa chất kết dính và vật liệu cần kết dính.................................................................................................... 11 1.3. Cao su Nitril Butadien (NBR).................................................................... 11 1.3.1. Lịch sử phát triển của cao su Butadien N itril...........................................11 1.3.2. Đặc điểm cấu tạo........................................................................................ 12 1.3.3. Tính chất cơ lý và công nghệ.....................................................................13 1.3.4. ứng dụng của NBR.................................................................................... 16 1.4. Nhựa Polyvinylcloride (PVC)................................................................... 16 1.4.1. Giới thiệu chung......................................................................................... 16 1.4.2. Cấu trúc của PVC....................................................................................... 17 1.4.3. Tính chất của PV C..................................................................................... 18 1.4.3.1. Tính chất vật l í ....................................................................................... 18 1.4.3.2. Tính chất hóa học................................................................................... 19 1.4.4. ứng dụng của PV C ....................................................................................20 1.5. Vật liệu blend NBR/PVC.......................................................................... 20 1.5.1. Phương pháp chế tạo và gia công blend NBR/PVC................................21 1.5.2. Tính chất......................................................................................................21 1.5.3. Lĩnh vực ứng dụng.....................................................................................21 1.6. Keo dán trên cơ sởblend NBR/PVC.........................................................21 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚXJ... 23 2.1. Vật liệu hóa chất............................................................................................23 2.1.1. Cao su Nitril Butadien............................................................................... 23 2.1.2. Nhựa polyvinylcloride.............................................................................. 23 2.1.3. Các chất phụ g ia........................................................................................ 23 2.2. Nghiên cứu chế tạo dung dịch keo từ blend NBR/PVC......................... 24 2.2.1. Chế tạo chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien và nhựa polyvinylcloride......................................................................................... 24 2.2.2. Chế tạo mẫu thử khả năng kết dính của chất kết dính với vải mành polyeste................................................................................................................ 24 2.3. Các phương pháp nghiên cứu tính chất của keo dán trên cơ sở blend NBR/PVC............................................................................................................. 24 2.3.1. Khảo sát khả năng kết dính của keo dán................................................. 24 2.3.1.1. Xác định độ bền kéo bóc của mối dán..................................................25 2.3.1.2. Xác định độ bền kéo trượt của mối dán................................................25 2.3.2. Phân tích độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương pháp phân tích nhiệttrọng lượng (TGA)...................................................................................... 25 2.3.3. Xác định khả năng bền môi trường của mối dán....................................26 CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................27 3.1. Ảnh hưởng của dung môi trong chế tạo keo dán trên cơ sở blend NBR/PVC............................................................................................................. 27 3.2. Ánh hưởng của tỷ lệ cấu tử đến khả năng kết dính của vật liệu lên mànhpolyeste........................................................................................................ 27 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻo DOP đến khả năng kết dính củavậtliệu lên mành polyeste.............................................................................. 30 3.4. Cấu trúc bề mặt bị bóc tách của mối dán.................................................. 33 3.5. Độ bền nhiệt của vật liệu kết dính..............................................................34 3.6. Độ bền môi trường của mối dán hay vật liệu kết dính............................. 35 KÉT LUẬN..........................................................................................................37 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................38 M Ở ĐẦU Hiểu theo nghĩa thông thường, keo dán là nhũng chất có khả năng kết dính được các vật liệu một cách tương đối bền chắc bằng tác dụng bề mặt của mình. Nhiều tài liệu trên thế giới đã chúng minh loài người đã biết dùng keo dán tù’ 3000 năm trước công nguyên, qua việc khai quật nhũng quy trình kiến trúc cổ. Ở nước ta, keo dán cũng được sử dụng rất sớm: người xưa đã dùng son ta để ghép gỗ, sảm thuyền, pha chế nhựa cây để bẫy chim, thú,bồi giấy, làm buồm... Trước đây khoảng một thế kỷ, keo dán vẫn chỉ hạn chế trong những chất có nguồn gốc thiên nhiên từ thực vật như nhựa cây, tinh bột, sơn ta... từ động vật như keo tiết, keo cá, keo da trâu... Ai cũng thấy những loại keo đó không bền, dễ tan trong nước, không dính được khi thời tiết ẩm ướt, nhiều loại vi sinh vật phá hoại khiến cho nhũng đồ vật dán không bảo quản được lâu dài.. .Khoa học- kỹ thuật phát triển đặt ra những yêu cầu mới đối với keo dán, mà những loại keo cổ truyền không đáp ứng được. Từ cuối thế kỷ 19, một ngành hóa học mới xuất hiện: hóa học các họp chất cao phân tử, nó đánh dấu một bước ngoặt mới trong lịch sử hóa học. Người ta đã tổng hợp được hàng loạt các hợp chất có tính năng độc đáo chưa hề có ở những họp chất sẵn có trong thiên nhiên. Trong thời gian không đầy một thế kỷ, hàng trăm chủng loại keo dán mới ra đời từ các hợp chất cao phân tử. Chúng khắc phục được nhũng nhược điểm của keo dán từ nguyên liệu thiên nhiên: độ bền của mối dán tăng lên rất nhiều, hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi thời tiết và vi sinh vật chịu lạnh, chịu nóng (chẳng hạn keo từ cao phân tủ' vô cơ và cơ kim bền nhiệt độ 1000°c hay hơn nữa), chịu hóa chất... Kỹ thuật dán cũng thay đổi.Vật liệu có 1 thể dán được với nhau ngày càng mở rộng: thủy tinh, kim loại, cao su, chất dẻo gốm sứ, grafit,vải sợi, bê tông... Với các loại keo tổng hợp, kỹ thuật dán đã thâm nhập vào mọi ngành công nghiệp nhưngành sản xuất đồ gỗ, đóng giầy dép, xây dựng,chế tạo máy, sản xuất ô tô, máy bay, tên lửa, kỹ thuật điện và điện tử... thậm trí keo còn được dùng trong việc dán xương gãy, dán các vết mổ thay thế cho phương pháp khâu thông thường. Đen nay kĩ thuật keo dán đã có nhũng bước tiến dài, đạt được cơ sở khoa học vững chắc và cho phép các chuyên gia có thể điều khiển được vật liệu đáp ứng ngày càng tốt hơn các nhu cầu thực tế của đời sống. Vật liệu blend của cao su nitril butadien (NBR) với polyvinylcloride (PVC) là hai polyme có khả năng tương hợp với nhau [15], do vậy nó phối họp được những ưu điểm của cả hai loại polyme này. So với NBR nó có những ưu điểm vượt trội như có giá thành thấp hơn (vì PVC rẻ hơn NBR rất nhiều) và tùy theo tỷ lệ phối trộn nó có thể gia công được bằng phương pháp gia công nhựa nhiệt dẻo [15]. Hơn thế nữa, khi được phối trộn với hệ chất ổn định phù họp, chúng còn có khả năng bền môi trường cao.Cao su Butedien nitril (NBR) và nhựa PVC là những loại cao su được sử dụng từ rất lâu, trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống và sản xuất.Trong đó NBR có khả năng bền dầu mỡ cao nhưng kém bền thời tiết, PVC có giá thành rẻ và có khả năng bền thời tiết cao.Vì vậy, khi phối hợp hai loại vật liệu này tạo ra vật liệu mới có thể phối họp được ưu điểm và hạn chế được nhược điểm của từng cấu tử riêng biệt. Vì những lí do trên loại blend này đã được thương mại hóa từ lâu. Loại vật liệu này không chỉ ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm kỹ thuật, nó còn được ứng dụng làm các loại keo dán kỹ thuật [ 1 1 ]. Từ những thực tế như trên, trong khuôn khổ của một khóa luận tốt nghiệp, chúng tôi tiến hành nghiên cún đề tài “Nghiên cửu chế tạo và ửng dụng keo dán trên cơ sở blend của cao Polyvinylcloride”. 2 SU Nitril Butadien và nhựa Mục đích nghiên cứu của đề tài Chế tạo được chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien (NBR) và nhựa polyvinylcloride (PVC), có khả năng bám dính tốt trên nền vải polyeste. Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan chung về keo dán kỹ thuật, về NBR, PVC và blend NBR/PVC cũng như khả năng ứng dụng của chúng Nghiên cún lựa chọn dung môi phù hợp để chế tạo dung dịch keo trên cơ sở blend NBR/PVC Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PVC trong blend đến khả năng bám dính của chất kết dính Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻotrong blend đến khả năng bám dính của chất kết dính Nghiên cứu độ bền nhiệt, bền môi trường của vật liệu 3 C H Ư Ơ N G 1: T Ổ N G Q U A N 1.1. Keo dán kĩ thuật 1.1.1. Lịch sử của keo dán Lịch sử keo dán gắn liền với sự phát triển của nền văn minh nhân loại.Ngay từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng keo dán trong các công trình kiến trúc, xây dựng hay trang trí hội họa. Vật liệu keo và chất trám vô cơ đã được dùng trong xây dựng các kim tự tháp thuộc Ai Cập cổ đại (nền văn minh Tebơ). Người Trung Quốc, La Mã cổ đại đã biết dùng keo gồm nhựa cây và sáp ong để trám kín thuyền của họ. Đến đầu thế kỉ XX, các keo dán được sử dụng đều có nguồn gốc tự nhiên như keo từ động vật (keo xương, da, keo cazein- keo từ sữa,...) hoặc từ thực vật (như amindon, dexin, nhựa, sáp cây...) hay các keo gốc khoáng chất như nhựa than đá, nhựa đường. Những biến đổi mạnh mẽ về kĩ thuật công nghệ và các thành tựu vĩ đại, sâu sắc trong các nghiên cún lí thuyết về vật lí, hóa học, sinh học, toán học.. .đưa đến những thay đổi có tính chất cách mạng trong lĩnh vực vật liệu. Hàng loạt vật liệu mới ra đời, có tính năng iru việt hơn hẳn, vượt xa các vật liệu có sẵn trong tự nhiên về độ bền chắc, khả năng chịu nhiệt, chịu ứng xuất, đã cho phép chế tạo những trang thiết bị máy móc, phương tiện kĩ thuật mới và làm đảo lộn nếp sinh hoạt sống của con người. Phần lớn các thiết bị, vật liệu chúng ta quen dùng ngày nay chỉ mới ra đời trong vòng vài chục năm qua (ví dụ: sợi tổng hợp, cao su tổng hợp, ti vi m àu.. Các tiến bộ đó xảy ra trên cơ sở cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật trong thế kỉ XX.Khoa học trở thành lực lượng sản xuất tmc tiếp. Do nhu cầu phát triển của khoa học-công nghệ, do yêu cầu của xã hội và các quy trình đào tạo, huấn luyện tối iru, chất lượng lao động ngày càng nâng cao. 4 Keo dán đã ra đời và phát triến trong bối cảnh đó, đáp ứng nhu cầu và thành tựu của khoa học- công nghệ hiện đại, đó là: - Sử dụng triệt để và có hiệu quả cao các nguồn tài nguyên, những nguyên vậtsẵn có. - Chế tạo các sản phẩm mới có nhiều ưu thế, vượt xa các sản phẩm tương tựcủa tự nhiên. - Tạo ra các phương pháp công nghệ mới trong sản xuất có hiệu quả cao hơn,tiết kiệm hơn, cho sản phẩm chất lượng tốt hơn.[l ] 1.1.2.Những thành tựu của công nghệ keo dán Trong thế kỉ XX, công nghệ keo dán đã có những bước tiến khổng lồ, các sản phẩm keo dán, chất kết dính đã tham gia vào hầu hết mọi hoạt động của con người, cả sinh hoạt hàng ngày đến các hoạt động sản xuất, công nghệ và kĩ thuật đỉnh cao. Keo dán được dùng trong nhiều ngành công nghiệp: công nghiệp cơ khí (dán các chi tiết kim loại, dán kín các chỗ thoát khói, thoát chất lỏng...), công nghiệp điện và điện tử dùng để chế tạo các vi mạch, các tấm compozit... Keo dán còn được dùng trong kĩ thuật và y tế (dán mạch máu, xương, da, m ô...), trong xây dựng, thi công các nhà cửa, cầu đường(keo dùng để chống thấm, làm tường bảo vệ, dán các chi tiết trang trí.. Các nước công nghiệp hóa cao nhất đều là các quốc gia sản xuất và tiêu thụ lượng keo dán lớn nhất. Đó là: Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, N ga... Hiện nay trên thị trường có hàng trăm loại keo dán và hàng chục ngàn mặt hàng.Bên cạnh các keo dán truyền thống (keo vô cơ, keo thực vật, keo động vật), giờ đây đã xuất hiện hàng loạt keo dán mới, hết sức ưu việt và đa dụng.Các loại keo mới không ngùng ra đời, góp phần giải quyết nhiều vấn đề nảy sinh trong thực tế cuộc sống. Ớ Việt Nam, trong vòng 10 năm qua, hàng 5 loạt loại keo tổng họp nhập ngoại đã đổi mới đáng kế kĩ thuật và phạm vi sử dụng trong nhiều ngành sản xuất tại chỗ.p] 1.1.3. Các ưu và nhược điếm của keo dán ưu điểm Khi dùng keo có thể đạt được nhiều lợi thế về công nghệ và chất lượng sản phẩm trong khai thác sử dụng: 1.Keo có thể gắn kết các vật liệu không thể gắn hay khó gắn liền bằng các kĩ thuật khác (bột mịn, bột gỗ.. 2 .Cho phép tạo mối dán bền chắc giữa các vật liệu khác bản chất mà không gây ra ăn mòn, phá hủy lẫn nhau( gắn các kim loại khác bản chất, kim loại với chất dẻo, cao su, da, gỗ...). 3. Đe tạo nên bề mặt hay chu vi nhẵn, bóng, giảm được ma sát, chống tiêu hao nhiên liệu, tăng được tốc độ làm việc (cánh quay, thân máy bay, khớp nối, tiếp điểm...). 4. Đảm bảo chuyển ứng xuất đều, phân bố tải trọng tốt hơn kĩ thuật hàn, tán rivê, ghép cơ học... tăng tuổi thọ và độ tin cậy trong làm việc. 5. Cho phép chế tạo các vật liệu compozit có tính năng biến thiên trong giới hạn rất rộng, đáp ứng đòi hỏi đa dạng của kĩ thuật hiện đại, chịu lực tốt, chịu mệt mỏi và uốn vặn cao. 6 . Mối dán cho phép giảm bớt rung lắc khi hoạt động trong chế độ ứng suất động, tăng tuổi thọ của vật liệu khi bị rung lắc thường xuyên. 7. vết dán có độ kín khít cao, chống dò gỉ, thấm dầu, bảo vệ tốt hơn phương pháp gia công cơ khí (ở thùng dầu, sải cánh, cabin...). Phương pháp dán làm giảm đáng kể trọng lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm, hạ giá thành gia công và chi phí khai thác cho phép sản xuất hàng loạt thuận lợi (kỹ thuật dán bằng keo màng, keo nóng chảy thuận lợi hơn hắn tán rivê).[1 ] 6 Nhược điểm 1. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào hướng tác dụng lực (nén, kéo, trượt,bóc, xé...). Mối dán thường chịu nén và chịu trượt tốt, chịu kéo đứt vừa phải, chịu bóc và xé yếu. 2. Thông thường các mối dán cần có thời gian và nhiệt độ, áp suất phù họp để hình thành và ổn định độ bền. 3. Độ bền mối dán phụ thuộc nhiều vào chất lượng xử lí bề mặt dán. Khâu này rất quan trọng, đòi hỏi kĩ năng chuyên môn cao, tốn kém về trang thiết bị, hóa chất, năng lượng và khá độc hại. 4. Việc lựa chọn và chỉ định đúng keo dán phù họp với nền dán và chế độ thi công có ảnh hưởng quyết định đến thành công cho mối dán. Nhiều khi, chỉ định keo là duy nhất và 1'ất đặc thù do đó cần tham khảo chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Hiện nay chưa có một loại keo vạn năng cho mọi nền dán và mọi môi trường làm việc. 5. Độ bền và tuổi thọ làm việc của mối dán phụ thuộc vào các yếu tố của môi trường (độ ẩm, nhiệt độ, bức xạ.. 6 . Công nghệ dán cần các thiết bị và điều kiệncôngnghệ đặctrưng: máy ép, thiết bị gia nhiệt, bộ phận xử lý bề mặt, khuôn m ẫu... Các khó khăn vừa liệt kê trên đây không hạn chế việc phát triển và các tiến bộ lớn lao trong công nghệ keo dán thời gian qua. Thực tế cuộc sống đã chứng minh các loại keo ngày càng có chất lượng cao, đáp ứng ngày một tốt hơn các đòi hỏi của con người trong sản xuất và đời sống.[l] 7 1.2. Vấn đề bám dính trong công nghệ kết dính Trong keo dán kỹ thuật cũng như chế tạo màng phủ, vấn đề bám dính giữa keo dán với vật liệu cần kết dính cũng như khả năng bám dính của màng lên vật liệu cần phủ, bảo vệlà vấn đề cốt lõi, xuyên suốt cả quá trình nghiên cứu chế tạo vật liệu cũng như công nghệ chế tạo, ứng dụng keo dán kỹ thuật là vấn đề kết dính. [ 1 1 ], [3], [1] 1.2.1. Những lý thuyết về bám dính Vấn đề bám dính giữa nền (vải hoặc các chất cần kết dính khác) và keo hoặc chất tạo màng là một trong những vấn đề hàng đầu trong quá trình chế tạo chất kết dính, nó quyết định đến chuyện thành bại của quá trình, v ề vấn đề bám dính có những lý thuyết sau đây. - Thuyết hấp phụ: Thuyết hấp phụ đã được De-Brugne và Me-laren nêu ra vào khoảng năm 1944-1947. Theo thuyết này quá trình bám dính xảy ra trên bề mặt, lực tương tác giữa các phân tử keo dán và bề mặt dán tạo ra mối liên kết giữa chúng. Quá trình này có thể được chia thành hai giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là sự chuyển dịch các chất cao phân tử từ dung dịch keo dán đến bề mặt dán, các nhóm có cực của chất cao phân tử tiến dần đến phần phân cực của bề mặt dán. Giai đoạn hai diễn ra quá trình hấp phụ khi khoảng cách giữa các nhóm có cực của chất cao phân tử và nhóm phân cực của bề mặt dán nhỏ hơn 5 A° sẽ xảy ra tương tác giữa chúng và dần dần đạt tới cân bằng hấp phụ. Theo thuyết này, độ bền bám dính cao không thể đạt được giữa bề mặt dán phân cực và keo dán không phân cực và ngược lại. Đe có sự bám dính tốt cần thiết phải tạo cho chất bám dính và bề mặt được bám những nhóm chức phân cực có khả năng tương tác với nhau. Thuyết hấp phụ bám dính có một số nhược điểm là thuyết này không giải thích được vì sao công thực để tách màng keo ra khỏi bề mặt bám lớn hon công cần thiết để thắng lực tương tác các phân tử và độ bền kéo bóc mối dán phụ thuộc vào tốc độ kéo bóc. 8 - Thuyết khuếch tán:Thuyết này được Mark và Josetovit là những người đầu tiên đưa ra. Theo thuyết này sự tự bám dính và bám dính là kết quả của quá trình khuếch tán các mạch hoặc các đoạn mạch từ loại polyme này sang loại polyme khác và dẫn đến sự tạo thành liên kết bền vững giữa chúng. Điều kiện xảy ra sự khuếch tán tương hỗ là hai polyme phải tương hợp về mặt nhiệt động học và động học, quá trình khuếch tán làm mất ranh giới phân chia giữa các bề mặt và tạo lóp biên có phần trung gian. Theo thuyết này độ bám dính cao chỉ có được trong trường họp cả hai polyme hoặc có cực hoặc không có cực. Thuyết khuếch tán giải thích được công cần thiết để tách màng keo lớn hơn lực tương tác giữa các phân tử keo và polyme. Thuyết khuếch tán chỉ giải thích được cơ chế bám dính giữa polyme với polyme trong điều kiện chúng hòa tan lẫn trong nhau, với trường họp dán polyme với kim loại (polyme không khuếch tán vào kim loại) hoặc trường hợp dán các polyme không tan lẫn trong nhau thì thuyết khuyếch tán không thể giải thích được hiện tượng bám dính. - Thuyết điện: Khi phá vỡ mối liên kết bám dính, thường quan sát thấy sự phóng điện thể hiện bằng tiếng lách tách và phát sáng còn trên bề mặt bị phá vỡ tích điện trái dấu. Hiện tượng trên xảy ra khi bóc tách màng không dẫn điện ra khỏi bề mặt kim loại. Hiện tượng này được Helmhols giải thích là do có hiệu điện thế ở hai lớp biên hai vật thể khác nhau. Hiệu điện thế đó gây ra ở vùng tiếp xúc lớp điện tích kép. Sự xuất hiện lóp điện tích kép ở vùng tiếp xúc giữa hai vật liệu khác nhau có thể giải thích được sự nhiễm điện bề mặt. Theo thuyết trên, lực phá hủy liên kết bám dính cũng vừa tiêu phí để phân tách lớp điện tích kép phát sinh trên ranh giới phân chia chất bám dính và bề mặt vật liệu. Sử dụng thuyết điện có thể giải thích được hiện tượng bám dính tốt của dung dịch cao su clopren và cao su halogen lên bề mặt kim loại. Tuy 9 nhiên theo thuyết điện chưa giải thích được hiện tượng bám dich giữa các polyme có bản chất tương tự và các polyme không phân cực không thể có được các mối dán có độ bền cao vì không tạo được lớp điện kép, trong hai trường họp này lực tương tác giữa các phân từ đóng vai trò chủ yếu trong quá trình bám dính chứ không phải lực hút tĩnh điện. - Thuyết hóa học: Năm 1903 Veber lần đầu tiên đã giải thích được hiện tượng bám dính ebonit với kim loại bằng việc tạo thành các sunfit kim loại trên bề mặt phân chia pha ebonit kim loại. Sau đó Byer đã thành công trong việc dán cao su với kim loại nhờ keo isocyanat tác dụng với oxit và hydroxit kim loại trên bề mặt kim loại, ngoài ra nguyên tử nitơ trong keo isocyanat có xu hướng tạo liên kết phức với bề mặt kim loại. Keo isocyanat còn tác dụng trục tiếp với cao su và một số phụ gia trong cao su như than đen. Như vậy tương tác giữa hỗn hợp cao su và keo dán trong quá trình lun hóa ở nhiều trường họp đã tạo thành các liên kết hóa học giữa cao su, chất lun hóa và polyme của keo dán. Sự bám dính của keo ureformandehit và keo phenolformandehit trên bề mặt gỗ được giải thích là do tạo ra các liên kết hóa học giữa nhóm hydroxyl của phân tử xenlulo với nhóm metylol của keo như vậy độ bền bám dính giữa keo dán và bề mặt được quyết định bởi liên kết hóa học. - Thuyết cơ học: Theo thuyết cơ học, sự bám dính giữa nền và cốt được thực hiện nhờ liên kết cơ học theo kiểu các khớp nối thông qua độ mấp mô trên bề mặt của cốt do lực ma sát. Polyme ở dạng lỏng sẽ điền đầy các vị trí lõm của cốt khi đóng rắn sẽ tạo thành các chốt hãm như đối với cốt sợi polyamit có cấu tạo kiểu cuộn thùng bám dính tương đối tốt với nền cao su. Như vậy, sự bám dính giữa nền vải và keo dán trong quá trình chế tạo mối dán hai màng phủ bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Hiệu quả tương tác giữa các pha, tính chất nhiệt động học và bản chất của vật liệu, độ linh động của mạch cao phân tử, cấu true bề mặt và một số yếu tố khác.[4] 10 1.2.2. Các giải pháp nâng cao độ bám dính giữa chất kết dính và vậtliệu cần kết dính Thông thường trong quá trình chế tạo chất kết dính khi vật liệu cần kết dính là các vật liệu có độ phân cực thấp còn chất kết dính là những vật liệu có độ phân cực thì khả năng bám dính giữa chúng theo con đường tự nhiên là rất hạn chế, đế khắc phục tốt vấn đề này, trong kỹ thuật có hai con đường chủ yếu: - Sử dụng vật liệu nền có khả năng tự bám dính cao với chất kết dính - Sử dụng chất kết dính có khả năng bám dính tốt với vật liệu nền Theo con đường thứ nhất người ta có thể nâng cao độ phân cực cho nền polyme bằng cách sử dụng chất liệu vải nền có độ phân cực cao hoặc đưa vào vải nền những nhóm chức có độ phân cực cao như phương pháp clor hóa polyme nền. Phối trộn với polyme nền với nhũng polyme khác có độ phân cực cao như tổ họp (blend) giữa polyme nền với nhựa epoxy. Phối trộn với polyme nền một số hợp chất như là FeS, CuS, các loại muối đa hóa trị (Axetat Mn, Co...); bổ sung vào bề mặt vải nền chất bám dính như nhựa alkyt phenolfomandehit nhóm chất silan, sử dụng hệ hóa chất hoạt hoá bề mặt. Theo con đường thứ hai người ta có thể sử dụng những hóa chất có khả năng tạo liên kết hóa học với nền như hoạt hóa bột than, xử lý keo trên sợi polyeste... Như vậy, để chế tạo chất kết dính cho việc liên kết hoặc phủ trên vải nền polyeste thì việc sử dụng blend của NBR là khá phù hợp vì vải nền polyeste và chất kết dính đều là những vật liệu có độ phân cực khá cao. 1.3. Cao su Butadien Nitril (NBR) 1.3.1. Lịch sử phát triển của cao SU Butadien Nitril Cao su Nitril Butadien công nghiệp ra đời năm 1937 ở Cộng hòa Liên bangĐức. Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, cao SU Nitril Butadien được tổ 11 chức sản xuất với quy mô công nghiệp ở Liên Xô cũ với nhiều chủng loại khác nhau. Ngày nay NBR trở thành một trong những cao su được sử dụng nhiều nhất. [7], [12] 1.3.2. Đặc điểm cấu tạo Cao su acrylonitril-butadien (NBR) có công thức phân tử: AN r H B H 1 H —c—c— - u A H H H C— c = c — C- H - H N NBR là sản phẩm đồng trùng hợp Butadien-1,3và Acrylonitryl với sự có mặt của hệ xúc tác oxi hóa khử Persunfat Kali và Trietanolamin. Phản ứng diễn ra như sau: ■ r IIC\J o CH2 - C H -----CH + - - ■CH; -CH CH x2 xt OH2= C H CN CHo ■CH; ■CH / b N Sản phẩm này là sản phẩm chính, ngoài ra còn có sản phẩm phụ là sản phẩm mạch vòng 4-xiano xiclohecxen tạo cho NBR mùi đặc trung (mùi nhựa cây đu đủ). 12 CH2 CH + CH HC. X CH2 CH2 ^ C H ----- CN CH----- CN Hàm lượng của monome acrylonitril trong hỗn họp càng cao thì sản phẩm phụ tạo ra càng nhiều. Cao su NBR chứa càng nhiều sản phẩm phụ càng có màu thẫm hơn và có mùi rõ hơn. Monome Butadien-1,3 tham gia vào phản ứng hình thành mạch đại phân tử chủ yếu ở vị trí 1,4 trans đồng phân. Ví dụ: Trong cao su CKH-26 được sản xuất ở Liên Xô cũ có 77,4% monome butadien tham gia vào phản ứng ở 1,4 trans và 12,4% monome butadien tham gia vào phản ứng ở vị trí 1,2. [7] Khối lượng phân tử trung bình của NBR dao động trong khoảng tử 200.000 đến 300.000đvC. 1.3.3. Tính chất cơ lý và công nghệ NBR có cấu trúc không gian không điều hòa, vì thế nó không kết tinh trong quá trình biến dạng.Tính chất cơ lý, tính chất công nghệ của NBR phụ thuộc vào hàm lượng nhóm nitril trong nó.Khả năng chịu môi trường dầu mỡ, dung môi hũu cơ tăng cùng với hàm lượng nhóm Acrylonitril tham gia vào phản ứng tạo mạch phân tử cao su. Ảnh hưởng của nhóm nitril đến khả năng chịu dầu mỡ của NBR có thể giả thích theo hai cách sau: a.Theo thuyết hấp phụ Do liên kết-----C^=N trong cao su có độ phân cực lớn ([...]... như trên, trong khuôn khổ của một khóa luận tốt nghiệp, chúng tôi tiến hành nghiên cún đề tài Nghiên cửu chế tạo và ửng dụng keo dán trên cơ sở blend của cao Polyvinylcloride 2 SU Nitril Butadien và nhựa Mục đích nghiên cứu của đề tài Chế tạo được chất kết dính trên cơ sở blend của cao su nitril butadien (NBR) và nhựa polyvinylcloride (PVC), có khả năng bám dính tốt trên nền vải polyeste Nội dung nghiên. .. thuật của keo dán mà còn phải đảm bảo các yêu cầu vệ sinh công nghiệp Keo dán trên cơ sở blend của cao su NBR/PVC là dung dịch của hỗn họp blend cao su NBR/PVC trong dung môi .Cao su nitril chứa một nửa khối lượng nhựa PVC là một keo dán hiệu quả để hoạt hóa ở khoảng nhiệt độ thấp.Đối với khoảng nhiệt độ cao hơn, sử dụng gấp đôi nhựa PVC với cao su nitril là hiệu quả Độ dính ban đầu của hỗn họp cao su nitril. .. cứu Tìm hiểu tổng quan chung về keo dán kỹ thuật, về NBR, PVC và blend NBR/PVC cũng như khả năng ứng dụng của chúng Nghiên cún lựa chọn dung môi phù hợp để chế tạo dung dịch keo trên cơ sở blend NBR/PVC Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PVC trong blend đến khả năng bám dính của chất kết dính Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất hóa dẻotrong blend đến khả năng bám dính của chất kết dính Nghiên cứu. .. đập cầu cảng Mặc dù vậy, cho tới nay những nghiên cún chế tạo và ứng dụng vật liệu polyme blend trên cơ sở NBR và PVC vẫn đang được các tác giả trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt [14], [17], [9] 20 Vật liệu tổ họp trên cơ sở PVC và NBR lần đầu tiên được Konral chế tạo vào năm 1936 và được ứng dụng vào năm 1962 [13] 1.5.1 Phương pháp chế tạo và gia công blend NBR/PVC Trước năm 1970, NBR thường được... dung trên cho thấy việc lựa chọn keo dán trên cơ sở blend của NBR/PVC để kết dính và bảo vệ cho đối tượng ống mềm từ vải polyeste là khá phù hợp 22 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 2.1 Vật liệu nghiên cún Những vật liệu nghiên cứu trong đề tài này bao gồm cao su nitril butadien, nhựa polyvinylcloride và các phụ gia khác được trình bày cụ thể dưới đây 2.1.1 Cao su Nitrỉl Butadien Cao su NBR... Độ bền kéo bóc hoặc độ bền kéo trượt sau khi thử nghiệm 26 CHƯƠNG 3 K ẾT Q U Ả VÀ T H Ả O L U Ậ N 3.1 Ảnh hưởng của dung môi trong chế tạo keo dán trên cơ sở blend NBR/PVC Đẻ chế tạo chất kết dính (keo dán) từ polyme blend trên cơ sở cao su nitril butadien và nhựa polyvinylcloride, chúng tôi trước hết đem cắt mạch sơ bộ NBR trên máy cán 2 trục trong thời gian 30 phút; PVC được trộn với các chất ổn định,... như hoạt hóa bột than, xử lý keo trên sợi polyeste Như vậy, để chế tạo chất kết dính cho việc liên kết hoặc phủ trên vải nền polyeste thì việc sử dụng blend của NBR là khá phù hợp vì vải nền polyeste và chất kết dính đều là những vật liệu có độ phân cực khá cao 1.3 Cao su Butadien Nitril (NBR) 1.3.1 Lịch sử phát triển của cao SU Butadien Nitril Cao su Nitril Butadien công nghiệp ra đời năm 1937 ở Cộng... tác dụng của cơ, nhiệt và điều kiện của môi trường nhưtấm lợp, cáp dây, tấm đệm, ống dẫn dầu, ống tuột, nệm hơi CÚ11 hộ hoặc các sản phẩm có tác dụng chống cháy, các sản phẩm đòi hỏi chịu mài mòn cao 1.6 Keo dán trên cơ sở blend NBR/PVC Keo cao su là dung dịch của cao su hoặc hỗn hợp cao su trong dung môi Trong kĩ thuật gia công cao su, keo cao su được sử dụng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm màng... vải bạt và dán các thành phẩm cao su cho các sản phẩm có cấu trúc phức tạp, nhiều lớp Một 21 vài loại keo cao su còn sử dụng để hàn gắn, dán các vật liệu khác: kim loại, sành sứ, bê tông [7] Ngoài thành phần hóa học của keo cao su, dung môi để hòa tan họp phần cao su cũng có ảnh hưởng rất lớn đến tính năng kĩ thuật và ngoại quan của sản phẩm Lựa chọn dung môi cho hợp phần cao su để chế tạo keo dán trong... trong việc dán cao su với kim loại nhờ keo isocyanat tác dụng với oxit và hydroxit kim loại trên bề mặt kim loại, ngoài ra nguyên tử nitơ trong keo isocyanat có xu hướng tạo liên kết phức với bề mặt kim loại Keo isocyanat còn tác dụng trục tiếp với cao su và một số phụ gia trong cao su như than đen Như vậy tương tác giữa hỗn hợp cao su và keo dán trong quá trình lun hóa ở nhiều trường họp đã tạo thành ... cửu chế tạo ửng dụng keo dán sở blend cao Polyvinylcloride SU Nitril Butadien nhựa Mục đích nghiên cứu đề tài Chế tạo chất kết dính sở blend cao su nitril butadien (NBR) nhựa polyvinylcloride (PVC),... phẩm đòi hỏi chịu mài mòn cao 1.6 Keo dán sở blend NBR/PVC Keo cao su dung dịch cao su hỗn hợp cao su dung môi Trong kĩ thuật gia công cao su, keo cao su sử dụng sử dụng để sản xuất sản phẩm... CHƯƠNG K ẾT Q U Ả VÀ T H Ả O L U Ậ N 3.1 Ảnh hưởng dung môi chế tạo keo dán sở blend NBR/PVC Đẻ chế tạo chất kết dính (keo dán) từ polyme blend sở cao su nitril butadien nhựa polyvinylcloride,