Ảnh hưởng của nanosilica và tác nhân liên kết bis (3-Trietoxysilyl propyl) tetrasulphit (Si69) tới tính chất của cao su EPDM/silica nanocompozit

Tóm tắt Cao su tổng hợp etylen–propylen–dien đồng trùng hợp là một loại elastome tổng hợp đang được sử dụng phổ biến trong ngành cao su, nhựa bởi đặc tính nổi bật về khả năng tương hợp với các loại vật liệu khác và dạng trong suốt không màu của nó. Silica đang được sử dụng phổ biến nhất để gia cường cho EPDM với mục đích sản phẩm có tính năng cơ lý phù hợp với các ứng dụng. Trong nghiên cứu này, EPDM được biến tính bằng nanosilica và nanosilica đã được hoạt hóa bề mặt bằng Si69. Các tính chất của vật liệu được khảo sát là: tính chất cơ lý, tính chất nhiệt, hình thái bề mặt và độ trong của vật liệu. Kết quả cho thấy: Vật liệu EPDM/silica nanocompozit có tính chất cơ học thay đạt giá trị tốt nhất ở 30 pkl nanosilica. Khi đó độ bền kéo đứt tăng lên 515%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy đạt 260,400C (tăng 5,120C), nhiệt độ phân hủy mạnh nhất đạt 375,660C (tăng 7,510C). Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước lớn hơn 100 nm. Nanosilica biến tính có hiệu quả gia cường tăng lên rõ rệt (ở hàm lượng nanosilica biến tính là 30 pkl, độ bền kéo tăng lên 21,1%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 4,930C, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng 4,080C, tốc độ phân hủy nhiệt chậm hơn 0,88%/phút so với EPDM sử dụng nanosilica không biến tính ở cùng hàm lượng.

pdf8 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 416 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ảnh hưởng của nanosilica và tác nhân liên kết bis (3-Trietoxysilyl propyl) tetrasulphit (Si69) tới tính chất của cao su EPDM/silica nanocompozit, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
90 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 Ảnh hưởng của nanosilica và tác nhân liên kết bis (3-trietoxysilyl propyl) tetrasulphit (Si69) tới tính chất của cao su EPDM/silica nanocompozit Effects of nano-S iO2 and modified agen bis (3-triethoxysilyl propyl) tetrasulfide (Si69) on properties of EPDM/silica nanocomposites Hoàng Thị Hòa, Tăng Thị Phụng Email: hoangthihoadhsd@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 6/10/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 20/12/2018 Ngày chấp nhận đăng: 27/12/2018 Tóm tắt Cao su tổng hợp etylen–propylen–dien đồng trùng hợp là một loại elastome tổng hợp đang được sử dụng phổ biến trong ngành cao su, nhựa bởi đặc tính nổi bật về khả năng tương hợp với các loại vật liệu khác và dạng trong suốt không màu của nó. Silica đang được sử dụng phổ biến nhất để gia cường cho EPDM với mục đích sản phẩm có tính năng cơ lý phù hợp với các ứng dụng. Trong nghiên cứu này, EPDM được biến tính bằng nanosilica và nanosilica đã được hoạt hóa bề mặt bằng Si69. Các tính chất của vật liệu được khảo sát là: tính chất cơ lý, tính chất nhiệt, hình thái bề mặt và độ trong của vật liệu. Kết quả cho thấy: Vật liệu EPDM/silica nanocompozit có tính chất cơ học thay đạt giá trị tốt nhất ở 30 pkl nanosilica. Khi đó độ bền kéo đứt tăng lên 515%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy đạt 260,400C (tăng 5,120C), nhiệt độ phân hủy mạnh nhất đạt 375,660C (tăng 7,510C). Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước lớn hơn 100 nm. Nanosilica biến tính có hiệu quả gia cường tăng lên rõ rệt (ở hàm lượng nanosilica biến tính là 30 pkl, độ bền kéo tăng lên 21,1%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy tăng 4,930C, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất tăng 4,080C, tốc độ phân hủy nhiệt chậm hơn 0,88%/phút so với EPDM sử dụng nanosilica không biến tính ở cùng hàm lượng. Từ khóa: Cao su; EPDM; nanosilica biến tính; nanocompozit; Si69. Abstract Ethylene-propylene-dien copolymer is a synthetic elastomers commonly used in the rubber and plastics industries because of its outstanding properties. Silica is commonly used to enhance the mechanical, thermal properties of EPDM. In this study, EPDM was reinforced by nanosilica and modified nanosilica. The properties of the materials examined are: mechanical properties, thermal properties, surface morphology and transparency of materials. Results showed that: EPDM / silica nanocomposite material has the best mechanical properties at 30 pkl nanosilica, the material has improved properties the tensile strength increased by 515%, the decomposition temperature reached 260.400C (increased 5.120C), the highest decomposition temperature reached 375.660C (increased 7.510C). Nanosilica is dispersed in rubber material in aggregated form, larger than 100 nm in size. Nanosilica modified surface properties were more effective in improving material properties than untreated nanosilica at the same content: tensile strength was greater than 21.1%, decomposition temperature was higher 4.930C the strongest decomposition temperature was higher than 4.080C. Keywords: EPDM; rubber; modified nanosilica; nanocomposite; Si69. Người phản biện: 1. GS.TSKH. Đỗ Quang Kháng 2. TS. Lương Như Hải LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 91 Chú thích một số từ viết tắt EPDM Cao su etylen–propylen–dien đồng trùng hợp pkl Phần khối lượng DCP Dicumyl peroxit Si69 (TESPT) B i s - ( 3 - t r i e t o x y s i l y l p r o p y l ) tetrasulfit TGA Phân tích nhiệt trọng lượng CSTN Cao su thiên nhiên FESEM Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ VTEO Vinyl trietoxy silan 1. GIỚI THIỆU Cao su tổng hợp etylen–propylen–dien đồng trùng hợp là một loại elastome được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1962, muộn hơn các loại elastome khác; nhưng hiện nay nó là loại vật liệu đàn hồi sử dụng nhiều nhất trong các chất dẻo tổng hợp. Điểm nổi bật của EPDM là tính cách điện và độ trong cao, tuy nhiên EPDM lại có nhược điểm là độ bền cơ học kém [1]. Hình 1. Cấu trúc hóa học của cao su EPDM Chính vì vậy, EPDM thường được phối trộn với các chất gia cường và các loại cao su khác để tạo blend khắc phục các nhược điểm tính năng cơ lý kém của nó. Các chất gia cường như than đen, silica, canxi cacbonat,... [2]. Khi sử dụng chất độn silica cho EPDM, ngoài việc làm tăng tính năng cơ lý, còn tạo ra được loại cao su có màu từ trong suốt như thủy tinh tới trắng ngà tùy theo yêu cầu sử dụng, đặc biệt là khi vật liệu được lưu hóa bằng peroxit. Từ đây, việc tạo màu cho sản phẩm cũng dễ dàng hơn [3]. Có thể kể đến như: EPDM được gia cường bằng silica và vinylsilan và các chất độn màu trắng, lưu hóa bằng peroxit khác được sử dụng làm cáp, các loại gioăng, profile và ống dẫn được lưu hóa bằng peroxit [4]. Các loại giày, dép đế cao su trong rất được ưa chuộng gần đây thường được sản xuất từ các loại cao su tổng hợp như EVA, PUR, EPDM... Ở Việt Nam, chỉ tính riêng các tỉnh phía Bắc, nhu cầu cao su trong cho sản xuất giày đã là 2900 tấn/năm. Hàm lượng silica gia cường lên tới 50 pkl silica và sử dụng TESPT (Si69) hoặc VTEO làm chất tương hợp được lưu hóa bằng peroxit để tránh màu vàng. Lốp ô tô, lốp xe mô tô và xe đạp cũng dùng hệ gia cường là than đen và silica với nền là cao su thiên nhiên, blend NR/EPDM. Cao su EPDM/60 pkl silica có khả năng bền trong dung dịch keton, alcol và este được sử dụng trong các trục cán, con lăn [5]. Để chế tạo được các loại cao su nanocompozit với chất gia cường silica có thể dùng phương pháp cán trộn, trộn nóng chảy, phương pháp sol - gel. Phương pháp trộn nóng chảy được nhiều tác giả [6-9] dùng để chế tạo thành công cao su nanocompozit không chỉ với EPDM mà còn với cả các loại cao su và cao su blend khác như CSTN, BR, SBR, và blend của chúng. Để đạt được hiệu quả tốt với phương pháp này cần chú ý tới hệ số điền đầy (50-70%), tốc độ trộn, nhiệt độ duy trì trong quá trình trộn và thời gian trộn. Nanocompozit EPDM/silica đã được tổng hợp bằng phương pháp sol - gel trong trường hợp có và không có tác nhân tương hợp bis-(3- trietoxysilylpropyl) tetrasulphit (TESPT) với hàm lượng silica hình thành in-situ lên 40 pkl [10, 11]. Trong nghiên cứu này, vật liệu EPDM/silica nanocompozit được chế tạo bằng phương pháp trộn nóng chảy, sử dụng hệ lưu hóa peroxit với mục đích tạo ra được loại vật liệu có tính năng cơ lý, tính chất nhiệt tốt ở dạng trong suốt, phù hợp cho việc chế tạo các vật liệu yêu cầu có độ truyền qua cao. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Để thực hiện nghiên cứu này, các vật liệu được sử dụng như sau: - Cao su etylen-propylen-dien đồng trùng hợp (EPDM), loại NDR 37060, Dow Chemicals. - Nanosilica là loại Reolosil của Công ty Hóa chất Akpa (Thổ Nhĩ Kỳ) có diện tích bề mặt riêng: 200 ± 20 m2/g; cỡ hạt: 12–50 nm. - Nanosilica biến tính bằng bis (3-trietoxysilyl propyl) tetrasulphit (Si69) được chế tạo tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. - Phụ gia polyetylen glycol (PEG), PEG4000, Dongnam, Trung Quốc. - Dicumyl peroxide (DCP), Pudong-Dacao Shanghai (Trung Quốc). - Dầu quá trình (Trung Quốc). 92 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu Công thức phối trộn cơ bản từ cao su EPDM và các phụ gia được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Công thức phối trộn tử EPDM và phụ gia STT Thành phần Phần khối lượng 1 EPDM 100 2 DCP 4,5 3 PEG 2,0 4 Dầu quá trình 4 Trên cơ sở công thức phối trộn cơ bản, cao su EPDM và các phụ gia (trừ DCP) được phối trộn với nanosilica và nanosilica biến tính bằng Si69 có hàm lượng thay đổi từ 0; 1; 3; 5; 7; 10; 15; 20; 25; 30; 35 pkl. Mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng phương pháp trộn kín trên máy trộn Brabender ở nhiệt độ 700C trong thời gian 8 phút với tốc độ trục quay 50 vòng/phút; sau đó hạ nhiệt độ xuống 500C và trộn với DCP trên máy cán hai trục. Hợp phần vật liệu tạo thành được cán xuất tấm trên máy cán hai trục và ép lưu hóa ở 145 ± 20C trong 10 phút với áp suất 6 kG/cm2 trên máy ép thủy lực Toyosheiki (Nhật Bản). 2.2.2. Xác định cấu trúc, tính chất của vật liệu - Các tính chất cơ học gồm: Tính chất kéo (độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt) được xác định theo TCVN 4509:2006 (ISO 37–2006) trên máy đo tính chất kéo của hãng Gester (Trung Quốc); độ cứng của vật liệu được xác định theo TCVN 1595-1:007 (ISO 7619-1:2004) bằng dụng cụ đo độ cứng TECLOCK (Jis K6301A) của Nhật Bản; độ mài mòn của vật liệu được xác định theo TCVN 1594–87 trên máy YG634 của hãng Ying hui machine (Đài Loan, Trung Quốc). - Độ trong của vật liệu được đánh giá thông qua độ truyền qua của vật liệu trong vùng ánh sáng 400÷800 nm và so sánh với độ trong của mẫu cao su ban đầu (Crepe) và vật liệu cao su trong mẫu (vật liệu cao su trong làm đế giày của hãng Novi – Nhật Bản). - Tính chất nhiệt của vật liệu được xác định bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) trên máy phân tích nhiệt Netzsch STA 490 PC/PG (CHLB Đức) với tốc độ nâng nhiệt là 10oC/phút trong môi trường không khí. - Cấu trúc hình thái của vật liệu được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM), thực hiện trên máy S-4800 của hãng Hitachi (Nhật Bản). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất cơ học của vật liệu Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất của vật liệu EPDM được trình bày trong bảng 2. Kết quả ở bảng 2 cho thấy, khi hàm lượng nanosilica tăng từ 0 đến 15 pkl, độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt tăng rất chậm. Khi hàm lượng nanosilica trên 15 pkl, các tính chất này của vật liệu tăng mạnh và đạt cực đại tại hàm lượng nanosilica là 30 pkl. Tiếp tục tăng hàm lượng nanosilica, các tính chất này lại có xu hướng giảm. Độ cứng của vật liệu tăng dần khi hàm lượng nanosilica tăng. Trong khi đó, độ mài mòn của vật liệu giảm khi hàm lượng nanosilica tăng từ 0 đến khoảng 30 pkl, sau đó tính chất này lại tăng khi hàm lượng nanosilica lớn hơn 30 pkl. Điều này có thể giải thích khi hàm lượng nanosilica chưa lớn (nhỏ hơn 30 pkl) các hạt nanosilica phân bố đều trong nền cao su EPDM cho đến khi tạo thành hệ chất độn - cao su đan xen chặt chẽ và đạt tối ưu thì độ mài mòn là thấp nhất. Bảng 2. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đến tính chất cơ học của EPDM Hàm lượng nanosilica (pkl) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ dãn dư (%) Độ mài mòn (cm3/1,61 km) Độ cứng (Shore A) 0 2,0 150 16 1,03 45 1 2,0 170 17 1,02 47 3 2,5 180 18 1,02 48 5 2,7 215 19 1,01 49 7 3,0 230 19 0,98 50 LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 93 Hàm lượng nanosilica (pkl) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ dãn dư (%) Độ mài mòn (cm3/1,61 km) Độ cứng (Shore A) 10 3,5 280 20 0,97 51 15 4,0 410 20 0,94 54 20 7,1 490 21 0,93 58 25 8,0 500 21 0,94 59 30 12,3 510 21 0,95 60 35 11,0 460 22 0,98 61 Khi hàm lượng nanosilica lớn hơn 30 pkl, các hạt nanosilica có xu hướng tập hợp lại gây cản trở sự tương tác giữa chất độn và nền cao su, do vậy, độ mài mòn lại tiếp tục tăng, đồng thời các tính cơ học khác của vật liệu giảm. Tiếp tục sử dụng nanosilica biến tính Si69 gia cường cho EPDM. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica biến tính Si69 tới tính chất cơ học của EPDM được trình bày trong bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng nanosilica đã biến tính bằng Si69 đến tính chất cơ học của EPDM Hàm lượng nanosilica (pkl) Độ bền kéo (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%) Độ dãn dư (%) Độ mài mòn (cm3/1,61 km) Độ cứng (Shore A) 0 2,0 150 16 1.03 45,0 1 2,0 160 16 1,02 47,0 3 2,5 180 18 1,03 49,0 5 2,9 215 19 1,03 51,0 7 3,0 250 19 0,98 50,0 10 3,5 280 20,5 0,96 55,6 15 4,5 400 20 0,92 55,2 20 8,2 485 21 0,93 57,7 25 9,0 510 21 0,95 60,0 30 14,9 525 21 0,94 64,0 35 12,5 455 22 0,96 65,0 Từ bảng 3, nhận thấy rằng, khi thay nanosilica chưa biến tính bằng nanosilica biến tính bằng Si69 ở cùng hàm lượng, các tính chất cơ học của vật liệu có xu hướng tương tự nhưng có giá trị cao hơn, đặc biệt độ bền kéo của vật liệu tăng lên đáng kể với hàm lượng nanosilica gia cường ở 30 pkl (tăng 21,1% so với nanosilica chưa biến tính ở cùng hàm lượng). Khi hàm lượng nanosilica tăng đến 35 pkl, độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt cùng giảm. Độ dãn dư, độ bền mài mòn, độ cứng tăng lên khi hàm lượng nanosilica biến tính tăng. Kết quả ở bảng 2 và 3 còn cho thấy, hàm lượng nanosilica thích hợp biến tính EPDM đều ở mức 30 pkl cao hơn nhiều so với biến tính cao su thiên nhiên (tối ưu 3 pkl), cao su butadien (tối ưu 25 pkl) [12]. Điều này có thể giải thích do tương tác giữa các đại phân tử EPDM không cao làm cho chúng có khả năng dung nạp một lượng nanosilica lớn. Kết quả này cũng phù hợp với một số công bố của các tác giả khác [10, 11, 13] . 3.2. Ảnh hưởng của nanosilica đến cấu trúc hình thái của vật liệu Ảnh FESEM bề mặt cắt các mẫu vật liệu EPDM/ nanosilica tiêu biểu được biểu thị trên hình 2 và 3. 94 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 Hình 2. Ảnh FESEM mặt cắt mẫu EPDM/30 pkl nanosilica a. Nanosilica chưa biến tính; b. Nanosilica đã biến tính a b Hình 3. Ảnh FESEM mặt cắt mẫu EPDM/35 pkl nanosilica a. Nanosilica chưa biến tính; b. Nanosilica đã biến tính b Kết quả trên ảnh FESEM cho thấy, ở hàm lượng gia cường thích hợp là 30 pkl, nanosilica tồn tại chủ yếu ở dưới dạng các tập hợp hạt có kích thước 200÷500 nm và có những tập hợp có kích thước tới 1 µm trong trường hợp nanosilica chưa biến tính và đã biến tính. Tuy nhiên, khi nanosilica được biến tính, các tập hợp hạt phân bố đều hơn và kích thước cũng gần nhau hơn do Si69 đã làm giảm tương tác giữa các hạt. Khi tăng hàm lượng nanosilica lên 35 pkl, sự tạo tập hợp rất rõ ràng, có những tập hợp có kích thước tới 3 µm và có sự khác biệt về kích thước giữa vật liệu chứa nanosilica chưa biến tính và nanosilica biến tính. Với vật liệu sử dụng nanosilica chưa biến tính, kích thước tập hợp hạt lớn hơn, dải phân bố kích thước rộng hơn so với nanosilica đã được biến tính. Kết quả tương tự cũng được công bố bởi các tác giả khác [10]. 3.3. Ảnh hưởng của nanosilica đến tính chất nhiệt của vật liệu Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng của các mẫu vật liệu EPDM, EPDM với nanosilica biến tính và chưa biến tính được biểu thị trên hình 4, 5 và 6. a 0 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 DTG/%/phuùtTG/% Nhieät ñoä /oC Toån hao khoái löôïng : -99.96% 368.15 oC, -17.86 %/phuùt -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 Hình 4. Giản đồ TGA của mẫu EPDM 0 100 200 300 400 500 600 700 20 40 60 80 100 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 Toån hao khoái löôïng: -81.40 % 375.66 oC, -13.66 %/phuùt DTG/%/phuùtTG/% Nhieät ñoä/oC Hình 5. Giản đồ TGA của mẫu EPDM/30 pkl nanosilica chưa biến tính LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 95 100 200 300 400 500 600 700 20 40 60 80 100 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 Toån hao khoái löôïng: -77.61 % 380.5 oC, -12.78 %/phuùt TG/% DTG/%/phuùt Nhieät ñoä /oC Hình 6. Giản đồ TGA của mẫu EPDM/30 pkl nanosilica đã biến tính Si69 Những kết quả phân tích chính được tập hợp trong bảng 4. Từ các giản đồ phân tích nhiệt nhận thấy, khi vật liệu cao su có nanosilica chưa biến tính và đã biến tính, nhiệt độ bắt đầu phân hủy vật liệu tăng (tăng 5,120C và 10,050C) so với cao su EPDM không có chất gia cường. Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất của vật liệu cũng tăng (tăng tương ứng 7,510C và 11,590C). Tốc độ phân hủy nhiệt của vật liệu giảm đáng kể (tương ứng 23,51% và 28,44%), đồng thời tổn hao khối lượng đến 6000C của vật liệu giảm (tương ứng 18,56% và 22,35%). Bảng 4. Kết quả phân tích TGA của các mẫu vật liệu EPDM, EPDM với nanosilica biến tính và chưa biến tính Mẫu vật liệu Nhiệt độ bắt đầu phân hủy (oC) Nhiệt độ phân hủy mạnh nhất (oC) Tổn hao khối lượng đến 600oC (%) Tốc độ phân hủy nhiệt (%/phút) EPDM 255,28 368,15 99,96 17,86 EPDM/30 pkl nanosilica 260,40 375,66 81,40 13,66 EPDM/30 pkl nanosilica biến tính 265,33 380,5 77,61 12,78 Kết quả ở trên có thể giải thích như sau: do nanosilica là chất độn vô cơ có khả năng bền nhiệt cao, mặt khác khi có mặt của nanosilica ở hàm lượng thích hợp, vật liệu có cấu trúc chặt chẽ hơn. Do vậy, khi đưa vào nền cao su đã làm tăng khả năng bền nhiệt cho vật liệu. So sánh ảnh hưởng của nanosilica chưa biến tính và nanosilica được biến tính bằng Si69 ở cùng hàm lượng gia cường là 30 pkl tới tính chất nhiệt có thể thấy: khi nanosilica được biến tính, giá trị nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hơn 2,390C, nhiệt độ phân hủy mạnh nhất cao hơn 4,080C và tổn hao khối lượng ít hơn 3,79%, tốc độ phân hủy nhiệt chậm hơn 0,88%/phút. Như vậy, có thể thấy khi được biến tính, nanosilica có hiệu quả hơn trong việc nâng cao độ bền nhiệt của vật liệu. Kết quả này có thể được giải thích là do nanosilica biến tính phân tán đồng đều hơn trong nền cao su, kích thước nhỏ hơn, tác nhân Si69 tạo được cầu nối giữa nanosilica và nền cao su làm tăng mật độ liên kết trong mạng lưới, giúp cấu trúc của vật liệu chặt chẽ nên nhiệt độ phân hủy nhiệt cao hơn. 3.4. Đánh giá độ trong của vật liệu Tương tự ở các mục trên, độ trong của vật liệu được đánh giá thông qua độ truyền qua của ánh sáng vùng nhìn thấy (400-700 nm) khi đi qua vật liệu. Bảng 5 là độ truyền qua của một số ánh sáng có bước sóng trong vùng nhìn thấy sau khi đi qua vật liệu EPDM gốc và vật liệu EPDM/nanosilica. Từ kết quả có thể thấy: So với vật liệu EPDM gốc, mẫu EPDM/nanosilica có độ truyền qua từ 81% đến 84%; còn mẫu EPDM/nanosilica biến tính bằng Si69 có độ truyền qua từ 84% đến khoảng 88%. Độ trong của vật liệu bị ảnh hưởng bởi kích thước hạt nanosilica phân tán trong nền cao su. Nanosilica phân tán càng nhỏ, vật liệu càng trong và ngược lại khi hạt phân tán có kích thước lớn, vật liệu có dạng trong mờ hoặc đục ngà [14]. Vật liệu thu được có độ trong tốt chứng minh các hạt nanosilica phân tán ở kích thước nanomet trong nền cao su. So với vật liệu cao su mẫu, vật liệu thu được có độ trong tốt hơn từ 1,3 đến 2,9 lần. Bên cạnh đó, vật liệu EPDM/nanosilica được lưu hóa bằng DCP nên đã loại bỏ được màu vàng là nhược điểm của cao su khi lưu hóa bằng lưu huỳnh. 96 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(63).2018 Bảng 5. Độ truyền qua của các mẫu vật liệu EPDM, EPDM với nanosilica biến tính và chưa biến tính Bước sóng Vật liệu 420 nm 500 nm 600 nm 700 nm Mẫu cao su trong đối chứng 0,158 0,290 0.345 0.440 EPDM gốc 0,552 0,609 0,656 0,665 EPDM/nanosilica chưa biến tính 0,444 0,500 0,538 0,558 EPDM/nanosilica biến tính Si69 0,464 0,520 0,543 0,585 4. KẾT LUẬN Từ những kết quả nghiên cứu cho thấy: - Vật liệu EPDM/silica nanocompozit chế tạo được từ cao su EPDM và nanosilica có tính chất cơ học thay đổi theo hàm lượng nanosilica và đạt giá trị cao nhất ở 30 pkl. Khi đó độ bền kéo đứt tăng lên 515%, nhiệt độ bắt đầu phân hủy đạt 260,400C (tăng 5,120C), nhiệt độ phân hủy mạnh nhất đạt 375,660C (tăng 7,510C). Nanosilica phân tán trong vật liệu cao su ở dưới dạng tập hợp, có kích thước lớn hơn 100 nm. Khi hàm lượng nanosilica vượt quá hàm lượng tối ưu, các tập hợp nanosilica có kích thước lớn hơn, đến kích thước micromet. - Khi sử dụng nanosilica được biến tính ở cùng hàm lượng, vật liệu có cấu trúc đều đặn hơn, các tập hợp hạt