Nghiên cứu sử dụng xơ da phế thải và xơ dệt để chế tạo vật liệu cao su compozit ứng dụng làm tấm trải sàn.

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu sử dụng xơ da phế thải và xơ dệt để chế tạo vật liệu cao su compozit ứng dụng làm tấm trải sàn.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THÚY HẰNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XƠ DA PHẾ THẢI VÀ XƠ DỆT ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU CAO SU COMPOZIT ỨNG DỤNG LÀM TẤM TRẢI SÀN Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Mã số: 9540204 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT MAY Hà Nội – 2020
2. Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Đoàn Anh Vũ 2. TS. Nguyễn Phạm Duy Linh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi giờ, ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
3. A. THÔNG TIN CHUNG VỀ LUẬN ÁN I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN Trên thế giới sản lượng ngành Da giầy đã tăng liên tục trong nhiều thập kỷ qua từ 2,5 tỷ đôi trong năm 1950 lên 20 tỷ đôi vào năm 2005 và khoảng 27 tỷ đôi cho năm 2020. Theo ước tính có khoảng 660.000 tấn chất thải rắn mỗi năm được tạo ra trên toàn thế giới bởi ngành công nghiệp Da giầy. Tại Việt Nam, nhiều năm trở lại đây, ngành Da giầy liên tiếp đạt được những thành quả đáng kể trong kim ngạch xuất khẩu và đã đứng trong top 10 nước xuất khẩu hàng đầu thế giới về da giầy. Riêng xuất khẩu vào thị trường châu Âu, da giầy Việt Nam chỉ đứng thứ 2 sau Trung Quốc. Năng lực sản xuất hàng năm của ngành là trên 1 tỷ đôi giầy dép, trên 300 nghìn túi, cặp và trên 300 triệu Sf (bia vuông) da thuộc. Với tỷ lệ sử dụng nguyên liệu khoảng 70-80% thì hàng năm lượng chất thải rắn của ngành Da giầy lên tới hàng nghìn tấn. Việc quản lý và xử lý chất thải ngành Da giầy là một vấn đề môi trường toàn cầu. Đã có nhiều phương án được đưa ra như: giảm nguồn sử dụng các sản phẩm da, tái chế và phục hồi các sản phẩm đó hay kết hợp với các vật liệu khác để tạo ra một vật liệu mới Đây là một bài toán lớn cho toàn xã hội. Chính vì điều đó đã khuyến khích ngành công nghiệp Da giầy phát triển công nghệ sạch hơn bằng cách giảm thiểu chất thải, tạo ra và tối đa hoá công năng sử dụng của da. Tuy vậy, việc tạo ra các chất thải rắn là không thể tránh khỏi với lượng thải ngày càng tăng cùng với qui mô sản xuất. Trong các loại chất thải rắn của ngành Da giầy thì da thuộc phế thải chiếm một tỷ lệ lớn. Việc thải bỏ da thuộc phế thải không những làm gia tăng các vấn đề về môi trường mà còn làm lãng phí một nguồn nguyên liệu xơ colagen (thành phần chính của da thuộc) với những tính năng đặc biệt mà không một loại vật liệu nhân tạo nào có khả năng thay thế. Vật liệu polyme compozit gia cường bởi các xơ sợi tự nhiên đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Việc sử dụng các vật liệu tự nhiên dạng xơ - sợi đặc biệt là các phế thải, phụ phẩm công nghiệp, nông nghiệp làm thành phần gia cường không những tạo ra được các vật liệu có tính năng tốt mà còn có giá thành rẻ. Tại Việt Nam hiện nay, hầu hết các chất thải rắn của ngành Da giầy 1
4. nói trên đều được đem đốt hoặc chôn lấp gây ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn nguyên liệu dạng xơ quí giá. Việc xử lý da thuộc phế thải theo hướng tái sử dụng để chế tạo ra vật liệu mới đang là mục tiêu quan trọng của ngành da giầy Việt Nam. Chính vì vậy, việc nghiên cứu để đưa ra một giải pháp hiệu quả nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu xơ da phế thải và xơ dệt để chế tạo các loại vật liệu mới có khả năng ứng dụng trong thực tế vừa là một hướng đi khả thi vừa là một yêu cầu cấp bách. Căn cứ vào yêu cầu trên và tiếp thu các kết quả nghiên cứu trong cùng lĩnh vực của các nhóm nghiên cứu trên thế giới, tác giả lựa chọn hướng nghiên cứu cho luận án là: “Nghiên cứu sử dụng xơ da phế thải và xơ dệt để chế tạo vật liệu cao su compozit ứng dụng làm tấm trải sàn”. II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Tái sử dụng xơ da thuộc, xơ dệt phế thải trên cơ sở xác định được chế độ gia công và đơn phối liệu phù hợp để chế tạo vật liệu polyme compozit nền cao su. - Đánh giá được khả năng ứng dụng của vật liệu polyme compozit từ xơ da thuộc phế thải, xơ dệt trên cơ sở cao su vào làm vật liệu trải sàn. III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Đối tượng nghiên cứu của luận án là xơ da thuộc phế thải (xơ da bò váng nhung), xơ phế thải polyamit 6 (PA6), xơ polyacrylonitril (PAN), latex cao su tự nhiên (CSTN), cao su acrylonitril butadien (NBR) và các phụ gia khác. - Luận án được tiến hành nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm với các trang thiết bị thí nghiệm tại Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang và Trung tâm Công nghệ Polyme-compozit và Giấy, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội. IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Luận án tập trung vào các nội dung nghiên cứu chính bao gồm: 1. Nghiên cứu lựa chọn nền cao su phù hợp để chế tạo vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải. 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại xúc tiến lưu hóa đến tính chất của vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải trên nền cao su. 2
5. 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện gia công vật liệu polyme compozit nền cao su và xơ da thuộc phế thải, xơ dệt. 4. Nghiên cứu tăng cường khả năng tương hợp giữa xơ da thuộc phế thải. 5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xơ da thuộc phế thải đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su. 6. Nghiên cứu nâng cao tính chất của vật liệu polyme compozit xơ da thuộc phế thải/cao su bằng phương pháp lai tạo với xơ dệt. V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng quan các tài liệu, bài báo, một số công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước liên quan đến nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu thực nghiệm chế tạo các mẫu vật liệu trên các hệ thiết bị thí nghiệm chuyên dụng dành cho vật liệu polyme compozit. - Kiểm tra phân tích và đánh giá các đặc trưng cơ lý và các tính chất hình thái học của vật liệu trên các thiết bị phân tích và tuân thủ các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế dành cho vật liệu tổ hợp. - Sử dụng các phương pháp so sánh để đánh giá kết quả đạt được. VI. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN - Các kết quả nghiên cứu của luận án đã cho thấy được cao su nitril là cao su nền phù hợp cho việc chế tạo vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải là chất gia cường. Bên cạnh đó, luận án cũng đã xác định được phương pháp xử lý hóa học bề mặt xơ da thuộc phế thải, hàm lượng xơ da thuộc phế thải thích hợp cho việc chế tạo vật liệu polyme compozit với các tính chất cơ lý, tính chất nhiệt tốt. - Các kết quả nghiên cứu về khả năng lai tạo giữa xơ dệt tổng hợp polyamit (PA6) và xơ da thuộc phế thải cho thấy sự cải thiện rõ rệt về tính chất cơ lý, tính chất nhiệt, khả năng thấm hút, khả năng chống lão hóa nhiệt vừa đem lại tính mới vừa có tính khoa học cao. Việc chế tạo vật liệu lai tạo giữa xơ dệt và xơ da phế thải hiện nay vẫn chưa được công bố trong một công trình khoa học nào. - Luận án đã giải thích được bản chất khoa học và đánh giá được ảnh hưởng của hàm lượng xơ da phế liệu và xơ PA6 và lựa chọn được tỷ lệ phù hợp để đưa vào sản xuất theo quy mô phòng thí nghiệm. 3
6. - Luận án đã sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại: FTIR; TGA, DMA, DSC để phân tích kiểm tra các tính chất của mẫu thí nghiệm nên các kết luận có độ tin cậy cao. VII. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN - Luận án đã khẳng định được có thể chế tạo được vật liệu cao su compozit định hướng làm vật liệu trải sàn ứng dụng trong công nghiệp từ xơ da thuộc phế thải, xơ phế polyamit 6 trên nền cao su với một số tính chất đáp ứng được theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12062:2017 (ISO 10577:2012) về Thảm trải sàn đàn hồi - Yêu cầu cho thảm trải sàn cao su không có lót. - Luận án đã sử dụng chất thải rắn của ngành Dệt may- Da giầy cùng với các loại vật liệu nền để chế tạo vật liệu mới dạng compozit nhằm giảm ô nhiễm, giảm chi phí sản xuất; tìm ra các điều kiện công nghệ phù hợp để cải thiện các thuộc tính, nâng cao tính chất của sản phẩm. - Sản phẩm từ công trình nghiên cứu của Luận án đã cung cấp cho ngành công nghệ vật liệu một loại vật liệu mới tại chỗ có giá thành thấp, có chất lượng tốt, có khả năng thay thế vật liệu nhập ngoại, vừa có ý nghĩa xã hội vừa giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất giầy và vật liệu xây dựng. - Trên cơ sở chứng minh được việc sử dụng được hàm lượng lớn loại phế thải của ngành Dệt may-Da giầy để tạo ra được loại vật liệu mới. Kết quả của nghiên cứu thu được không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học và có giá trị thực tiễn mà còn có ý nghĩa về mặt xã hội khi giảm thiểu được các nguồn ô nhiễm môi trường. VIII. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Khẳng định được mức độ tương tác cao giữa xơ da phế thải và cao su Nitril, từ đó chế tạo được vật liệu compozit xơ da/ NBR với hàm lượng xơ da cao (50/50) có các tính chất cao hơn bản thân cao su NBR. 2. Chế tạo thành công được vật liệu polyme compozit nền cao su nitril sử dụng hệ xơ lai tạo xơ dệt tổng hợp (PA6) và xơ da thuộc phế liệu làm chất gia cường cho các tính chất tốt. 3. Chế tạo được vật liệu trải sàn đáp ứng được tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12062:2017 (ISO 10577:2012), qua đó chỉ ra hiệu quả cả về kỹ thuật lẫn kinh tế và bảo vệ môi trường của vật liệu chế tạo được. 4
7. IX. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN Luận án gồm 3 chương chính: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Chương 2: Nội dung và phương pháp Chương 3: Kết quả và thảo luận B. NỘI DUNG CHÍNH Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về vật liệu polyme compozit Trình bày hiểu biết chung về vật liệu polyme compozit và vật liệu compozit nền cao su. 1.2. Tổng quan về da thuộc, phế thải da thuộc trong sản xuất sản phẩm da giầy Trình bày cấu trúc, tính chất da thuộc và tình hình phế thải da thuộc trong sản xuất sản phẩm da giầy của Việt nam hiện nay. Đồng thời phân tích được sự hình thành phế thải da thuộc trong sản xuất sản phẩm da giầy. 1.3. Tổng quan về một số loại xơ dệt tổng hợp và xơ phế từ quá trình dệt Trình bày cấu tạo, thành phần hóa học cơ bản của xơ dệt tổng hợp là polyamit, xơ polyacrylonitrin (PAN) và xơ phế thải từ quá trình dệt. Đồng thời trình bày được quá trình phát sinh xơ dệt phế thải ở hai công đoạn là cuộn sợi sang beam và công đoạn dệt ra vải từ quá trình dệt. 1.4. Một số loại cao su và phụ gia sử dụng gia công chế tạo vật liệu compozit nền cao su Trình bày về cấu tạo, thành phần hóa học và tính chất của Cao su thiên nhiên (CSTN), Cao su butadien acrylonitril (NBR) và một số phụ gia thông dụng để chế tạo vật liệu compozit nền cao su. 1.5. Tổng quan về vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải Bao gồm 2 tiểu mục. Tiểu mục 1 phân tích rõ một số nghiên cứu ngoài nước về vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải ở các mặt: tiền xử lý xơ da thuộc phế thải và công nghệ chế tạo vật liệu polyme compozit, đánh giá tính chất của vật liệu tổ hợp từ xơ da thuộc phế thải 5
8. Các nghiên cứu đã công bố cho thấy: tuỳ theo từng loại vật liệu nền sẽ có các phương pháp gia công chế tạo vật liệu polyme compozit khác nhau. Có nhiều phương pháp đã được sử dụng trong các nghiên cứu để thực hiện mục tiêu này như: Phương pháp khuấy, phương pháp trộn kín, phương pháp cán trộn hóa chất trực tiếp trên máy cán Đồng thời cao su là một trong những polyme nền được lựa chọn nghiên cứu nhiều hơn cả. Trong đó loại nền là cao su tự nhiên và cao su tổng hợp Nitril là hai loại nền rất có triển vọng để chế tạo các loại vật liệu tổ hợp tái chế từ xơ da. Tuy nhiên loại xúc tiến phụ thuộc vào các nền cao su. Các nhóm tính chất cơ bản được đánh giá trong hầu hết các nghiên cứu là: các tính chất cơ học như độ bền kéo, xé, nén, độ cứng, độ mài mòn Sự phân bố của các pha trong vật liệu tổ hợp; các tính chất nhiệt và lão hóa nhiệt được xem xét để đánh giá mức độ hình thành liên kết pha; tính hấp thụ nước, tính chất điện, phân huỷ sinh học được đánh giá tùy theo định hướng ứng dụng của vật liệu tạo ra. Các đặc trưng lưu hóa của cao su với sự góp mặt của xơ da luôn luôn được sử dụng để xác định các thông số công nghệ của quá trình lưu hóa. Tiểu mục 2 phân tích về một số nghiên cứu trong nước về vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da phế thải. Từ đó rút ra các ưu nhược điểm của các công trình nghiên cứu. 1.6. Vật liệu polyme compozit được tạo từ một số xơ dệt trên nền cao su Phân tích khả năng của các loại xơ dệt sử dụng để chế tạo ra vật liệu gia cường cho cao su. Việc sử dụng các xơ, sợi ngắn để chế tạo vật liệu tổ hợp compozit là hướng đi triển vọng đáp ứng được các yêu cầu của định hướng ứng dụng. 1.7. Tổng quan về vật liệu trải sàn sử dụng xơ da thuộc phế thải Phân tích một số nội dung đánh giá vật liệu trải sàn được làm từ xơ da thuộc phế thải trên thế giới và tiêu chí của một số loại vật liệu trải sàn từ cao su và từ xơ sợi tổng hợp trên thị trường Việt Nam hiện nay 6
9. Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu và hóa chất Nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu gồm: - Xơ da bò váng nhung phế liệu được thu gom từ các nhà máy sản xuất da giầy tại Việt Nam và được sơ chế trước khi sử dụng. - Latex CSTN có xuất xứ Việt Nam, được cung cấp bởi công ty cổ phần Merufa. - Cao su nitril KNB35 của hãng Kumho, Hàn Quốc. - Xơ Polyamit (PA6) phế thải được thu gom từ công ty TNHH Dệt và Nhuộm Hưng Yên. - Xơ sợi Acrylic (PAN): 100% Acrylic, dạng filament có suất xứ Trung Quốc. Các hoá chất dùng trong đơn phối liệu cao su có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc 2.2. Thiết bị Sử dụng thiết bị chế tạo và thiết bị phân tích vật liệu compozit 2.3. Nội dung nghiên cứu Trình bày 6 nội dung nghiên cứu của Luận án. 2.4. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chế tạo sản phẩm Nghiên cứu chế tạo vật liệu xơ da/cao su và xơ dệt/xơ da/cao su 2.4.1. Phương pháp tiền xử lý xơ da a. Sơ chế xơ da thuộc phế thải. Da thuộc phế thải sau khi được đem về từ các nhà máy, tiến hành phân loại da. Sau phân loại, xơ da được sử dụng là loại da váng từ da bò nguyên liệu được đem đi cắt thành các miếng có độ rộng từ 5-7 cm. Đem sấy khô và nghiền nhỏ trên máy nghiền xé thành các chùm xơ ngắn có chiều dài 4,5÷10 (mm), chiều rộng: 0,1-0,2 (mm). 7
10. Hình 2.1: Sơ chế xơ da thuộc phế thải b. Xử lý hoá học xơ da. - Xơ da được xử lý với 3 loại hoá chất là: natri cacbonat (Na2CO3); natri hydroxit (NaOH), Urea (NH2CONH2). Xơ da được xử lý lần lượt trong các hoá chất có cùng nồng độ 0,5M 2.4.2. Quy trình chế tạo mẫu vật liệu Xơ da/ CSTN (XD/CSTN) Hình 2.2: Quy trình chế tạo mẫu vật liệu XD/CSTN 2.4.3. Quy trình chế tạo mẫu vật liệu xơ da/Cao su Nitril (XD/NBR) Hình 2.3: Quy trình chế tạo mẫu vật liệu XD/NBR 8
11. 2.4.4. Quy trình chế tạo vật liệu xơ dệt/Xơ da/Cao su * Chuẩn bị xơ dệt - Xơ dệt Acrylic (PAN) dạng filament được cắt ngắn theo các kích thước: 15-20 mm; 25-30 mm; làm tơi xơ trước khi phối trộn nhằm mục đích để xơ đễ dàng phân tán trong quá trình phối trộn với xơ da và cao su. - Xơ Polyamit (PA6) ở dạng sợi phế có chiều dài từ 400-500 mm. Trước khi cắt ngắn sợi tiến hành các bước như hình Hình 2.4: Chuẩn bị xơ dệt Quy trình chế tạo mẫu xơ dệt/xơ da/cao su - Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu, hoá chất theo đơn công nghệ - Bước 2: Trộn cao su, xơ da và xơ dệt trên máy trộn kín với các hoá chất. - Bước 3: Trộn xơ dệt/XD/cao su với accs hóa chất lưu hóa - Bước 4: Cán xuất tấm mẫu xơ dệt /XD/cao su trên máy cán - Bước 5: Mẫu vật liệu được lưu hoá trên máy ép thuỷ lực có lưu hoá - Bước 6: Cho khuôn ra khỏi máy, để nguội rồi từ từ lấy mẫu ra 2.5. Phương pháp đánh giá tính chất, cấu trúc của vật liệu Phương pháp đo các đặc trưng lưu hóa, xác định độ nhớt Mooney, xác định tính chất cơ học (độ bền kéo đứt, độ giãn dài khi đứt, độ giãn dài dư, độ bền xé, độ cứng, độ nén dư, xác định khả năng mài mòn, chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM), xác định hệ số lão hoá nhiệt của vật liệu, xác định độ trương của vật liệu trong dung môi, xác định mật độ khâu mạch, khối lượng phân tử giữa các nút mạng, Phương pháp phân tích nhiệt vi sai quét (DSC), Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), Phương pháp phân tích cơ nhiệt động (DMA) - 9
12. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nền cao su đến khả năng chế tạo vật liệu polyme compozit sử dụng xơ da thuộc phế thải Xơ da thuộc được khảo sát trên 2 loại nền là nền CSTN và nền cao su NBR. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nền cao su đến tính chất cơ học của vật liệu, khả năng trương nở trong dung môi, ảnh hưởng của nền cao su đến hình thái cấu trúc vật liệu nhận thấy: ✓ Nền CSTN tương hợp kém với xơ da làm giảm tính chất của vật liệu XD/CSTN. Ngược lại, cao su NBR khả năng tương hợp tốt hơn với xơ da đã làm tăng tính chất của vật liệu XD/NBR. ✓ Kết quarkhaoe sát đã cho thấy sự thấm hút dung môi toluen của vật liệu XD/NBR thấp hơn so với vật liệu XD/CSTN đồng nghĩa với việc khả năng chịu dung môi tốt hơn của vật liệu. Thêm vào đó, với ưu điểm độ bền mài mòn và khả năng chịu xăng dầu của cao su nitril tốt hơn nhiều CSTN thì nền cao su nitril là hoàn toàn phù hợp với việc chế tạo vật liệu polyme compozit nền cao su và xơ da cho vật liệu trải sàn công nghiệp. ✓ Ngoài việc có được các tính chất cơ học tốt, mẫu Xơ da/ NBR có độ trương nở trong toluen thấp hơn mẫu XD/CSTN. Đây là tính chất quan trọng liên quan đến ứng dụng của sản phẩm muốn hướng đến. Qua đây có thể nhận thấy nền cao su nitril là loại nền phù hợp để kết hợp cùng xơ da phế thải nên được chọn để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tiến lưu hoá đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril và xơ da thuộc phế thải Chất xúc tiến có vai trò quan trọng trong quá trình lưu hóa cao su. Chúng giúp tăng vận tốc của phản ứng khâu mạch của lưu huỳnh với cao su. Trong phần này đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của 4 loại xúc tiến lưu hoá thuộc các họ: thiazol (M&DM); thiuramdisunfit (TMTD) và sulfenamit (TBBS) đến tính chất của hỗn hợp xơ da trên nền cao su nitril. Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại xúc tiến lưu hoá đến đặc trưng lưu hóa; đến khả năng trương nở trong dung môi của vật liệu; ảnh hưởng của loại xúc tiến lưu hoá đến tính chất cơ học, đến khả năng chịu mài mòn của vật liệu. 10
13. ) 3 ( g / c m - 4 1 0 x 6 Mat do lien ket 50 k e t 5.25 l i e n 5 40 o d 4 4.48 4.38 M a t 3.64 30 3 20 M Momen xoan Momen (dN.m) 2 TMTD 10 DM TBBS 1 0 0 0 10 20 30 DM TMTD TBBS M Thoi gian (phut) Loai xuc tien Hình 3.1: Đường cong lưu hóa của XD/NBR Hình 3.2: Mật độ liên kết mạng của các sử dung các loại xúc tiến khác nhau mẫu sử dụng các xúc tiến khác nhau 90 14 12.91 80 78.98 12 70 10 60 57.8 8.5 49.66 8 50 44.6 6.12 6 40 4.96 30 ben Do (N/mm)xe Do ben Do keo (MPa) 4 20 2 10 0 0 DM TMTD M TBBS DM TMTD M TBBS Hình 33: Ảnh hưởng của loại xúc tiến đến tính chất cơ học của mẫu Xơ da/NBR - Với việc sử dụng 4 loại xúc tiến M, DM, TBBS và TMTD để chế tạo vật liệu compozit xơ da/NBR thì tính chất của vật liệu đã được cải thiện, đảm bảo yêu cầu về độ bền cơ lý. Tuy nhiên với loại TBBS cho kết quả tốt hơn cả. - Bằng cách khảo sát đường cong lưu hoá và thông số lưu hoá, cơ bản có thể đánh giá được thời gian và tốc độ lưu hoá của các mẫu sử dụng các loại xúc tiến. Từ 4 loại xúc tiến trên cho thấy 2 loại xúc tiến TMTD và TBBS là 2 loại xúc tiến hoạt động hiệu quả nhất trong quá trình lưu hoá đối với vật liệu xơ da/ NBR. - Việc nghiên cứu độ mài mòn và nghiên cứu cấu trúc hình thái học của mẫu với các loại xúc tiến cho thấy khi sử dụng TBBS cải thiện được độ mài mòn đáng kể so với các loại xúc tiến còn lại. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể là sự tăng mật độ mạng không gian do có tương tác tốt 11
14. giữa hệ xúc tiến TBBS với hệ ZnO và lưu huỳnh. Khi đó có thể xúc tác cho phản ứng lưu hóa - Loại xúc tiến phù hợp sử dụng để chế tạo vật liệu XD/NBR là TBBS, và đơn phối liệu để sử dụng chế tạo vật liệu XD/NBR là đơn I. 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện gia công đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril và xơ da thuộc phế thải Mục tiêu của phần nghiên cứu này nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: hệ số điền đầy, nhiệt độ trộn, nhiệt độ lưu hoá đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril và xơ da thuộc phế thải. x é ( N / m m ) b e n o A 14 D B 80 12.9 72.47 12 70 10 60 57.53 8.16 50.79 8 50 6 5.76 (MPa) ben keo 40 4 Do 30 2 20 0 110 130 140 10 Nhiet do (oC) 0 110 130 140 Nhiet do (oC) D o m a i m o n ( g / c h u t r ì n h ) C 100 0.30 D 90 88 87 0.26 0.25 80 80 0.22 0.21 70 0.20 60 0.15 50 40 0.10 30 (ShoreDo cung A) 20 0.05 10 0.00 0 110 130 140 110 Nhiet130do(oC) 140 Nhiet do (oC) Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn tới tính chất của vật liệu XD/NBR 12
15. Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc trưng của quá trình lưu hoá của vật liệu XD/NBR Nhiệt độ lưu hóa (°C) 130 140 150 160 ML (dN.m) 10,98 7,48 6,28 5,29 MH (dN.m) 23,91 20,01 20,54 18,73 τ10 (phút) 16,21 6,28 3,27 1,91 τ90 (phút) 39,49 34,83 29,31 17,91 τ90-10 (phút) 23,28 28,55 26,05 15,99 CRI (phút-1) 4,3 3,5 3,84 6,25 25 20 15 o 10 130 o Momen xoan (dN.m) xoan Momen 140 o 150 o 5 160 0 0 10 20 30 40 Thoi gian (phut) Hình 3.5: Đường cong lưu hóa của cao su xơ da/NBR với các nhiệt độ lưu hóa khác nhau Qua kết quả nghiên cứu nhận thấy: Phương pháp trộn hợp có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tương hợp của xơ da phế thải và cao su nitril. Sự ảnh hưởng này được cho là do sự phân bố các pha đặc biệt là hệ số điền đầy. Để quá trình hỗn luyện đạt được hiệu quả tốt nhất lựa chọn hệ số điền đầy 0,85 để tiến hành trộn hỗn hợp cho các nghiên cứu tiếp sau. Bằng khảo sát đương cong lưu hoá và các thông số lưu hoá cơ bản có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất đạt được của sản phẩm mẫu. Đã lựa chọn nhiệt độ trộn 130ºC, nhiệt độ lưu hóa 150ºC. 13
16. Vậy chế độ gia công (chế độ gia công A1) phù hợp để tiến hành cho các thí nghiệm tiếp theo đối với mẫu vật liệu XD/NBR như sau: - Hệ số điền đầy 0,85 - Nhiệt độ trộn 130ºC - Nhiệt độ lưu hóa 150ºC - Tốc độ trộn 50 vòng/phút, thời gian trộn 6 phút, thời gian lưu hoá 30 phút, áp suất ép lưu hóa 10 MPa (thông số trên máy). 3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xơ da đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril Đã nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xơ da thuộc phế thải đến đặc trưng lưu hóa; tính chất cơ học, vòng trễ của vật liệu, hình thái cấu trúc, khả năng trương nở trong dung môi của vật liệu 14 8 20 pkl NBR 30 pkl 20 pkl 40 pkl 12 30 pkl 7 50 pkl 40 pkl 60 pkl 50 pkl 6 10 60 pkl 5 8 t (MPa) t ấ 4 6 su ng Ứ 3 Do ben keo (MPa) keo ben Do 4 2 2 1 0 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 2 4 6 8 10 Do gian dai khi dut (%) Giãn dài (mm) Hình 3.6: Đường cong ứng suất-biến Hình 3.7: Vòng trễ cho tỷ lệ dạng cho hàm lượng xơ da khác nhau Xơda/NBR trong chu kỳ đầu tiên Sự ảnh hưởng của hàm lượng xơ da phế thải đối với các tính chất cơ học đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy độ bền kéo và độ bền xé được tìm thấy cải thiện đáng kể ở tỷ lệ 50/50 của vật liệu tổ hợp xơ da/NBR. Hình thái của vật liệu cũng được nghiên cứu qua ảnh SEM. Qua đó đã xác nhận về khả năng tương thích tốt giữa sợi da và cao su nitrile. Đặc biệt khi có mặt xơ da vật liệu tổ hợp từ XD/NBR rất bền trong môi trường dầu mỡ và dung môi hữu cơ. Tỷ lệ 50/50 là tỷ lệ phù hợp nhất để tiếp tục làm các nghiên cứu của vật liệu tổ hợp xơ da/NBR ở các phần tiếp theo. 14
17. Như vậy đơn công nghệ gia công mẫu vật liệu XD/NBR (đơn I) giờ được hoàn thiện (đơn I.1) khi bổ sung tỷ lệ xơ da như sau: Bảng 3.2: Đơn công nghệ I.1 gia công vật liệu XD/NBR STT Thành phần Hàm lượng (pkl) 1 Cao su 100 2 Lưu huỳnh 1,5 3 Xúc tiến ZnO 3 4 Axit Stearic 1 5 TBBS 0,7 6 Xơ da 100 3.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý hóa học bề mặt xơ da đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril Trong phần này nghiên cứu kết quả ảnh hưởng của xử lý hoá học đến cấu trúc hoá học bề mặt của xơ da, xử lý hoá học đến hình thái cấu trúc, tính chất của cơ học, độ hấp thụ nước của vật liệu. 50 45 40 35 30 25 20 Do hut nuoc (%) nuoc hut Do 15 10 XD xu ly NaOH XD chua xu ly XD xu ly Ure 5 XD xu ly Na2CO3 0 0 50 100 150 200 250 Thoi gian (gio) Hình 3.8: Phổ IR của xơ da chưa xử Hình 3.9: Độ hấp thụ nước của mẫu lý và xơ da sau xử lý XD/NBR chưa xử lý và xử lý với các loại hoá chất khác nhau 15
18. Hình 3.10: Ảnh chụp SEM xơ da ở mức độ phóng đại 5000 lần. a,a’: xơ da chưa xử lý b,b’: Xơ da xử lý Ure c, c’: xơ da xử lý Na2CO3 d,d’: Xơ da xử lý NaOH Qua phân tích các kết quả đạt được nhận thấy: 1. Khi chưa xử lý cấu trúc da bao gồm nhiều phần vô định hình gây cản trở trong quá trình phân tán dẫn đến các tính chất chưa đạt được hiệu quả tối ưu. Sau khi xử lý xơ da với ba loại hoá chất là: ure, natri cacbonat, natri hydroxit. Các phần vô định hình không phải là cấu trúc sợi bị loại 16
19. bỏ, giữ lại các phần cấu trúc xơ làm cho chúng hoạt động linh hoạt hơn, phân tán tốt hơn trong nền cao su, cải thiện tính chất cơ học. 2. Kết qủa của quá trình xử lý cho thấy chất đem lại tác dụng tốt hơn trong ba loại trên là natri hydroxit (NaOH). Do vậy NaOH sẽ được chọn làm chất xử lý hoá học cho xơ da trước khi gia công mẫu xơ da/NBR để phục vụ các nghiên cứu thực nghiệm ở phần tiếp theo. 3.6. Kết quả nghiên cứu nâng cao tính chất của vật liệu polyme compozit cao su nitril/xơ da thuộc phế thải bằng phương pháp lai tạo với xơ dệt 3.6.1. Kết quả nghiên cứu lựa chọn loại xơ dệt phù hợp cho việc lai tạo với xơ da/NBR Nhằm tăng cường tính chất của vật liệu polyme compozit từ cao su và xơ da phế thải, trong phần nghiên cứu này sử dụng hai loại xơ tổng hợp là polyamit (PA6) và polyacrylonitril (PAN) để lai tạo với vật liệu xơ da/NBR. Mục tiêu của phần này là lựa chọn loại xơ dệt phù hợp cho việc lai tạo với xơ da/NBR. Hình 3.11: Xơ dệt tổng hợp (a): Xơ PA6; (b): Xơ PAN Bảng 3.3: Ảnh hưởng của 2 loại xơ dệt PA và PAN đến đặc trưng lưu hoá PAN/XD/NBR dài xơ MH ML τ10 τ90 τ10 CRI (mm) (dN.m) (dN.m) (phút) (phút) (phút) (phút-1) 15-20 14,38 2,69 6,47 20,27 13,8 7,23 25-30 20,43 3,06 4,7 20,04 15,33 6,62 PA6/XD/NBR 15-20 19,96 2,98 6,92 18,93 12,01 8,32 25-30 23,08 3,23 6,85 18,99 12,14 8,24 17
20. Các kết quả ở các phần nghiên cứu các tính chất cơ học, lưu hóa đều cho thấy sử dụng sơi PA6 đều mang lại các giá trị cao hơn hẳn so với việc sử dụng xơ PAN có thể hiểu thêm nguyên nhân là do độ bền kéo của bản thân xơ PA6 là tốt hơn xơ PAN vì vậy các kết quả về độ bền cơ học của vật liệu PA6/XD/NBR cao hơn vật liệu PAN/XD/NBR. Chính vì vậy, xơ PA6 là loại xơ dệt sẽ được lựa chọn để sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.6.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài xơ polyamit đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril gia cường bằng hệ lai tạo xơ da/xơ dệt Trong nghiên cứu về ảnh hưởng của chiều dài xơ của PA đến một số tính chất của vật liệu tổ hợp PA6/XD/NBR Vùng chiều dài xơ tối ưu để đạt được các yêu cầu cao về tính chất cơ lý đối với PA là 35-40mm. Khi tăng dần chiều dài xơ, các kết quả về độ bền cơ lý như độ bền kéo, xé đều giảm. Nguyên nhân là do khi bị tải trọng kéo tác động lên mẫu thử, các mô đun độ bền kéo bị giảm do các khuyết tật được tạo ra trong quá trình trộn, sự cuộn xoắn của xơ dài trong quá trình trộn hợp đã gây khó khăn trong việc đạt được sự phân tán thích hợp của xơ trong hỗn hợp cao su. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu đã công bố trước đó. 3.6.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xơ polyamit và xơ da đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su nitril gia cường bằng hệ lai tạo xơ da /xơ dệt 16 10/90 35 14 20/80 28.71 i e n d a n g n e n d u ( % ) B 27.48 30.04 28.05 30/70 30 12 40/60 25.81 Ungs uat( MPa) 50/50 25 10 19.5 20 8 15 6 10 4 5 2 0 0 M0 M1 M2 M3 M4 M5 0 2 4 6 8 10 Gian dai (mm) Hình 3.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ xơ lai Hình 3.13: Ảnh hưởng của tỷ lệ xơ lai tạo đến vòng trễ của vật liệu tạo đến độ nén dư của các mẫu vật liệu Từ các kết quả trên cho thấy, tính chất cơ lý của vật liệu compozit nền cao su nitril và xơ da, PA6 được cải thiện đáng kể so với mẫu Xơ da/NBR. Hàm lượng được cho là tối ưu nhất là ở tỷ lệ 50/50 (PA6/XD) khi ở tất cả các tính chất khảo sát đều thể hiện kết quả vượt trội. Điều này có 18
21. thể giải thích là do: khi đưa PA6 vào ở khối lượng lớn, nó đã tương hợp tốt với xơ da, cao su nitril. Trong hỗn hợp các xơ PA6 nằm xen kẽ ở các khoảng trống của cao su. Các mật độ liên kết ngang trong cấu trúc mạng không gian của cao su nitril tăng khi có sự hiện diện của chất độn PA6, xơ da và cũng làm tăng mức độ liên kết ngang của vật liệu dẫn đến một số tính chất cơ học tốt lên đặc biệt là độ bền mài mòn đã được cải thiện đáng kể. Mặc dù ở hàm lượng 50/50 (PA6/XD) mẫu đạt được kết quả các tính chất là tối ưu nhất, tuy nhiên xét thấy tại hàm lượng 20/80 (PA6/XD), sự tham gia của PA chiếm 20 pkl còn xơ da chiếm 80 pkl các kết quả về độ bền cơ lý và mài mòn tuy có kém hơn tỷ lệ tối ưu nhưng vẫn đảm bảo tốt các chỉ tiêu cơ lý là độ bền. Để giải quyết bài toán kinh tế và bài toán môi trường thì mẫu có tỷ lệ 20/80 có phần Chiếm ưu thế. Xét về mục đích hướng tới sử dụng của vật liệu là tấm trải sàn công nghiệp thì các kết quả trên hoàn toàn phù hợp và đảm bảo tốt. Do vậy, để phục vụ nghiên cứu các phần tiếp theo sử dụng hàm lượng 20/80 (PA6/XD). 3.6.4. Đánh giá ảnh hưởng của xơ polyamit đến khả năng trương nở trong dung môi của vật liệu 100 NBR 90 XD/NBR PA6/XD/NBR 80 70 60 50 Do trương Do nơ (%) 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Thơi gian (giờ) Hình 3.14: Độ trương nở của các mẫu vật liệu trong toluen Độ trương trong toluen của mẫu PA6/XD/NBR thấp hơn mẫu XD/NBR và mẫu NBR trống, nguyên nhân có thể mẫu PA6/XD/NBR có sự góp mặt của PA6. Do trong phân tử của PA6 có các nhóm N-H =O có khả năng tương hợp với nhóm –CN trong cao su NBR. Chính điều này làm tăng sự tương tác giữa các cấu tử NBR hay nói cách khác sự có mặt của xơ PA6 đã làm tăng khả năng tương hợp trong mẫu PA6/XD/NBR. 19
22. 3.6.5. Nghiên cứu ảnh hưởng sự có mặt của xơ polyamit tính chất nhiệt của vật liệu tổ hợp. Để tiếp tục đánh giá ảnh hưởng sự có mặt của PA đến khả năng phân hủy của vật liệu, tiến hành nghiên cứu quá trình phân hủy nhiệt của ba mẫu vật liệu NBR, XD/NBR, PA6/XD/NBR bằng phương pháp phân tích Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), Phân tích nhiệt vi sai quét (DSC), Nhiệt độ hoá thủy tinh (Tg) của vật liệu. -1.8 100 NBR -1.6 NBR/XD NBR/XD/PA 80 -1.4 -1.2 60 phut) -1.0 (mg/ TG (%) TG -0.8 40 NBR DTG NBR/XD -0.6 NBR/XD/PA 20 -0.4 -0.2 0 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 0.0 Nhiet do (°C) Nhiet do (°C) 100 600 Hình 3.15: Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của các mẫu NBR, XD/NBR và PA6/XD/NBR Bảng 3.4: Tính chất cơ nhiệt động của vật liệu Mô đun dự Mô đun tổn STT Tên mẫu Tan δ trữ (Pa) hao (Pa) 1 NBR 2,72.109 8,288.107 0,0304 2 XD/NBR 3,09.109 9,338.107 0,0302 3 PA6/XD/NBR 3,45.109 9,910.107 0,0287 Tính chất nhiệt của vật liệu PA6/XD/NBR đã được nghiên cứu thông qua việc phân tích độ lão hoá nhiệt, nhiệt trọng lượng (TGA), phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) và nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (Tg) của vật liệu. Sự hiện diện của PA giúp cải thiện tính ổn định nhiệt của vật liệu tổng hợp có chứa xơ da, cao su. 3.6.6. Đánh giá ảnh hưởng của xơ polyamit đến tính lão hóa của vật liệu Mẫu XD/NBR có khả năng chịu lão hoá nhiệt cao hơn rõ rệt so với mẫu cao su trống khi chưa có xơ da. Có thể giải thích điều này là do những liên kết hình thành khi có sự có mặt của xơ da, mẫu có độ bền 20
23. đủ lớn để không bị phá huỷ ở nhiệt độ cao 100ºC. Ngoài ra sự góp mặt của chúng có thể góp phần cản trở sự phân huỷ nhiệt của một số liên kết cao su – cao su trong hỗn hợp. Hệ số lão hoá nhiệt của mẫu PA6/XD/NBR cao hơn mẫu XD/NBR nhờ vào sự có mặt của PA6 một loại polyamit có độ bền nhiệt cao, khi phối trộn cùng xơ da đã nâng cao khả năng chống lão hoá của hỗn hợp. Đây có thể là do sự phân bố đều đặn hơn trong thể tích mẫu, cao su nằm bao bọc xung quanh xơ, các liên kết xơ-cao su có độ bền cao nhờ đó độ bền chung của toàn hệ thống được cải thiện hơn. Điều này cũng phù hợp với các kết quả độ bền cơ lý của mẫu khi có mặt PA6 đã nói ở trên. 3.7. Kết quả thử nghiệm một số tiêu chí chất lượng vật liệu trải sàn Thảm trải sàn là loại sản phẩm có bề mặt cần đáp ứng các yêu cầu cao về các tính chất cơ lý, hóa (tính bảo vệ). Ở Việt Nam hiện nay chưa có tiêu chuẩn nào về thảm trải sàn từ xơ dệt, xơ da và cao su. Do vậy để đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của vật liệu PA6/XD/NBR sử dụng tiêu chuẩn TCVN 12062: 2017 – Thảm trải sàn đàn hồi, yêu cầu cho thảm trải sàn cao su không lót. Bảng 3.5: Kết quả thử nghiệm một số tiêu chí chất lượng thảm trải sàn theo TCVN 12062: 2017 Kết quả thử TT Tiêu chí Giá trị nghiệm cần đạt Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 1 Độ dày toàn phần ≥ 2,5 2,7 4,0 5,0 (mm) Độ ổn về kích 2 định thước Không rạn Không Không Không (Dung sai cho phép ± nứt rạn nứt rạn nứt rạn nứt 0,4%) 3 Độ bền mài mòn của < 1 0,148 0,145 0,142 lớp chịu mài mòn (g/chu trình) 4 Độ cứng của lớp chịu ≥ 60 86 86,3 86,7 mài mòn (Shore A) Để kiểm tra chất lượng của mẫu vật liệu, đã tiến hành thử nghiệm một số chỉ tiêu chính theo TCVN 12062: 2017. Đối với độ dày của vật liệu, thử nghiệm ở ba mức là 2,7 mm, 4,0 mm và 5,0 mm. Tương ứng với các độ dày 21
24. trên kiểm tra độ đổn định kích thước, theo quy định của tiêu chuẩn. Đối với độ dày vật liệu là 2,7 mm (< 3mm) sử dụng trục có đường kính 20 mm, với độ dày vật liệu là 4,0 và 5,0 mm (≥ 3mm), sử dụng trục có đường kính 40 mm. Kết quả thử nghiệm đã được thể hiện trong bảng 3.5 trên cho thấy, ở ba trường hợp mẫu thử có độ dày khác nhau, kết quả đều không bị rạn nứt và đạt được độ ổn định về kích thước (hình 3.15) . Hình 3.16: Hình ảnh mẫu vật liệu PA6/XD/NBR Hình 3.15: Hình ảnh sản phẩm mẫu vật liệu thử nghiệm theo tiêu chí độ ổn định kích thước của TCVN 12062: 2017 A: Đường kính trục 40 mm; B: Đường kính trục 20 mm Các mẫu thử nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu đều đáp ứng được các yêu vầu đối với thảm trải sàn cao su không lót theo TCVN 12062: 2017. Như vậy có thể định hướng sử dụng vật liệu PA6/xơ da/NBR như loại thảm sử dụng trong công nghiệp và dân dụng 22
25. KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN 1. Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích và đánh giá điều kiện chế tạo vật liệu tổ hợp polyme compozit xơ da/cao su đã xác định được: - Sử dụng cao su nền là NBR để tiến hành chế tạo vật liệu cùng xơ da thuộc phế thải. - Loại xúc tiến là TBBS với hàm lượng 0,7 pkl là loại xúc tiến phù hợp để lưu hoá sản phẩm. - Chế độ phối trộn: Hệ số điền đầy 0,85; nhiệt độ trộn 130ºC là các thông số tối ưu để gia công vật liệu. - Nhiệt độ lưu hoá 150ºC là mức nhiệt phù hợp để tiến hành lưu hoá vật liệu compozit xơ da/NBR. 2. Qua việc nghiên cứu và đánh giá 6 tỷ lệ tham gia chế tạo đã xác định được tỷ lệ xơ da/cao su là 50/50 cho vật liệu compozit có tính chất bền nhất: độ bền kéo: 12,9 MPa ; độ bền xé 72,47 (N/mm); (độ bền kéo, xé tăng lên gấp 3 lần so với cao su NBR trống). Khả năng chịu dung môi cũng tăng so với NBR ban đầu. 3. Xử lý xơ da bằng hoá chất có tính kiềm có tác dụng loại bỏ các phần vô định hình không phải là xơ và tách các cấu trúc xơ nhỏ ra khỏi nhau làm thúc đẩy tương tác xơ da- cao su, tăng cường độ phân tán xơ trong nền cao su. Trong số các hoá chất được khảo sát NaOH có hiệu quả cao nhất (tăng 9,8% so với mẫu xơ da chưa xử lý). 4. Việc sử dụng phối hợp xơ dệt/xơ da có khả năng cải thiện đáng kể tính chất compozit xơ da/NBR. Trên cơ sở khảo sát hai loại xơ dệt (PA6, PAN) đã xác định được vật liệu với các thông số sau là tốt nhất: - Xơ tổng hợp PA6 với kích thước chiều dài 35-40 mm. - Tỷ lệ PA6/xơ da là 50/50 (tổng hàm lượng xơ dệt/cao su bằng 50/50) - Các tính chất: độ bền kéo 16,3 MPa; độ bền xé 84,6 N/mm; độ mài mòn 0,11 (g/chu trình). - Độ trương nở trong toluen, tính chất nhiệt, tính lão hoá của vật liệu đều được cải thiện tốt lên khi có sự hiện diện của xơ dệt PA6. 5. Dựa trên các đánh giá cả về kỹ thuật lẫn kinh tế và môi trường đã lựa chọn vật liệu với tỷ lệ PA6/XD/ NBR bằng 20/80/100 để chế tạo vật liệu trải sàn. Vật liệu thu được có các chỉ tiêu hoàn toàn đáp ứng TCVN 23
26. 12062:2017 về thảm trải sàn cao su không lót định hướng ứng dụng trong công nghiệp. HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO. Luận án có thể phát triển theo một số hướng nghiên cứu sau: - Tiếp tục hoàn thiện việc sử dụng xơ PA6, Xơ da phế thải phối trộn với cao su Nitril triển khai ứng dụng vào thực tế sản xuất thảm trải sàn ứng dụng trong công nghiệp theo quy mô công nghiệp. - Nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng của vật compozit PA6/Xơ da/ NBR làm các loại sản phẩm khác như: đế giầy, ván lát sàn, túi sách, bìa tường, miếng lót chuột và các sản phẩm trang trí nội thất khác. - Nghiên cứu sử dụng một số sợi thực vật (sợi dứa), sợi tổng hợp (PES) kết hợp cùng xơ da phế thải trên nền cao su Nitril. - Nghiên cứu sử dụng xơ da phế thải, xơ dệt trên các loại nền cao su và nền nhựa khác (epoxy) để đa dạng các mục đích sử dụng cuả sản phẩm. 24
27. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Lê Thúy Hằng, Nguyễn Văn Tuân, Nguyễn Phạm Duy Linh, Đoàn Anh Vũ (2016), “Khảo sát ảnh hưởng của thông số khuấy trộn tới hình thái học và một số tính chất cơ học của vật liệu compozit”. Hội nghị Khoa học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội lần thứ 21 Phân ban Dệt May, Tr115-120. 2. Lê Thúy Hằng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Đoàn Anh Vũ (2017), “The effect of leather fibers on vulcanization behavior of Natural rubber”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, ISSN 0866-708X, tập 55, Số 1B/2017, Tr85-90 3. Lê Thúy Hằng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Đoàn Anh Vũ, Nguyễn thị Quỳnh (2019), “Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp phân tán xơ da và điều kiện gia công tới một số tính chất cơ học của vật liệu tổ hợp từ xơ da và Latex cao su tự nhiên”. Tạp chí Khoa học và công nghệ-Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, ISSN 2354-0575, Số 21 tháng 3/2019, Tr55-62. 4. Lê Thúy Hằng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Đoàn Anh Vũ (2019), “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của kích thước xơ dệt đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su acrylonitril butadiene”. Tạp chí Hoá học, ISSN (Print) 0866-7144, Tập 57, Số 6E1,2 tháng 12/2019, Tr146-150. 5. Lê Thúy Hằng, Nguyễn Phạm Duy Linh, Đoàn Anh Vũ (2020), “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng xơ dệt đến tính chất của vật liệu polyme compozit nền cao su acrylonitril butadien”. Tạp chí Hoá học, ISSN (Print) 0866-7144, Tập 58, Số 5E1,2 tháng 11/2020, Tr 230-234. 6. Le Thuy Hang, Do Quoc Viet, Nguyen Phạm Duy Linh, Vu Anh Doan, Hai-Linh Thi Dang, Van-Duong Dao, Pham Anh Tuan (2021), “Utilization of Leather Waste Fibers in Polymer Matrix Composites Based on Acrylonitrile-Butadiene Rubber”, Polymers, Volume 13, 117,