Phong Lao

Oc

tob

er

20

, 2

01

3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM PHÒNG LÃO CAO SU

Nhóm : 4.1 - TN Ngày thứ 4

SV thực hiện : TRƯƠNG TRÍ ĐỨC V1000770LÊ THÁI MINH DUY V1000457KHƯU NGUYỄN ANH VŨ V1004055LÂM QUANG ĐẠI V1000592

LÊ HOÀNG MỸ HOA V1001065

Phòng lão cao su

Bài 3 : P H Ò N G L Ã O C A O S U

l u hóa làm cho cao su b n h n, dai h n nh ng sau m tự ư ề ơ ơ ư ộ th i gian s d ng cao su sẽ b b m c, d xu t hi n các v tờ ử ụ ị ở ụ ễ ấ ệ ế n t, đó là s lão hóa cao su.Th c t ngay c trong tr ngứ ự ự ế ả ườ

h p s d ng lo i nguyên li u t t nh t và l u hóa t i u, v n đợ ử ụ ạ ệ ố ấ ư ố ư ấ ề lõa hóa v n không tránh kh i.Vì cao su cũng nh các polyme khácẫ ỏ ư trong qua trình s d ng sẽ b gi m c p do tác đ ng c a các yêu tử ụ ị ả ấ ộ ủ ố bên ngoài.Cho nên vi c làm th nào tăng th i gian s d ng choệ ế ờ ử ụ các v t li u cao su là m i u t c a các nhà hòa h c cũng nh cácậ ệ ố ư ư ủ ọ ư nhà s n xu t cao suả ấ

S

1

Phòng lão cao su

“Làm th nào đ phòng lão cho cao su?” Đó là v n đ đ t ra bài thí nghi m này.ế ể ấ ề ặ ở ệ

Dàn bài báo cáo:

1. M c đích thí nghi m.ụ ệ

2. M t s ki n th c c b n v phòng lão ộ ố ế ứ ơ ả ề

S gi m c p c a cao suự ả ấ ủ

Phòng lão

Các ch t phòng lão th ng dùngấ ườ

3. Chu n bẩ ị

D ng cụ ụ

Hóa ch tấ

4. Trình t thí nghi mự ệ

5. Báo cáo k t quế ả

6. Tr l i câu h iả ờ ỏ

2

Phòng lão cao su

1. M c đích thí nghi m:ụ ệ

Kh o sát kh năng kháng lão hóa c a m t s ch t phòng lão thu cả ả ủ ộ ố ấ ộ hai nhóm phenol và amin

Nguyên t c : thí nghi m sẽ t o ra m t s h y ho i có ki m soátắ ệ ạ ộ ự ủ ạ ể trong m t th i gian xác đ nh lên trên các m u th đã xác đ nh c lýộ ờ ị ẫ ử ị ơ tr c.Sau đó đo l i tính ch t c lý và ghi nh n s thay đ i.Các m uướ ạ ấ ơ ậ ự ổ ẫ th sẽ s y nóng trong không khí và không có tác d ng c a ánh sáng.ử ấ ụ ủ

2. M t s ki n th c v phòng lão cao su :ộ ố ế ứ ề

A. S oxy hóa và gi m c p c a cao suự ả ấ ủ

Cao su thiên nhiên v i c u trúc polyisopren c a nó đó là m tớ ấ ủ ộ plolyme có đ b o hòa t ng đ i cao b i vì trong m t xích –ộ ả ươ ố ở ắC5H8 đ u có m t n i đôi. C c u b t đ i x ng c a n i đôi nàyề ộ ố ơ ấ ấ ố ứ ủ ố r t d b oxy hóa.ấ ễ ị

Marzetii là ng i đ u tiên đã ch ng minh l ng oxygen hóaườ ầ ứ ượ h p v i cao su t ng đ i nh ch 1% thôi cũng đ đ làm bi nợ ớ ươ ố ỏ ỉ ủ ể ế m t h u nh hoàn toàn các tính ch t c lý c a cao su l uấ ầ ư ấ ơ ủ ư hóa.Neal cho bi t s h p thu 1% oxygen nhi t đ 25ế ự ấ ở ệ ộ oC gây gi m t i 93% s c ch u đéo đ t.Kemp cho bi t th m l ngả ớ ứ ị ứ ế ế ượ oxygen t 1,7% đ n 2% đ a t i h h ng hoàn toàn cao su l uư ế ư ớ ư ỏ ư hóa.Cao su b gi m c p nghĩa là cao su d dàng b c t đ tị ả ấ ễ ị ắ ứ m ch.ạ

S lão hóa-s gi m c p c a cao su l u hóa b nh h ng khôngự ự ả ấ ủ ư ị ả ưở ch b i b n ch t cao su, mà còn b nh h ng b i b n ch t c aỉ ở ả ấ ị ả ưở ở ả ấ ủ ch t l u hóa và đi u ki n l u hóa, b n ch t c a ch t đ n, phấ ư ề ệ ư ả ấ ủ ấ ộ ụ gia, phòng lão c a cao su.ủM c khác các đi u ki n v t lí vê s lão hóa đ u r t quanặ ề ệ ậ ự ề ấ tr ng.Nhi t, ozone, các tia sáng đ u đ y nhanh s h h ng c aọ ệ ề ẩ ự ư ỏ ủ cao su.

3

Phòng lão cao su

4

Phòng lão cao su

B. Các quá trình gi m c p c a cao suả ấ ủ

Quá trình gi m c p do cán s luy n:ả ấ ơ ệ - Tác nhân gây g am c p có th k đ n đây là tác nhân c h c,ỉ ấ ể ể ế ở ơ ọ tác nhân nhi t và m t s hóa ch t.Quá trình gi m c p đây x y raệ ộ ố ấ ả ấ ở ả do k t h p c a 2 quá trình đ c l p đó là ‘’cán nguôi’’ và ‘’cán nóng’’ế ợ ủ ộ ậ

ng v i quá trình x y ra nhi t đ d i 100 ứ ớ ả ở ệ ộ ươ oC và trên 130 đ C.ộ- Cán ngu iộ nh h ng đ n s gi m c p do phân t cao su bả ưở ế ự ả ấ ử ị c t đ t b ng tác d ng c u ng su t tr t trong quá trình cao su bắ ứ ằ ụ ả ứ ấ ượ ị bi n d ng khi cán.ế ạ- Cán nóng ch u nh h ng nhi u b i các ch t xúc tác ph n ngị ả ưở ề ở ấ ả ứ g c t do ho c các ch t trì hoãn.ố ự ặ ấ

Cao su cán luy n càng lâu thì gi m c p càng tăng , gây đ t m chệ ả ấ ứ ạ càng nhi uề

Quá trình gi m c p khi t n tr :ả ấ ồ ữ nói đ n s gi m tính ch t c a caoế ự ả ấ ủ su l u hoa trong th i gian t n tr tr c khi s d ng.M c đ gi mư ơ ồ ữ ướ ử ụ ứ ộ ả ph thu c vào tính ch t h l u hóa s d ng.ụ ộ ấ ệ ư ử ụ

Quá trình gi m c p oxy hóa v i xúc tác kim lo i ả ấ ớ ạ Quá trình gi m c p do tác nhân nhi t đ ả ấ ệ ộ Quá trình gi m c p do tác nhân ánh sángả ấ Quá trình phát tri n v t n t do u n g pể ế ứ ố ấ Quá trình phát tri n v t n t do tác đ ng c a môi tr ng ể ấ ứ ộ ủ ườ

C. Ch t phòng lãoấ

Ch t phòng lão hay còn g i là ch t kháng lão có ch c năng c n trấ ọ ấ ứ ả ở hay gi m t i thi u s h h ng c a cao su l u hóa.ả ố ể ự ư ỏ ủ ư

S h h ng th hi n qua s bi n đ i gi m m t các đ c tính banự ư ỏ ể ệ ự ế ổ ả ấ ặ đ u, th ng đ a t i hi n t ng “ch y nhão”ầ ườ ư ớ ệ ượ ả

Theo các y u tô gây nh h ng đ n cao su, ch t phòng lão đ cế ả ưở ế ấ ượ chia làm 4 nhóm chính:

5

Phòng lão cao su

Kháng Oxygen :

Oxi là tác nhân chính tham gia h u h t các lo i lão hóa c a caoầ ế ạ ủ sudo t o peroxide d n t i s c t m ch phân t . C chạ ẫ ớ ự ắ ạ ử ơ ế phòng lão là ngăn ch n hình thànhặ các g c t do ho c k tố ự ặ ế h p g c t do t o h p ch t b n, làm cho quá trình lão hóaợ ố ự ạ ợ ấ ề ch m l i.ậ ạ

Kháng kim lo i Cu va Mn:ạ

Kháng l i tác d ng xúc tác quá trình oxy hóa phân h y cao suạ ụ ủ c a Đ ng(Cu) hay Mangan (Mn).ủ ồ

C n tr s bi n m t nhanh các đ c tính toàn kh i đã đ t đ cả ở ự ế ấ ặ ố ạ ượ t t và ch y nhão nhanh c a cao su l u hóa.ố ả ủ ư

Kháng phân h y và ozonủ   : Ozon có ho t tính m nh nên tác kích vào n i đôi hìnhạ ạ ố thànhl p ozonide c ng dòn trên b m t cao su. C ch phòngớ ứ ề ặ ơ ế lão ozon là các ch t này ph n ngấ ả ứ nhanh v i ozon nhanh h nớ ơ cao su, ngăn ch n s phá h y ozonide, cách ly b m t cao suv iặ ự ủ ề ặ ớ ozon.

Phân bi t các đ ng r n n t xu t hi nệ ườ ạ ứ ấ ệ  :- H n lo nỗ ạ  : do ánh n ng tác d ng.ắ ụ- Song song v i nhauớ  : do ozon tác d ng.ụ- H n lo n + song songỗ ạ  : Ánh n ng và ozon.ắ

Đ kháng quang va ozon có th dùng 1 trong 2 cáchể ể  :- Kháng hóa h cọ  : s d ng ch t phòng lão chuyên bi t tao ph nử ụ ấ ệ ả

ng hóa h c.ứ ọ- Kháng v t lýậ  : s d ng các lo i sáp t o ra m t l p váng m ng,ử ụ ạ ạ ộ ớ ỏ cô l p cao su và khí tr i.ậ ờ

Kháng nhi t :ệ D i tác d ng nhi t đ cao ho c trong th i gian ti p xúc dàiướ ụ ệ ộ ặ ờ ế sẽgây s c t m ch, các ch t phòng lão có kh năng h p thuự ắ ạ ấ ả ấ nhi t và ch u nhi t cao, h n ch s c t đ t m ch trong quáệ ị ệ ạ ế ự ắ ứ ạ trình gia công và s d ng.ử ụ

6

Phòng lão cao su

7

Phòng lão cao su

D. Các ch t phòng lão th ng dùngấ ườ Các ch t phòng lão th ng dùng thu c 2 h amin và phenolic. Hóaấ ườ ộ ọ

ch t phòng lãodùng nhà máy nh sau :ấ ở ư

- Vulkanox BHT (2,6-di-tert-butyl-para-cresol) d ng h t màu tr ngạ ạ ắ bao 20kg. Tácd ng ch ng lão hóa nhi t và oxi.ụ ố ệ

- 6PPD ( Vulkanox 4020 ) SantoFlex, d ng h t màu đen bao 25kg,ạ ạ tên hóa h N-ọ (1,3-dimethylbutyl)-N’-phenyl-p-phenylenediamine. Tác d ng ch ng lão hóa ozon.ụ ố SPP Kamaguchi Chemical, Japan.

- PVI d ng b t màu tr ng s a bao 25kg.ạ ộ ắ ữ

- Santol-D (Hàn Qu c)ố

- Phòng lão RD d ng h t cánh bao 25kgạ ạ

- TMQ tên hóa h c polymerized 2,2,4 ọ

–Trimethyl –1,2dihydroquinoline, d ng h tcánh bao 25kg. Tác d ngạ ạ ụ ch ng lão hóa oxi, ố kim lo i n ng nh đ ng, manganạ ặ ư ồ

- SPP d ng b t màu cam đ c bao 20kgạ ộ ụ

8

Phòng lão cao su

3. Chu n b thí nghi mẩ ị ệ A. D ng c ụ ụ

- Máy cán - Máy ép l u hóaư- Cân- Khuôn t m ph ngấ ẳ- D ng c c t m uụ ụ ắ ẫ- D ng c đo b dàyụ ụ ề- T s yủ ấ

B. Hóa ch tấCân hóa ch t theo hai đ n pha ch 4a va 5b nh sauế ơ ế ư

4a 4b(gam) (gam)

Cao Su NR 100 100

Axit Stearic 2 2

ZnO 5 5

MBT 0,8 0,8

TMTD 0,2 0,2

S 2,5 2,5

Antioxidant 1,5

Nonox 1,5

T ng c ngổ ộ 112 112

9

Phòng lão cao su

4. Trình t thí nghi m:ự ệ

S đ kh iơ ồ ố

Đi u ki n gây lão hóa:ề ệ Gây lão hóa b ng không khí nóng nhi t đ 70 ằ ở ệ ộ 0C trong 72 gi nh m ờ ằt o s h y ho i có ki m soát lên các m u th . M u ph i treo th ng ạ ự ủ ạ ể ẫ ử ẫ ả ẳđ ng trong t s y, không va ch m vào nhau va va ch m vào vách ứ ủ ấ ạ ạbu ng s y.ồ ấ

10

Phòng lão cao su

5. B ng s li u: ả ố ệ M u M4_1 đ n M u M4_3 : không s yẫ ế ẫ ấM u M4_4 đ n M u M4_6: có s yẫ ế ẫ ấ

Đ n pha ch : 4aơ ếM u qu tẫ ả ạ B dàyề

(mm)L c Fự đ tứ

(N)Ti t di nế ệ

cm2ng su t kháng đ tứ ấ ứ

N/cm2

M4a_1 2,04 44,1 0,1224 360,3M4a_2 2,04 39,8 0,1224 325,2M4a_3 2,04 78,3 0,1224 639,7Trung bình

441,7

M4a_4 2,03 219,7 0,1218 1803,8M4a_5 2,03 246,9 0,1218 2027,1M4a_6 2,03 188,1 0,1218 1544,4Trung bình

1791,8

H s kháng lão hóa: ệ ố

K = 441,7

1791,8 .100= 24,65 (%)

Đ n pha ch : 4bơ ế

M u qu tẫ ả ạ B dày ề(mm)

L c Fự đ tứ (N)

Ti t di n ế ệcm2

ng su t kháng đ t ứ ấ ứN/cm2

M4b_1 2,04 61,7 0,1224 504,1

M4b_2 2,05 38,9 0,1230 316,3

M4b_3 2,05 143,2 0,1230 1164,2

Trung bình

661,5

M4b_4 2,05 188,2 0,1230 1530,1

M4b_5 2,05 283,7 0,1230 2306,5

M4b_6 2,05 189,9 0,1230 1543,9

Trung bình

1793,5

H s kháng lão hóa:ệ ố

K = 661,5

1793,5 .100= 36,9 (%)

11

Phòng lão cao su

12

Phòng lão cao su

H s kháng lão ệ ố Nh n xét:ậ

Sau khi cho cao su ch u s lão hóa b ng nhi t c lý tính c a nó ị ự ằ ệ ơ ủđã gi m đi r t nhi u, ng su t kéo đ t c a cao su không ch u ả ấ ề ứ ấ ứ ủ ịs lão hóa cao h n so v i cao su ch u s lão hóa.ự ơ ớ ị ự

H phòng lão 4b cho h s kháng lão cao h n cũng nh cho ệ ệ ố ơ ưtính ch t c lý tính c a cao su sau khi l u hóa t t h n h 4a.ấ ơ ủ ư ố ơ ệ

6. Tr l i c u h i: ả ờ ầ ỏ

Câu 1: Cho bi t vai trò c a antioxidant và nonox trong đ n pha ế ủ ơchế

Kháng l i s oxy hóa các n i đôi c a cao su .ạ ự ố ủ C ch phòng lão là ngănơ ế ch n hình thànhặ các g c t do ho c k t h p g c t do t o h p ch t b n,ố ự ặ ế ợ ố ự ạ ợ ấ ề làm cho quá trình lão hóa ch m l i.ậ ạ

Câu 2: Đ ngh các bi n pháp phòng lão khác cho s n ph m cao ề ị ệ ả ẩsu

Kháng phân h y và ozonủ   : Ozon có ho t tính m nh nên tác kích vào n i đôi hình thànhạ ạ ố l pớ ozonide c ng dòn trên b m t cao su. C ch phòng lão ozon là các ch tứ ề ặ ơ ế ấ này ph n ngả ứ nhanh v i ozon nhanh h n cao su, ngăn ch n s phá h yớ ơ ặ ự ủ ozonide, cách ly b m t cao suv i ozon.ề ặ ớ

Kháng nhi t :ệ

D i tác d ng nhi t đ cao ho c trong th i gian ti p xúc dài sẽgây s c tướ ụ ệ ộ ặ ờ ế ự ắ m ch, các ch t phòng lão có kh năng h p thu nhi t và ch u nhi t cao, h nạ ấ ả ấ ệ ị ệ ạ ch s c t đ t m ch trong quá trình gia công và s d ng.ế ự ắ ứ ạ ử ụ

13

Phòng lão cao su

14